排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和建庫方法的研究

沈亞妮

摘 要：城市排水管網(wǎng)擔負著收集和輸送城市污水和降水的重要功能，對經(jīng)濟建設、人民生活、地表水和地下水的安全及生態(tài)環(huán)境有重大影響，是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎，被稱作城市的“生命線”和“血脈”。論文結合實際項目系統(tǒng)的闡述了排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、處理及建庫的整個過程。實踐證明在該過程中用到的技術路線及實現(xiàn)方法是行之有效的。這些數(shù)據(jù)為建設“數(shù)字水務”、“數(shù)字城市”提供了基礎數(shù)據(jù)。

關鍵詞：排水管網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0064-02

城市排水管網(wǎng)擔負著收集和輸送城市污水和雨水的重要功能，對經(jīng)濟建設、人民生活、地表水和地下水的安全及生態(tài)環(huán)境有重大影響。是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎，被稱作城市的“生命線”和“血脈”。為了進一步完善“數(shù)字城市”的建設，實現(xiàn)“數(shù)字水務”，需建立排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)的科學管理與決策，這就需要基礎數(shù)據(jù)作為基礎保障。該文以某市的“排水管網(wǎng)測繪”項目為背景，設計并實踐驗證了一套排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集流程和數(shù)據(jù)庫的建立方法，為該市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的建立提供了基礎數(shù)據(jù)，更好地實現(xiàn)排水管網(wǎng)管理的科學化、智能化。

1 數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容和要求

1.1 數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容

排水管網(wǎng)測繪工作范圍為市屬公共排水管網(wǎng)、管網(wǎng)附屬設施（窨井、雨水口、出水口等）、泵站和污水處理廠。這些范圍內(nèi)的排水管網(wǎng)均要通過實地測量和探測獲取三維空間地理信息。主要包括以下內(nèi)容。

（1）地形數(shù)據(jù)，含管線的道路中心線至兩側第一排建筑物（含）內(nèi)的地形數(shù)據(jù)，包括道路邊線，道路名，權屬注記等。以及泵站和污水處理廠的現(xiàn)行地形圖。確保管線的準確空間地理位置；（2）排水管道的上、下游窨井，所在道路、路段，排水管道管徑、長度、管材、建造年代、建設單位、設計單位、施工單位等；（3）窨井的坐標，井蓋標高，窨井上、下游管底標高，窨井規(guī)格，井深、落底形式、井蓋尺寸、材料等；（4）雨水口坐標、連管管底標高、連管管徑、長度、進水口型號；（5）污水處理廠圍墻折點坐標；進出水管位置標高、管徑、長度；主要建筑物坐標、標高；（6）泵站圍墻折點坐標、泵房標高；泵站進出水管管徑、長度，管底標高、管材；建造年代、建設單位、設計單位、施工單位。

1.2 數(shù)據(jù)采集的要求

（1）制定數(shù)據(jù)標準，并要求其符合相關規(guī)定，并能準確地反映現(xiàn)有的排水管網(wǎng)的地理位置、空間特征；（2）數(shù)據(jù)格式： ArcView的基本數(shù)據(jù)格式shape格式是國際上通用數(shù)據(jù)格式，所以本次項目要采用shape格式來存儲管網(wǎng)的空間數(shù)據(jù)。在shape文件中，空間圖形數(shù)據(jù)存儲在擴展名為shp的二進制文件中，屬性數(shù)據(jù)存儲在FoxPro關系型數(shù)據(jù)庫當中，而數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接信息用擴展名為shx文件存儲。每個Shape文件必須在同一目錄下個擴展名分別為.shp、.dbf、.shx，而文件名相同的三個文件組成，Shape文件分為點、線、面三種類型數(shù)據(jù)分別進行存儲；（3）屬性數(shù)據(jù)管理：針對排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點，要對排水數(shù)據(jù)進行詳細的屬性描述，比如排水管道的等級、建設年代等數(shù)據(jù)，因此用Access數(shù)據(jù)庫來對這些屬性數(shù)據(jù)分別進行管理。

