地下管線數據庫的發展

袁春強 張波

建設管理

地下管線數據庫的發展

袁春強 張波

由于圖紙表示方式的管線數據，不能形成管線GIS系統的前期數據庫，無法直接進入GIS系統，只能在一定比例尺的圖面上進行有限的信息查詢，因此這種技術已經被淘汰。因而，計算機技術完全替代手工作業模式。以各種計算機存儲介質（磁盤、光盤等）存儲的管線數據存儲方式是目前通用的存儲方式。本文通過地下管線數據結構的演變建立、變化和發展，揭示了數據結果存在的弊端，提出了現有管線數據的結構特點和應用注意事項。

一、早期管線數據存儲結構

存儲管線普查數據，早期使用的數據庫技術是dBASE/FoxPro關系數據庫技術，其數據有以下特點。

1.圖幅管理

以1∶500圖幅為單位存儲管線普查數據，基本上由以下文件組成：

（1）DBF文件：dBASE/FoxPro數據庫，存儲以點為記錄的管線屬性數據，一幅1∶500圖一個文件，不分管類。其管線數據庫結構見附錄一。

（2）管線注記DXF文件：AutoCAD數據交換文件，存儲管線點號及注記符號等。一種管類一個文件。

（3）DAT連接關系文件：因為DBF文件存儲以點為記錄的管線屬性數據，無法確定點與點間的連接關系及點的符號特性，因此必須用連接關系文件來組成線段。一種管類一個文件。

（4）CHN注記信息文件：存儲漢字注記信息，一個文件。

2.管類管理

按七種基本的管線類型（給水、排水、燃氣、工業、熱力、電力、通訊）計算，一幅圖為16個文件。一個測區假如有100個圖幅，則一個測區要提交的文件數為1600個。

（1）弊病之一，是存儲文件數浩繁。

（2）弊病之二，是存儲文件種類太多，涉及DBF、DXF、DAT、CHN等多種格式。

（3）弊病之三，DBF文件存儲以點為記錄的管線屬性數據，其結構不分點、線兩類不同屬性的數據集合，因此不僅形成數據冗余，而且對數據的邏輯查錯、數據查詢等均有很大的不便。

（4）弊病之四，原數據結構有局限性，為適應新技術而要改造數據結構比較困難。

（5）弊病之五，管線探測本身產生的管線數據是按測區連續的，但轉換為按圖幅形成數據文件后，原有的連續數據被強行截斷。因此，不僅測區間要接邊，本測區的圖幅間也要接邊，因此，造成接邊太多。而且，數據結構本身，也沒有明確的接邊信息。

隨著管線探測工作的全面開展，越來越多的人力、物力投入進來。軟硬件有了很大的提高，尤其是該方面的計算機軟件開發力度和關注度的加大，催生了管線數據的現代化管理。

二、現行管線數據結構

1.點線分離后，管線數據庫結構清晰明確，邏輯性強。線數據集合增加了道路名代碼屬性字段，排水數據中還增加了流向字段，電纜類管線屬性增加了管塊或套管的屬性描述字段。

2.點線分離的數據結構大大有利于圖形的生成。線表中的一條記錄即為一個管線段。線段的兩個端點稱為起點和終點，本身即是連接關系，無須連接關系文件來描述。線段是唯一的，一條線段的起點和終點不能是另一條線段的起點和終點或終點和起點。跨圖幅時，線段按實際情況確定，而不是廣州模式中按圖幅人為切斷的。

3.點表中的點也是唯一的，同一個外業點號的點不能出現兩個和兩個以上。由于現在的全站儀完全可以輸入字母點號，因此廢除了以數字編碼的測量點號。原來連接關系文件中的點代碼已經設置為點屬性數據集合中的一個字段，所以連接關系文件就徹底廢除了。

有的數據結構的點表中設置了埋深、管徑等字段也作為點的屬性，這就混淆了點、線屬性。

4.提出了偏心井的概念，用以取代“管偏”的概念。我們知道，管線的空間位置應當以管線的線為主。由于建設方面的原因，井蓋的中心位置不一定在線段上。如果按井的中心為主，管線段是偏移的，“管偏”的量化不能只是數量的概念而是矢量的概念，即井的中心點到線段的垂足距離和方位，這就導致信息量的增加，無形中增加了數據結構定義的難度。

