地下管線探測數(shù)據(jù)處理及可視化技術(shù)研究

雷慶偉 鄭陽科

摘要：城市地下管線是城市基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的主要組成部分，對城市地下管線探測也是確保城市建設(shè)安全的關(guān)鍵步驟。隨著我國目前對地下管線普查工作逐步深入，對地下管線探測數(shù)據(jù)處理技術(shù)管理也不斷完善，地下管線探測技術(shù)成為了管道施工和管網(wǎng)普查中不可缺少的重要技術(shù)。在對地下管線探測技術(shù)的改造中，數(shù)字化管線成圖的轉(zhuǎn)換以及對數(shù)據(jù)處理采取可視化的技術(shù)手段。通過對地下管線成果表數(shù)據(jù)庫的研究，進行地下管線數(shù)據(jù)自動采集，地下管線探測數(shù)據(jù)處理及可視化技術(shù)在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，并且成功取得了巨大的經(jīng)濟效益還有社會效益。本文就地下管線探測數(shù)據(jù)處理及可視化技術(shù)研究進行探討。

關(guān)鍵字：地下管線探測；可視化技術(shù)；數(shù)據(jù)處理

一、地下管線探測發(fā)展意義

城市的生命線就是城市地下管線，他連接著城市大大小小的管線。在地下管道中流通著水、天然氣、電力等，為了能確保在日常生活中正常運行的生命活動。但目前在我國許多城市還有企業(yè)對地下管網(wǎng)分布不清楚，對地下管線的檔案資料管理不夠規(guī)范，導(dǎo)致了很多管線損壞，給城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)建設(shè)和發(fā)展也帶來了很大影響，在城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)的改造以及對管線的使用和維護上也帶來了很多困難，引發(fā)了很多大區(qū)域停電停水、人員傷亡等重大事件。為了避免這類事故的發(fā)生，讓我國城市建設(shè)能更好的開展繼續(xù)下去，地下管線的探測已經(jīng)成為在施工前必不可少的重要前提條件。另外。對地下管線探測，知道了地下管線位置與發(fā)展?fàn)顩r，也是為了保護好已有的地下管線，防止在施工時造成的破壞。及時更換有問題的地下管線，以免讓已經(jīng)有損害的地下管線威脅到地下施工安全的區(qū)域。

二、地下管線探測數(shù)據(jù)處理概述

1.采集數(shù)據(jù)

在對地下管線探測的數(shù)據(jù)采集中，由于我國城市地下管線長度驚人，給數(shù)據(jù)采集帶來了一定的困難，由此形成的城市地下管線探測數(shù)據(jù)行業(yè)市場容量也變得十分巨大。對地下管線探測數(shù)據(jù)采集中要采用相關(guān)儀器設(shè)備，通過對管線的測量得出數(shù)據(jù)進行記錄，測量內(nèi)容除了管線長度、寬度、高度還有管線品種、所使用時長等。

2.儲存數(shù)據(jù)

在采集完數(shù)據(jù)后便可進行對數(shù)據(jù)的儲存。對數(shù)據(jù)儲存主要是通過計算機技術(shù)儲存。在地下管線探測采集完數(shù)據(jù)后，及時導(dǎo)入數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行標(biāo)明，方便以后查找數(shù)據(jù)。目前城市地下管線種類越來越多，材質(zhì)也越來越豐富，這需要在探測時進行完整的記錄。從客觀上也要求了探測設(shè)備要采用新技術(shù)，從而實現(xiàn)能夠便捷、準確、快速的探測。

3.傳輸數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)儲存完畢后便可以進行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸數(shù)據(jù)時可以先對數(shù)據(jù)進行加工處理。對數(shù)據(jù)歸類，添加標(biāo)簽，方便下次查找數(shù)據(jù)。特別是地下管線探測的數(shù)據(jù)類型種類多、數(shù)據(jù)量大、探測過程繁瑣，對數(shù)據(jù)傳輸還要注意先備份，以免數(shù)據(jù)的意外丟失。數(shù)據(jù)的傳輸也離不開相關(guān)的軟件支持，對數(shù)據(jù)處理也要依靠各種數(shù)據(jù)處理方法的應(yīng)用軟件使用。將地方性小數(shù)據(jù)整合到一起，方便對城市地下管線的整體規(guī)劃與改造。