2 數(shù)據(jù)采集流程

在排水管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)入庫之前， 需要對數(shù)據(jù)進行實地外業(yè)調(diào)查及內(nèi)業(yè)處理， 其技術流程如圖1所示。外業(yè)調(diào)查主要是作業(yè)人員以某市其基本比例尺分幅地形圖為工作底圖， 并對其所要求地形進行地形修測，并對其實地進行調(diào)查， 將窨井的平面位置和高程以及其他屬性采集完全。內(nèi)業(yè)工作主要是利用AutoCAD制圖軟件處理工作底圖上的窨井管道等相關信息。數(shù)據(jù)的檢驗工作應在數(shù)據(jù)采集的過程中進行控制， 以確保成果的質量。

2.1 控制測量

本次測量的平面坐標系統(tǒng)采用城市平面坐標系統(tǒng)，高程系統(tǒng)采用城市高程系統(tǒng)。平面控制點的測量應不低于圖根導線的精度要求，本項目主要使用圖根電磁波測距導線或GPSRTK方法測定。高程控制主要采用圖根水準測量和GPS高程測量方法測定，主要技術要求依據(jù)相關規(guī)范。

2.2 地形修實測

對測量范圍內(nèi)市政道路（一般有路名牌）兩側的第一排建筑物（含新增市政道路），包括道路邊線，道路名，權屬注記等進行測量，并對窨井、雨水口三維坐標以及泵站、污水處理廠圍墻內(nèi)地上（構）建筑物平面位置；地坪標高（較有代表性的位置，要有坐標）；格柵平臺標高（要有坐標）；進出水管平面位置、標高進行測量。

2.3 帶狀圖的制作及編號

使用修測后的地形圖按照道路制作帶狀圖，然后根據(jù)條狀圖對其路段碼和自然碼的編輯，以便外業(yè)記錄時使用，同時生成原始的點線文件。井的編碼規(guī)則為：地物的分類碼（7位）+行政分區(qū)區(qū)碼（2位）+道路碼（3位）+路段碼（2位）+自然編號（3位）共17位。地物的分類碼和行政分區(qū)區(qū)碼按照某市的編碼規(guī)定進行編號，道路碼從001到999，路段碼從01到99，自然編號從001到999，所有的點或線都不能重復，以保證其在數(shù)據(jù)庫中的唯一性。

2.4 數(shù)據(jù)采集的方法

數(shù)據(jù)采集用PDA作為手簿進行外業(yè)數(shù)據(jù)記錄。為了確保系統(tǒng)的運用方便，必須對作業(yè)中所涉及到的各類數(shù)據(jù)格式嚴格作出統(tǒng)一的規(guī)定。

（1）點文件的數(shù)據(jù)格式。

XP，塊名，坐標X，坐標Y，坐標Z，編號，井深，井蓋長度，井蓋寬度，備注，井蓋材料，窨井形式，落底形式，井蓋規(guī)格，年份，月份，其中空值用“*”代替。

（2）線文件數(shù)據(jù)格式。

X，類別，材料，壓力類型，施工方式，編號，年份，月份，斷面高，斷面寬，備注，管道等級，檢查井數(shù)量，雨水口數(shù)量，管道形式，管道狀態(tài)，其中空值用“*”代替。

（3）PDA采集數(shù)據(jù)文件格式。endprint

作業(yè)時間

井編號，井蓋標高

井蓋材料，井蓋規(guī)格，窨井形式，落底形式

管道方向，管徑，深度，管底標高，相連井編號，管道形式，管道材料

最后修建日期：年，月，日，

備注。

2.5 數(shù)據(jù)處理

先將外業(yè)PDA手簿采集的數(shù)據(jù)利用管線伴侶見圖3所示，進行整合，然后通過排水管網(wǎng)數(shù)字處理軟件讀入到AutoCAD成圖軟件中，生成新的CAD排水管網(wǎng)圖。

3 數(shù)據(jù)入庫

3.1 數(shù)據(jù)轉換

數(shù)據(jù)采集及處理完成并檢查無誤后，通過排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)轉換程序，將圖形數(shù)據(jù)換成為ACCESS數(shù)據(jù)庫文件。

