城市小區院落排水設施普查數據質量控制研究

李哲崔健檀繼猛 邵士成劉耀輝

(1.濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南250001；2.山東建筑大學 測繪地理信息學院 山東 濟南250101)

0 引言

城市地下管線作為城市基礎設施的重要組成部分，主要包括給水、排水、燃氣、供熱、電力、電信、工業及其附屬設施等內容[1]。 隨著我國城市的快速發展，各類地下管線不斷增加，其分布愈加錯綜復雜，給城市開發建設帶來一定隱患，定期進行地下管線普查已成為管線更新維護的一項重要基礎工作[2]。 目前各城市主次干道路下的地下綜合管網的數據普查及更新入庫工作已基本完成，城市管網已開始進入小區院落全覆蓋的普查環節。 然而，城市小區院落排水系統錯綜復雜，尤其是歷史年代久遠的老舊小區院落，而隨著管線逐年老化及管網雨污混接，造成了管網淤堵冒溢、局部區域積水嚴重、城市河道水域污染等問題頻發，給城市相關部門的精細化管理帶來巨大困難[3-4]。 因此，開展城市小區院落排水設施普查，可以從生活污水排放的源頭，查明排水管線位置及雨水與污水排放關系，為城市水環境治理及生態文明建設打下堅實基礎。

目前，針對地下管線的研究主要集中在地下管線發展趨勢[5]、問題及對策研究[6-8]、地下管線探測方法及技術流程的研究[9]、地下管線數據庫及系統建設研究等方面[10-12]。 在地下管線質量控制方面，專家學者們也進行一定的研究，如齊永良[13]通過分析地下管線采集編輯一體化需要解決的問題，構建了地下管線桌面處理系統總體架構及數據采集作業流程；陶玉明等[14]闡述了地下管線普查工程數據成果制作中的管線數據規范分析、數據處理軟件調試與模板文件配置、數據處理與制作、內業質量檢查等環節的技術流程；郭鵬等[15]針對地下管線探測中存在問題，結合天津市地下管線信息管理相關規范，設計開發了一個基于Android 平臺的地下管線采集系統；陳勇等[16]基于四川省地方標準，建立了數據質量檢查規則，并構建了地下管線質量檢查系統，并以資陽市為例進行了應用。 相關學者的研究成果已經為地下管線普查工作有序進行及信息化管理提供了一定借鑒，但已有研究主要集中在綜合管線，缺乏對于小區院落排水設施普查數據過程檢查質量控制的研究。

城市范圍小區院落排水設施普查涉及內容繁雜，外業采集數據量巨大，給普查數據的作業過程和質檢過程的質量控制帶來挑戰。 原有通過草圖記錄并結合外業草圖輔助進行內業成圖的作業模式，不僅費時費力，更重要的是還會出現遺漏或重復測量管線點問題且無法及時發現，大大降低外業作業環節的工作進度及效率。 同時，面對城市小區院落海量管線數據的過程檢查，常規質檢方法也無法快速解決工作量大、效率低的問題。 因此，文章針對排水管線普查常規作業和質檢模式存在的問題，結合小區院落排水設施普查數據特點，研究了城區小區院落排水設施普查的作業過程和質檢過程中的質量控制，以期提升和優化作業過程質量控制及提高質檢效率和準確性。

1 項目概況

為解決濟南市因小區院落內排水設施不完善造成小清河流域水域污染問題，濟南市開展了針對小清河流域內的小區院落排水設施普查工作。 普查對象為濟南市中心城區內的歷下區、市中區、歷城區、槐蔭區、天橋區及高新區范圍建成區的小區院落，包含生活小區、機關、企事業單位及沿街商鋪等終端排水戶，其總面積約為800 km2，涉及約6 000 個小區院落內雨水、污水、雨污合流等排水設施的普查工作。

小區院落排水管線普查涉及的內容復雜多樣，為了在規定時間內更好地完成由海量數據對作業過程及質檢過程帶來的巨大工作量，項目需改進普查作業過程數據獲取方式及質量高效控制，從而提高工作效率、保證數據質量，為進一步從排水管線的源頭摸清排水管線基礎數據，實現雨污分流改造方案的精細化設計提供決策支撐。 項目已有的數據:來源于天地圖的山東電子地圖(http:/ /www.sdmap.gov.cn/)，審圖號為GS(2021)3715 號，及濟南市排水服務中心的基礎市政管網數據。