三、可視化技術(shù)概述

1.數(shù)據(jù)信息可視化技術(shù)內(nèi)涵

數(shù)據(jù)信息可視化技術(shù)是指把大量的數(shù)據(jù)、知識以及一些相關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成一種能夠通過視覺直觀表現(xiàn)出來的形式。數(shù)據(jù)信息可視化過程中能充分運用到人類腦力對圖像、圖形等可以直接快速識別出來的可視化能力，進而進行對數(shù)據(jù)的分析和解釋，能夠?qū)崿F(xiàn)直觀的表現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)，形象地表現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的內(nèi)容、主題等。在對地下管線探測可視化技術(shù)運用中，可視化技術(shù)能直觀的將地下管線位置、形狀等表現(xiàn)出來，以便之后的工作進行起來更方便。

2.數(shù)據(jù)信息可視化技術(shù)過程

地下管線探測中可視化技術(shù)的過程一般包括四個階段，分別是對探測信息的組織和調(diào)度、靜態(tài)的可視化、模擬地下管線探測過程、對數(shù)據(jù)進行探索分析。其中，信息的組織和調(diào)度這一階段主要實現(xiàn)內(nèi)容是根據(jù)所探測地下管線的實際情況進行對探測中大規(guī)模信息的簡化處理和快速調(diào)度。靜態(tài)的可視化這一階段主要實現(xiàn)的是運用符號系統(tǒng)中符號所含特定意義來標(biāo)明地下管線的質(zhì)量特征、外觀特征等。模擬過程這一階段主要內(nèi)容就是通過對地下管線探測技術(shù)的引導(dǎo)、監(jiān)控、跟蹤等步驟來完成對地下管線探測信息的分析、處理和使用，為實現(xiàn)對地下管線探測信息可視化提供手段。數(shù)據(jù)的探索性分析主要實現(xiàn)內(nèi)容是通過一些數(shù)學(xué)分析模式，例如交互式建模分析、多維角度分析等分析方法為地下管線探測信息可視化技術(shù)提供可靠的信息來源。

3.數(shù)據(jù)信息可視化技術(shù)外延

從地下管線探測可視化技術(shù)本質(zhì)上來說，數(shù)據(jù)信息可視化實現(xiàn)的是人與地下管線信息間形成可視化界面。數(shù)據(jù)信息可視化有兩個方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，一個是圖形設(shè)計，還有一個是認知心理學(xué)。其中圖形設(shè)計給對地下管線探測信息可視化技術(shù)提供了獨特的具備藝術(shù)性的表現(xiàn)方法，讓所測內(nèi)容能生動具體的展現(xiàn)在研究人員面前，為實際的操作經(jīng)驗提供了很多指導(dǎo)信息。另外一個認知心理學(xué)是關(guān)于人類的認識與感知信息的過程，主要研究的是人們怎樣認識與感知世界的理論。數(shù)據(jù)信息可視化技術(shù)是研究人和計算機怎樣互相影響以及如何傳達出信息交流的技術(shù)。在地下管線探測信息可視化技術(shù)運用中，利用數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)等手段，將人們無法設(shè)想到的環(huán)境、無法接觸到的事物用直觀動態(tài)的形式展現(xiàn)出來，進而達到揭示地下管線的形態(tài)特征、周圍環(huán)境、發(fā)展趨勢等目的。總結(jié)：地下管線探測數(shù)據(jù)處理及可視化技術(shù)研究，運用這些技術(shù)能將地下管線信息全面完整的表現(xiàn)出來，通過信息資料的收集整理、現(xiàn)場探測、方法實驗等技術(shù)內(nèi)容，將埋藏在地下面的各種管道與電纜等一些地下管線的特征、性質(zhì)、種類、規(guī)格、價格、材質(zhì)、走向、空間坐標(biāo)、埋深等信息再現(xiàn)出來。