地下市政基礎設施普查管線數據整合方案探討

潘 譽

（廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

城市地下市政基礎設施存在統籌協調不夠、運行管理不到位等問題[1]。為了加強地下市政設施建設精細化管理，推進城市高質量發展，廣州市住建局在2021年年底提出了開展地下市政設施普查工作的要求。地下管線是地下市政設施的重要組成部分，根據《工作方案》中“要充分利用以往普查工作成果，查漏補缺，不另起爐灶、推倒重來”的工作要求[2]，本次地下市政管線設施普查工作主要在往年的地下管線普查結果、已有的地下管線竣工測量成果以及補測補繪成果的基礎上進行整理升級，補充設計信息、管理信息、隱患病害資料等內容，形成準確、全面的數據，為地下管線的維護更新提供有力的基礎性資料。城市地下管線錯綜復雜且種類繁多，不同類型、不同時期的地下管線資料的儲存介質和信息結構差異較大，為管線數據的整理與升級工作帶來了困難[3]。文章依托廣州市城市地下市政基礎設施普查項目，探討多源地下管線數據的整合方法，為其他城市開展市政設施普查地下管線數據資料的收集、整理與升級工作提供參考。

1 數據收集與分析

1.1 普查和驗收數據

廣州市在2016年開展了全市域地下管線普查工作，建成綜合管線庫。隨后開展地下管線竣工測量、補測和補繪項目，使綜合管線庫更具現勢性。管線數據的生產遵循廣州市地下管線探測技術規程，位置準確、格式統一、邏輯一致性和完備性較好，但部分運維信息尚未記錄。

1.2 專題數據

為了滿足自身運維管理需求，廣州市各管線權屬單位建立管線資料檔案室或專業管線數據庫。專題數據重視管線的運維信息，管徑、材質、埋設方式、建設日期、設計單位、竣工單位、建設許可證號等信息相對準確，但存在儲存介質不同、數據格式不統一、幾何表示方式不統一、位置精度較差的問題。部分單位采用傳統圖書索引庫以及紙質檔案資料的方式管理管線工程資料，缺少地理信息數據庫的支持。

1.3 地質災害隱患數據

地質隱患病害數據主要以專題柵格地圖的形式呈現，這些數據與管線并無直接聯系，在地下市政設施數據升級任務中承擔擴充管線地質隱患信息的任務，是管線地質隱患屬性信息的重要數據參考和來源。多源管線數據關系如圖1所示。

圖1 多源管線數據關系

2 整合思路和方法

2.1 幾何特征關聯

幾何特征關聯的數據融合的方式需要先對多源數據進行評估，通過空間基準變換、數據格式轉換、屬性關聯等方式集成數據，初步實現位置、形狀、內容的統一協調后，再分析多源矢量數據在空間和屬性上的聯系，實現矢量數據匹配與信息融合，使信息更翔實[4]。鑒于數據來源和結構的多樣性，對多源數據的處理方式也存在差異。

2.1.1 同源數據處理

對于同源數據，采用匹配的方式融合。同源管線數據具有矢量空間幾何不變的特點，可以根據位置、形狀等信息能夠匹配出的一組同名實體，然后將其屬性信息融合。

2.1.2 異源數據處理

對異源數據采用映射的方式融合。異源數據融合情況復雜，需要分析數據之間的聯系，選用適當的映射方法。

（1）管點和管段映射。

明顯點、特征點等管點多用于表示在現實中容易探測且位置明確的實體，當兩套異源數據均是由管點和管段組合構成管線數據結構的異源數據時，可以建立這類管點實體的映射關系，依據管點實體映射關系以及管點與管線的拓撲關系，將一對相鄰管點之間的管段視為一組同名實體，建立管段實體映射關系。管點實體通常采用位置、距離、方向等指標綜合衡量其相似度的方式建立映射關系。管段實體以匹配的管段為基準建立緩沖區，依據待匹配線段落入緩沖區范圍的長度斷定兩者是否為同名實體，建立映射關系。管點和管段映射如圖2所示。

圖2 管點和管段映射

（2）拓撲關系映射。

兩套異源數據的要素不同、類型不同，需要對兩者表達內容的聯系進行分析，選取合適的拓撲運算建立映射，如地質災害隱患數據在矢量化后呈現為面狀要素，而管線是線狀數據。以管線落入各類隱患面的長度為指標，可以建立兩者的映射關系，從而將地質災害隱患信息整合至管線數據。