2 小區院落排水管線普查數據質量控制

2.1 普查項目技術流程

為了更好地完成小區院落排水設施的普查任務，項目作業前先收集與分析測區范圍內已有的資料、根據地域特點梳理相關規范并編制符合本項目數據標準及技術設計路線，對研發的軟件及程序進行調試及文件配置；再進行具體生產作業及質量檢查，保證數據準確入庫。 具體普查項目流程如圖1所示。 文章重點探討項目作業過程中及質檢過程中的數據質量控制，以期提高生產作業及數據質檢的工作效率，為提升排水行業信息化管理水平奠定堅實基礎。

圖1 小區院落排水管線普查項目流程圖

2.2 普查作業過程中的質量控制

排水管線普查數據采集主要包括管線探查和測量。 管線測量數據的采集主要通過濟南市連續運行衛星定位服務系統(Jinan Continuous Operational Reference System， JNCORS)及實時動態全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System-Real Time Kinematic， GNSS RTK)獲取各物探點的點號及坐標，其精度要求按相關規范規定執行。 管線探測屬性信息采集則采用自主研發的管線采集移動端應用軟件(即管線采集APP)，可實現無紙化獲取各管線物探點屬性數據。

將管線采集APP 導出的csv 格式的屬性數據與測量設備導出的txt 格式的測量數據通過物探點號進行映射匹配。 基于EPS 地理信息工作站(簡稱EPS)開發出具備錯漏點前置篩查功能的自動化成圖插件，實現了數據自動傳輸及成圖，從而提高數據成果的精度及效率，實現了普查作業過程中的高效質量控制，具體工作流程如圖2 所示。

圖2 普查作業過程質量控制流程圖

2.2.1 管線采集APP

小區院落排水設施普查，需要調查的屬性項內容繁多、涉及的數據源龐雜，也是整個普查工作中投入人員最多的環節。 為了更好提高作業過程工作效率，依托信息化平臺對管線數據進行信息化采集是一種發展趨勢[1，13]。 文章重點研究管線普查屬性數據采集方式的優化方法，管線采集APP 可從根源上實現數據信息化采集，使作業流程更高效，數據成果更規范。

(1) 管線采集APP 功能

管線采集APP 基于Android SDK 研發，適用于Android 6.0 及以上版本，以矢量電子地圖和影像電子地圖為底圖，并嵌入與項目相關的首級控制網、市政管網資料、普查街區范圍等基礎資料。 不僅具備管線加(插)點、管點連線、屬性編輯、點線刪除等基本功能，還具備了管線點實時定位、點號檢索、涂鴉、無極縮放等拓展功能。 管線采集APP 軟件初始界面如圖3 所示。

圖3 管線采集APP 初始界面示意圖

通過測試和驗證，軟件功能和界面設計充分滿足管線采集階段的各項需求，并在實時、精準與便捷方面具有極高的應用價值。

隨著醫院的快速發展，越來越多的醫院管理人員開始意識到護理服務質量對于醫院發展的重要性。護理服務是構建完整醫院結構的基礎，護理服務質量影響著護患關系，較差的護理服務質量會使患者產生負面情緒，影響到患者的治療[1-3]。所以，在醫院的發展過程中，護理服務質量必須得到提高，護理管理模式也要得到一定的改變。護士分層級管理模式作為一種可以對護理人員進行有效管理的管理模式，在臨床中的應用可以有效的提高護理人員的工作效率，使護理人員可以更好的為患者提供高質量的護理服務。本次研究探討了護士分層級管理模式在護理管理中的應用，并取得了較好的效果，現報告如下。

(2) 輔助數據調取及疊加

按照常規普查模式進行小區院落排水設施普查，需要提前調取普查區內的街區劃分、小區院落范圍線、測區內的首級和圖根控制點、市政排水管線走向示意圖等各種輔助數據，并需隨身攜帶紙質圖紙，工作繁雜且效率低。 而在管線采集APP 研發中，已將上述相關資料進行整合并導入APP 中，分層顯示不同的數據內容，便于數據有效控制。 外業作業時，每個作業小組(2 ～3 人)可提前在管線采集APP 上調取與本次作業任務相關的輔助數據，并提前存儲在不同圖層中。 在現場根據需求自主調取某一類或多類輔助數據，做到數據隨用隨調，并可按需進行數據疊加。 通過圖層控制功能，可準確掌握實時位置、普查小區的四至邊界、市政排水管網接駁井的初步位置等內容，保證普查數據的精準。

(3) 屬性數據標準化采集

在進行數據外業采集過程中，需要利用管線采集APP 現場采集管線的埋深、管徑、材質、井蓋屬性、淤積情況、設施運行狀態、所在位置等屬性信息，通過數據采集標準化設計，可實現數據按照相關標準進行規范化采集。 軟件界面如圖4 所示。