3.2 數(shù)據(jù)入庫

將ACCESS文件格式的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導入GEOMEDIA中，進行拓撲分析后，生成SHAPE文件。在系統(tǒng)中可進行一定的查詢測試。

4 質量控制

4.1 地形修實測

平面控制點若為RTK測量，則須檢查控制點在測量時，是否進行兩次初始化，四組數(shù)據(jù)之間的點位較差是否小于2 cm，重復抽樣檢查是否達到20%的的要求，且檢測點的點位誤差是否小于3 cm，控制點的邊長相對精度應≤1/4000；高程控制測量以及地形修實測的相關內(nèi)容，按質量檢查要求進行數(shù)據(jù)質檢。

4.2 數(shù)據(jù)處理檢查流程

為了保證數(shù)據(jù)的質量及其屬性的完整性，在AutoCAD軟件開發(fā)了數(shù)據(jù)檢查程序，對其相關內(nèi)容進行檢查，具體數(shù)據(jù)檢查流程見圖2。

4.3 數(shù)據(jù)入庫檢查

由AutoCAD圖形中將數(shù)據(jù)轉換成ACCESS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)入庫檢查，若有問題則逐級反饋，一致數(shù)據(jù)無誤。

5 結語

該項目所建成的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫已成功的應用于某市的相關部門，已為其防汛指揮提供了基礎數(shù)據(jù)，實踐表明本項目的數(shù)據(jù)采集和建庫方法提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了外業(yè)采集數(shù)字化，內(nèi)業(yè)處理自動化，質量檢查系統(tǒng)化，數(shù)據(jù)入庫程序化，保證了排水管網(wǎng)建庫的進程。另外，排水管網(wǎng)建庫是一個長期而艱巨的任務，此次只是一個基礎的數(shù)據(jù)庫，后期要保證數(shù)據(jù)的實勢性，還需建立完善的更新維護機制，以確保數(shù)據(jù)庫在實際應用中發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻

[1] 袁建平.基于MapObjects的排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)構建與應用[D].武漢大學，2005.

[2] 王中輝，閆浩文，程東.門牌空間數(shù)據(jù)的采集及建庫方法研究[J].測繪與空間地理信息，2010，5（33）.endprint

作業(yè)時間

井編號，井蓋標高

井蓋材料，井蓋規(guī)格，窨井形式，落底形式

管道方向，管徑，深度，管底標高，相連井編號，管道形式，管道材料

最后修建日期：年，月，日，

備注。

2.5 數(shù)據(jù)處理

先將外業(yè)PDA手簿采集的數(shù)據(jù)利用管線伴侶見圖3所示，進行整合，然后通過排水管網(wǎng)數(shù)字處理軟件讀入到AutoCAD成圖軟件中，生成新的CAD排水管網(wǎng)圖。

3 數(shù)據(jù)入庫

3.1 數(shù)據(jù)轉換

數(shù)據(jù)采集及處理完成并檢查無誤后，通過排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)轉換程序，將圖形數(shù)據(jù)換成為ACCESS數(shù)據(jù)庫文件。

3.2 數(shù)據(jù)入庫

將ACCESS文件格式的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導入GEOMEDIA中，進行拓撲分析后，生成SHAPE文件。在系統(tǒng)中可進行一定的查詢測試。

4 質量控制

4.1 地形修實測

平面控制點若為RTK測量，則須檢查控制點在測量時，是否進行兩次初始化，四組數(shù)據(jù)之間的點位較差是否小于2 cm，重復抽樣檢查是否達到20%的的要求，且檢測點的點位誤差是否小于3 cm，控制點的邊長相對精度應≤1/4000；高程控制測量以及地形修實測的相關內(nèi)容，按質量檢查要求進行數(shù)據(jù)質檢。

4.2 數(shù)據(jù)處理檢查流程

為了保證數(shù)據(jù)的質量及其屬性的完整性，在AutoCAD軟件開發(fā)了數(shù)據(jù)檢查程序，對其相關內(nèi)容進行檢查，具體數(shù)據(jù)檢查流程見圖2。

4.3 數(shù)據(jù)入庫檢查

由AutoCAD圖形中將數(shù)據(jù)轉換成ACCESS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)入庫檢查，若有問題則逐級反饋，一致數(shù)據(jù)無誤。

