孟志義

(北京測繪設(shè)計(jì)研究院，北京100038)

北京市地下管線信息多源數(shù)據(jù)整合研究

孟志義

(北京測繪設(shè)計(jì)研究院，北京100038)

分析北京市現(xiàn)有地下管線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。以給水管線為例，將自來水公司和測繪院的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)比對、核查分析，并在此基礎(chǔ)上提出給水管線數(shù)據(jù)整合方法，同時將上述方法推廣到其他種類管線的數(shù)據(jù)整合和補(bǔ)測補(bǔ)繪中。最后對管線數(shù)據(jù)整合效果進(jìn)行總結(jié)和評價，提出存在的問題和建議。

地下管線;多源數(shù)據(jù)整合;管線分類

一、引 言

北京市的城市地下管線分屬不同單位建設(shè)和管理，資料分散分布在不同的城市部門。由于各管線權(quán)屬單位獲取和存儲地下管線信息的方式不同，其信息化建設(shè)工作程度也不均衡。因此地下管線資料具有多源性、多樣性、離散性和時空性等特點(diǎn)。

1)多源性:是指地下管線信息獲取的方式不同，如野外調(diào)查、管線探測、竣工測量或由已有竣工資料數(shù)字化等。

2)多樣性:是指地下管線的類型多種多樣，包括給水、排水、燃?xì)?、熱力、電信、電力、工業(yè)和綜合管溝(廊)8大類管線;地下管線資料的介質(zhì)類型、數(shù)據(jù)格式和存儲方式多樣，從其存儲的介質(zhì)類型可劃分為紙介質(zhì)資料和電子數(shù)字資料。

3)離散性:是指地下管線信息分散存儲在城市規(guī)劃、建設(shè)、市政、城建檔案、管線權(quán)屬單位以及各企事業(yè)單位等部門。

4)時空性:是指隨著城市建設(shè)的發(fā)展和時間的推移，城市地下管線信息會發(fā)生變更，需要對城市地下空間的變更信息進(jìn)行管理，以保證其現(xiàn)勢性。

地下管線信息的離散性決定了各建設(shè)單位利用地下管線信息時，要到多個管線權(quán)屬單位查詢。而地下管線信息的其他3個特性，又會導(dǎo)致多方式獲取的資料在完整性、準(zhǔn)確性、現(xiàn)勢性方面存在問題。

各家權(quán)屬單位存儲的地下管線范圍、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式等都有差異。因此，城市地下管線信息化建設(shè)工作首先要對各家存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，從中提取符合標(biāo)準(zhǔn)要求的數(shù)據(jù)，提出需要進(jìn)行補(bǔ)測補(bǔ)繪的數(shù)據(jù)。

本文在對北京市給水管線數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研、收集、分析、提取和整合的基礎(chǔ)上，探索出了北京市地下管線數(shù)據(jù)整合和綜合的技術(shù)路線。

二、給水管線數(shù)據(jù)整合方法

給水管線數(shù)據(jù)整合方法如下:

1)根據(jù)《北京市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》(DB11/T 316—2005)的技術(shù)要求，通過查閱技術(shù)報(bào)告和工程檔案的方式，對北京市測繪設(shè)計(jì)研究院(以下簡稱“測繪院”)和北京市自來水集團(tuán)公司(以下簡稱“自來水公司”)的地下管線現(xiàn)狀資料進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，獲得其地下管線資料的空間精度和屬性項(xiàng)內(nèi)容等信息。

2)按照《北京市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》(DB11/T 316—2005)規(guī)定的數(shù)據(jù)交換格式，將收集的已有地下管線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。

3)將測繪院和自來水公司的地下管線數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析。

4)對于比對分析的結(jié)果(給水管線)，按以下情況處理。

c.對于管線權(quán)屬單位資料中獨(dú)有的管線，查看其資料的形成年代或來源方式。如是通過竣工測量方式獲得的數(shù)據(jù)，且有相關(guān)的檢查驗(yàn)收證據(jù)，可直接作為入庫數(shù)據(jù);如不是，或者雖然數(shù)據(jù)是通過竣工測量方式獲得，但無相關(guān)的檢查驗(yàn)收證據(jù)，則列入今后的補(bǔ)測補(bǔ)繪工作計(jì)劃。

d.對于測繪院獨(dú)有的管線，繪制1∶2 000管線圖，由自來水公司進(jìn)行審圖，確認(rèn)管線的使用情況，并通過今后的補(bǔ)測補(bǔ)繪工作，對管線的走向進(jìn)行核實(shí)。

e.所有數(shù)據(jù)應(yīng)該通過今后的補(bǔ)測補(bǔ)繪工作，來采集“材質(zhì)”和“埋設(shè)年代”等在現(xiàn)狀管線資料中缺失的屬性信息。