圖4 必填屬性字段提示及常用值默認設計界面示意圖

為了提升外業必填屬性字段的標識度，管線采集APP 對此類字段進行了重點提示設計，并用*標注。 然而，不同作業組對同一種數據錄入時，會出現內容不統一的現象，如鑄鐵材質的井蓋時會出現“鐵、鑄鐵、球墨鑄鐵”等不同填寫方式，運行水位占管徑1/2 時會出現“1/2 管、半管、一半”等不同填寫方式。 為了防止這種現象出現，管線采集APP 設計中，在所調查字段的選擇框內設置了含有該字段備選項的下拉菜單，作業組只需在備選項中進行選擇錄入，保證數據錄入一致性。 同時，也對部分調查項保留手工錄入功能。

2.2.2 錯漏點前置篩查檢查與自動化成圖

(1) 錯漏點前置篩查判斷

理論上屬性數據文件與測量坐標文件中的點號應具備一一對應關系[10]。 若發現管線點在屬性數據文件中出現而在測量坐標文件中未出現，則證明出現了管線點漏測，此為漏測點；若發現測量坐標文件中的管線點出現了兩次以上，則證明該管線點重復測量，即為重測點。 外業測量中通常會出現管線點的漏測和重測問題，現場很難全部檢查出來，往往在內業成圖過程中才會被逐漸發現，進而會對項目進度造成不利影響。 如何實現管線的漏測點及重測點的前置篩查，成為提高項目整體效率和質量的關鍵節點因素。 因此，針對該問題，基于Excel VBA 編寫了管線點查錯程序，通過程序進行判斷。 如果判斷存在漏測點，則需在第一時間進行外業補測；如果通過程序判斷存在重測點，則應先通過程序篩查出正確坐標的管線點號，再刪除重測點，從而實現問題管線點的前置篩查判斷。

(2) 基于EPS 自動化成圖

在管線采集APP 上繪制的電子草圖，所有管點、管線均具有屬性信息，其必填信息均在數據采集階段進行了標準化控制，保證點線之前存在固定的拓撲連接關系。 但管線采集APP 中的坐標信息為虛擬坐標，通過錯漏前置篩查已確保了同一個管線點虛擬坐標與實測坐標的唯一對應關系。 因此，在成圖過程中利用實測采集的所有管線點的真實坐標，全部替換屬性數據文件中的虛擬坐標，可實現數據的同步對照匹配，確保其連接關系、管線點號統一。 工作流程如圖5 所示。 外業采集的數據完整地自動過渡到EPS 環境中，可保證在EPS 軟件內自動繪圖正確性，確保數據質量，避免了內業成圖中的轉錄、謄錄環節中可能存在的錯誤，節省了大量的內業作業時間，提高了作業效率及數據質量。

圖5 APP 數據在EPS 空間內自動化成圖流程圖

2.3 普查質檢過程中的質量控制

在作業過程中提高數據質量，能夠有效規避常規作業流程中的一些風險和存在的問題，而數據質量檢查作為普查項目的重要環節，對保證數據質量具有重要作用。 文章針對常規質檢模式存在的問題，基于EPS 內置的VB 程序進行二次開發，研發排水管線數據質檢程序，通過質檢程序和人機交互方法，實現數據的內業全數檢查，并對程序檢查中發現的疑似問題進行及時標記。 采用定點清除的方法進行全部可疑數據排查核實，可提高外業質檢的指向性和數據精度，其工作流程如圖6 所示。

圖6 外業普查數據質量檢查控制流程圖

2.3.1 內業全數自動檢查及人機交互

(1) 內業全數自動化檢查

面對此次小區院落排水設施普查過程中的海量數據，為了更好完成本次普查，依據項目數據標準要求，并結合排水管線特有的空間邏輯關系，基于EPS設計并研發內業全數自動化質檢程序，主要設計思路如圖7 所示。

圖7 內業全數自動化檢查程序設計思路圖

內業全數自動化質檢程序由數據標準符合性檢查模塊、空間合理性檢查模塊和數據建庫符合性檢查模塊3 部分組成。

數據標準符合性檢查模塊主要是針對數據內容的不合理進行檢查，如必填項和條件必填項是否有空缺、填寫的數據格式與數據字典是否一致等[12，17]。

空間合理性檢查模塊主要針對排水管線的空間邏輯的不合理問題進行檢查，如上游管線的埋深是否低于下游管線的埋深(含同一管線點上游方向低于下游方向)、上游管徑是否大于下游管徑等不合理問題。

數據建庫符合性檢查模塊主要針對影響數據建庫入庫的問題，如飛線、多點同名、單點線、管段長度為零、管段超長等問題[18]。

通過內業全數自動化質檢程序檢查，一般可發現數據中存在的大部分問題，并可返回作業組進行整改，但對于內業質檢中不能排除的問題，則應對問題進行全圖標注，以備外業質檢中進行針對性的核實，如圖8 所示。 內業全數自動化質檢程序的高效應用，實現了利用有限的人力執行海量數據的全數檢查，大大提升了內業質量檢查問題發現率及工作效率，形成了數據質檢的良性效果。