采用“偏心井”的概念，則是非常明確的，即管線位置以線為主體，當井中心不在線上時，應當按井內管線上的特征點在地面上的投影定點，該點稱為“偏心井點” ，測定其坐標，井蓋中心本身也測定其坐標，在點表中建立其相應關系，并以專用的代碼表示，不同于一般的探測點，這樣，采集的偏移數據信息是兩個點的坐標，比較簡單，這就很好地解決了“管偏”的問題。

5.擴充了管線埋設類型，不僅有直埋方式，而且有管溝、管塊、人防通道等方式。中國的北方城市存在各種管線的通道，稱為“管溝”，人在此種管溝內可以通行，為了描述此種管線通道，我們在數據庫（MDB文件）中定義了管溝表，管溝表與管線線表通過相關字段來連接，不僅可以從線表中查到某段管線是否在管溝中、在哪一段管溝中，而且也可以從管溝表中反查到通過該段管溝的相關管線段。管線借用人防通道的，同樣可以按此描述。另外，還增設了架空管線的埋設類型，以描述地面管線。

有些城市對待管溝的問題的處理是采用輔助數據的模式，只取管溝邊線的位置，而無視管溝本身的埋深和斷面尺寸，這就缺少了管溝占用的城市空間的范圍的定義。

6.圖上點號、各種注記、各管類的專業注記等注記數據由DXF圖形文件存儲方式改為MDB數據存儲方式。

7.建立了道路板塊數據庫，詳細描述了管線經過的道路的板塊結構以及道路中心線位置，以用于管線GIS系統中對管線與道路相關的各種分析。

8.擴充了點代碼。原來的點代碼只有一位1-9，現在擴充為兩位數字。原來的點代碼多種管類使用同一個碼，例如2為各種不同管類的窨井代碼，現在不同的管線點符號對應一個代碼，不許重碼。這為管線系統設計提供了極大的便利。

9.凡是能用代碼表示的盡可能用代碼表示，例如，道路名稱的編碼表示比直接用名稱要好，因為，即使某條道路名稱發生變化，但該道路的編碼維持不變，則普查數據中的道路字段的代碼值也不變，這有利于普查數據的穩定性。如果用道路名稱值，則道路名一變，普查數據必須相應修改，甚至導致入庫后的系統數據也要修改。編碼還可以加入其他信息量，例如道路的等級、方向等，以便進行各種統計查詢。

三、數據結構的進一步完善

隨著時代的進步，地下管線屬性也在擴充，例如電信類，早期只有電信一家，現在已經變為中國電信、中國移動、網通、鐵通等等很多家管線權屬單位，多家共建管線通道也已經存在，同時，還有專建管線通道的即管道公司已經開始運營。這就導致穿電纜用的管線通道的權屬與電纜本身的權屬不一定是同一的，因此，這是無法用一個權屬代碼來描述的，這就要求我們必須考慮增加管溝、管塊和套管（管線的通道）的權屬等字段來描述這種區別。在近兩年里，新的數據結構中已經包含了上述內容。

將來的管溝或者頂管中可能也有給水管道和燃氣管道甚至排水管道通過，因此，原來這三類管道的埋設類型只有直埋一種類型是不行的，必須全面考慮將來地下管線埋設類型的發展。

有完善的數據結構，并且有嚴格的數據查錯軟件來把好數據質量關，管線普查獲取的數據才能是完善的、有高度準確率的數據，這帶給用戶的好處是無疑的。

四、結語

總之，從上世紀中后期開始的大規模的城市地下管線普查以來，管線數據庫技術有了長足的進步，用戶對地下管線的屬性要求更為豐富，更為嚴格，因此，管線監理的數據檢查技術也相應有了很大的提高。管線數據的存儲結構越來越完善，外業調查屬性更為詳盡，將來適應更新的技術發展時，對外業補充勘測的需求就越來越少。因此，我們應當重視數據結構的完善與合理性，在將來，當需要把已有的老數據結構轉換為新數據結構時，后續工作就變得非常容易。

（作者單位：河南省航空物探遙感中心）