2.2 屬性特征關聯

屬性特征融合注重數據自身屬性內容，通過基于轉換規則判斷屬性值是否一致，是否存在近似或上下文關系，建立映射關系，融合多源信息[4]。

在管線數據之間的融合過程中，主要從建設工程規劃許可證號、測量工程號、要素代碼、物探點號、圖上點號、附屬物、特征、所在道路等屬性中選取一個或多個建立映射轉換規則。在應用映射轉換規則前，運用正則表達式等手段對屬性信息進行清洗和化簡，提取核心內容，消除表達方式差異和數據生產中可能存在的人為錯誤。

對于同源數據，還可以采用屬性特征關聯的方式融合，如為每個管線要素賦予唯一的GUID標志符和更新時間。將數據分發給用戶進行修改，并通過判斷唯一標識符是否一致以及更新時間是否發生變化，快速匹配信息發生變更的要素，進而更新或融合屬性信息[5]。屬性特征匹配的方式速度更快且準確度和精確度更高，但需要較多的儲存空間，適用預先已有唯一編號的情況。

3 作業流程

本次地下市政基礎設施普查管線數據升級是以地下管線普查管線數據、普查后歷年管線竣工驗收測量數據和補測補繪數據為基礎，對原數據結構進行擴充升級，收集各管線權屬單位、運管單位的工程檔案圖紙資料和GIS數據，充分研究各類數據的特點，通過分析、比對、獲取、填寫的方式，完善所缺管線屬性、修正錯誤屬性，最終整合成一套集管理信息、技術信息和地質災害隱患信息于一體的地下管線數據庫。作業流程主要包含預處理、外業調查、程序整合、質量控制、權屬核查5個部分。

3.1 預處理

數據標準不一，在數據整合之前需要對數據進行預處理，包括地理配準、矢量化、字段升級、數據加密解密等。

地理配準：將不同坐標系統、不同比例尺的柵格數據投影到同一個地理空間。矢量化：將柵格數據轉為矢量數據，便于后續拓撲分析、要素關聯、信息整合。坐標轉換：統一數據坐標系統，確保數據空間參考一致。字段升級：保留原有字段內容，新增管理信息和隱患信息等相關字段，使其符合地下市政設施普查數據標準，按需補充GUID唯一標志符和更新時間字段。數據加密：鑒于管線數據的保密性要求，按照相關要求嚴格加密數據。

3.2 外業調查

充分研究收集的數據，明確需要調查補充的內容，將數據按管線種類和作業區域拆分后分發給作業人員。作業人員通過調查工程檔案對管線數據進行屬性錄入，做好修訂記錄以及檢核工作。

3.3 程序整合

管線數據整合任務繁重，文章基于ArcObjects SDK for Microsoft.NET Framework開發了一系列工具應對各類數據源的整合任務，降低數據處理人力成本，避免人為錯誤的發生。

對于外業調查數據的整合，隸屬同源數據融合處理，選擇基于GUID唯一標志符和更新時間的屬性特征關聯，能夠快速查找并整合更新屬性值。針對各管線權屬單位、運管單位的GIS數據的處理，屬于異源數據的整合，采用分管點和管段映射的方式關聯，從中提取所需屬性信息。此外，如果數據之間包含共有信息，可以選用屬性特征關聯的方式融合數據。針對矢量化后的地質災害隱患數據，屬于異源數據融合，且通常缺少共有屬性可供關聯，需要分析數據關聯性，通過拓撲關系建立映射，獲取地質災害隱患信息。

在數據分區域處理后，同一個管線實體在交界處可能存在重復對象，包含多個版本的屬性信息，在后續數據合并時需要擇優取舍。重復對象的篩選屬于同源數據處理的范疇，可以采用比對幾何信息或唯一標志符的方式，將重復數據關聯起來。在重復對象屬性信息取舍時，遵循以現勢性優先、管理信息以運管單位數據源優先、測量信息以普查和驗收數據源優先的原則。

3.4 質量控制

抽樣檢查整合完成的數據，檢查內容包括屬性與數據源一致性、屬性項填寫規范性與完整度，發現問題及時整改，直至數據質量滿足項目要求。

3.5 權屬核查

根據項目需求和數據庫用途，整合的數據需重新加密，分發至各管線權屬單位核查管線信息，根據權屬單位反饋意見，及時修正并查漏補缺。簽訂數據簽收表、保密協議、修改情況記錄表和權屬核查確認表，保障數據安全和準確。

4 結語

文章結合地下市政基礎設施普查管線數據整合升級項目實踐，通過GIS數據融合手段，實現了多源數據的自動化高效整合，對現有的測繪成果數據庫進行了升級，豐富管線庫管理和技術信息，較大程度上避免重復外業測量，節約了大量的內業數據處理人力成本，為地下市政管線的風險發現和隱患防治決策提供重要參考。