圖8 內業全數質量檢查疑似問題點圖內標注示意圖

(2) 人機交互檢查

內業全數自動化質檢程序檢查，具備很好適應性及高效性，但也存在一定質檢盲區，無法完全取代人工內業判讀工作，其中需人工判讀數據合理性分析的主要有:小區院落普查數據是否都已接入市政連接管線；無法連接成網的、無法判明水流去向的管線是否存在疑點；結合地形圖判讀是否存在線面沖突、點線沖突；質檢程序判斷的管段逆流、管點逆流、高程異常點的判讀，異常數據坐標、埋深、管徑等問題是否有誤。

對人工判讀過程中仍無法排除的問題點及質檢程序標注的疑似問題點，則需以城市街區或片區為單位進行全圖重點注記，外業的質檢中應重點核查注記的問題。

通過內業全數自動化質檢程序檢查和人工判讀相結合的人機交互內業檢查模式，既能夠實現高效全數內業檢查，又能將有限的人力投入到最佳工序環節，極大提升數據疑似問題的發現率，對于提升數據質量起到關鍵作用。

2.3.2 外業定點清除式檢查

常規的外業質量檢查是將數據成果劃分為若干批次，再根據規范要求對每個批次的樣本量按比例進行抽樣檢查。 檢查內容包括數學精度檢查和地理精度檢查。 此種質量檢查方法面對本次城區小區院落排水設施普查的海量普查數據，需消耗大量的人力和時間，且內業發現的問題無法全部覆蓋。 而立足于優先解決內業質檢過程中已標定的數據疑似問題點，以定點清除方法對數據疑似問題點進行全部覆蓋檢查，再對內業全數檢查未發現問題的數據按批次劃分與樣本量比例進行抽檢，采用該方法不僅促進了疑點問題的現場核實及解決，較好地解決了傳統方法質量檢查中問題發現率較低和外業質檢效率較低的問題，同時又提升了抽檢的比例，使抽檢的數據質量更具有所在批次的代表性，極大提升海量數據外業質量檢查效率及數據質量。

3 應用效果

3.1 作業過程中的質量控制結果

通過實際生產應用，文章設計的信息化數據采集、自動成圖的新型作業模式，與采用紙質草圖繪制、內業編圖、屬性謄錄的常規作業模式相比，在效率和質量方面明顯提升。 以每個小組每日可進行的外業數據采集和內業數據成圖的管線長度作為評價參數，采用新型作業模式可提升組日內業生產效率約10 倍，提升10%的外業生產效率，且能夠提升數據的準確率(見表1)。

表1 常規作業模式與新型作業模式相關參數對比表

3.2 質檢過程中的質量控制結果

以每個質檢人員每日可完成的質檢數據量(管線長度)作為評價參數，采用文章提出的人機交互式的內業全數檢查、定點清除式外業數據檢查的質檢控制新模式，與常規質檢模式相比，在質檢工作效率、問題數據發現率方面均有了較大提升，對比結果見表2。

表2 常規質檢模式與新型質檢模式相關參數對比表

經過實際工程生產應用及項目驗收，文章采用的數據質量控制方法，技術設計合理、操作性強，不僅大幅提升了作業過程及質檢過程工作效率，且作業過程和數據成果的各項技術指標均符合相關國家標準和規范要求，保證從源頭精準摸清排水管線現狀數據，為提高城市規劃、管理及建設的科學性提供決策支撐。

4 結語

文章針對城市小區院落排水設施普查外業作業數據繁雜且獲取數據量大、質量檢查效率低等問題，充分運用信息化技術手段，并結合實際生產及管理的需求，深入探討了外業信息化數據采集、內業自動成圖、內業與外業有機結合的質量控制作業流程及方法，并應用到濟南市小區院落排水設施普查項目中。 在作業過程中，通過設計管線數據采集APP，實現管線屬性數據信息化采集，提高了工作進程；開發的錯漏點前置篩查檢查程序及自動化內業成圖程序，在確保數據質量的前提下實現了數據同步對照匹配與一鍵成圖。 在數據質檢過程中，利用系統化的質檢程序、人機交互和定點清除式的外業復核檢查，有效控制數據質量，并提升作業效率。 經過實踐驗證，利用文章提出的城市小區院落排水設施普查質量控制作業流程，不僅較好地解決了海量數據與高效能質量控制之間存在的矛盾，同時也進一步優化了作業過程提升了質量檢查過程工作效率及數據準確性，具有較好的應用價值。