5 結語

該項目所建成的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫已成功的應用于某市的相關部門，已為其防汛指揮提供了基礎數(shù)據(jù)，實踐表明本項目的數(shù)據(jù)采集和建庫方法提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了外業(yè)采集數(shù)字化，內(nèi)業(yè)處理自動化，質量檢查系統(tǒng)化，數(shù)據(jù)入庫程序化，保證了排水管網(wǎng)建庫的進程。另外，排水管網(wǎng)建庫是一個長期而艱巨的任務，此次只是一個基礎的數(shù)據(jù)庫，后期要保證數(shù)據(jù)的實勢性，還需建立完善的更新維護機制，以確保數(shù)據(jù)庫在實際應用中發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻

[1] 袁建平.基于MapObjects的排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)構建與應用[D].武漢大學，2005.

[2] 王中輝，閆浩文，程東.門牌空間數(shù)據(jù)的采集及建庫方法研究[J].測繪與空間地理信息，2010，5（33）.endprint

作業(yè)時間

井編號，井蓋標高

井蓋材料，井蓋規(guī)格，窨井形式，落底形式

管道方向，管徑，深度，管底標高，相連井編號，管道形式，管道材料

最后修建日期：年，月，日，

備注。

2.5 數(shù)據(jù)處理

先將外業(yè)PDA手簿采集的數(shù)據(jù)利用管線伴侶見圖3所示，進行整合，然后通過排水管網(wǎng)數(shù)字處理軟件讀入到AutoCAD成圖軟件中，生成新的CAD排水管網(wǎng)圖。

3 數(shù)據(jù)入庫

3.1 數(shù)據(jù)轉換

數(shù)據(jù)采集及處理完成并檢查無誤后，通過排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)轉換程序，將圖形數(shù)據(jù)換成為ACCESS數(shù)據(jù)庫文件。

3.2 數(shù)據(jù)入庫

將ACCESS文件格式的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導入GEOMEDIA中，進行拓撲分析后，生成SHAPE文件。在系統(tǒng)中可進行一定的查詢測試。

4 質量控制

4.1 地形修實測

平面控制點若為RTK測量，則須檢查控制點在測量時，是否進行兩次初始化，四組數(shù)據(jù)之間的點位較差是否小于2 cm，重復抽樣檢查是否達到20%的的要求，且檢測點的點位誤差是否小于3 cm，控制點的邊長相對精度應≤1/4000；高程控制測量以及地形修實測的相關內(nèi)容，按質量檢查要求進行數(shù)據(jù)質檢。

4.2 數(shù)據(jù)處理檢查流程

為了保證數(shù)據(jù)的質量及其屬性的完整性，在AutoCAD軟件開發(fā)了數(shù)據(jù)檢查程序，對其相關內(nèi)容進行檢查，具體數(shù)據(jù)檢查流程見圖2。

4.3 數(shù)據(jù)入庫檢查

由AutoCAD圖形中將數(shù)據(jù)轉換成ACCESS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)入庫檢查，若有問題則逐級反饋，一致數(shù)據(jù)無誤。

5 結語

該項目所建成的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫已成功的應用于某市的相關部門，已為其防汛指揮提供了基礎數(shù)據(jù)，實踐表明本項目的數(shù)據(jù)采集和建庫方法提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了外業(yè)采集數(shù)字化，內(nèi)業(yè)處理自動化，質量檢查系統(tǒng)化，數(shù)據(jù)入庫程序化，保證了排水管網(wǎng)建庫的進程。另外，排水管網(wǎng)建庫是一個長期而艱巨的任務，此次只是一個基礎的數(shù)據(jù)庫，后期要保證數(shù)據(jù)的實勢性，還需建立完善的更新維護機制，以確保數(shù)據(jù)庫在實際應用中發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻

[1] 袁建平.基于MapObjects的排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)構建與應用[D].武漢大學，2005.

[2] 王中輝，閆浩文，程東.門牌空間數(shù)據(jù)的采集及建庫方法研究[J].測繪與空間地理信息，2010，5（33）.endprint