三、給水管線數(shù)據(jù)現(xiàn)狀與存在問題

自來水公司管線數(shù)據(jù)管線總長為6 530 km;測繪院給水管線數(shù)據(jù)管線總長為3 490.2 km。對于“管徑≥75 mm”和“管線在6 m寬以上道路上”的管線數(shù)據(jù)，測繪院符合要求的管線長度為2 930.5 km，占其總長度的84%;自來水公司符合要求的管線長度為3 062.1 km，占其總長度的46.9%。

給水管線數(shù)據(jù)存在問題敘述如下:

(1)數(shù)據(jù)范圍問題

在自來水公司的管線數(shù)據(jù)中，有一些管線不在要求范圍(五環(huán)路范圍)之內(nèi)，或雖在范圍內(nèi)，但不符合相應(yīng)的取舍標(biāo)準(zhǔn)(管徑≥75 mm)或管線不在規(guī)定的道路上;測繪院的管線基本位于城市主干道路、次干道路、城市支路、社區(qū)支路和城市廣場范圍內(nèi)，管線的取舍基本符合規(guī)定要求。

(2)高程缺失問題

自來水公司管線點(diǎn)約有80%沒有高程數(shù)據(jù);測繪院管線點(diǎn)都有高程數(shù)據(jù)。

(3)屬性數(shù)據(jù)缺失問題

自來水公司數(shù)據(jù)只有1.3%的管線點(diǎn)有“埋設(shè)年代”信息，所有管線點(diǎn)均無“材質(zhì)”信息;測繪院數(shù)據(jù)無“材質(zhì)”、“埋設(shè)年代”、“權(quán)屬單位”等信息。

四、給水管線數(shù)據(jù)比對分析與核查分析

(1)比對分析

經(jīng)比對分析，對于“管徑≥75 mm”的管線數(shù)據(jù)，兩家數(shù)據(jù)基本重疊的管線長度為2 128.3 km，較差小于或等于0.2 m的管線長度為1 520 km，占基本重疊管線總長的71.4%，說明兩家給水管線數(shù)據(jù)的重合性較好。對于管徑600 mm以上的數(shù)據(jù)，兩家數(shù)據(jù)基本重疊的管線長度為887.7 km，較差小于或等于0.3 m的管線長度為783 km，占基本重疊管線總長的88.3%;走向一致、重疊不好(0.3 m以上)的管線長度為104.4 km;走向、位置都不一致的管線長度為167.8 km。

(2)核查分析

本次主要對管徑≥600 mm的給水管線進(jìn)行了外業(yè)實(shí)地核查。對于不重合且較差大于0.3 m的管線，以及自來水公司獨(dú)有的管線，分別提取樣本，對樣本采用地下管線核查、探查、測量的手段進(jìn)行外業(yè)實(shí)地測繪、數(shù)據(jù)處理，對質(zhì)量評定合格的核查數(shù)據(jù)直接入庫。對測繪院獨(dú)有的管線提取樣本，采用地下管線探測儀器核查管線在實(shí)地是否存在。

對自來水公司獨(dú)有管線數(shù)據(jù)的核查表明，自來水公司管線數(shù)據(jù)的平面位置可利用性較好，未發(fā)現(xiàn)有大的偏差。但存在高程數(shù)據(jù)不全、數(shù)據(jù)表現(xiàn)不合理和附屬設(shè)施描述不夠詳盡和準(zhǔn)確等問題，如圖1～圖3所示。

圖1 數(shù)據(jù)表現(xiàn)的不合理性問題

圖2 自來水公司提供的管線圖

圖3 核查后的管線圖

與核查數(shù)據(jù)相比，測繪院管線數(shù)據(jù)沒有大的位置偏差，但存在部分窨井位置與資料不符、管線資料未反映管線改建情況、部分管線附屬設(shè)施在實(shí)地不存在、實(shí)地新增附屬設(shè)施在資料中未反映等問題。問題源于管線改建后未進(jìn)行竣工測量。

對于較差大于0.3 m的管線，與核查數(shù)據(jù)相比，自來水公司的已有給水管線數(shù)據(jù)只有39.8%，測繪院已有給水管線數(shù)據(jù)平面位置較差在0.6 m以內(nèi)的占91.5%，測繪院管線數(shù)據(jù)的平面位置精度明顯高于自來水公司的管線數(shù)據(jù)。在本次核查的測繪院給水管線數(shù)據(jù)中，較差大于0.6 m的管線點(diǎn)共計(jì)19個，所占比例為8.5%。其原因有竣工測量錯誤、兩次測量的位置不同、管線已改建和管線有偏距等因素。

五、管線數(shù)據(jù)整合

給水管線數(shù)據(jù)整合是基于下列原則進(jìn)行，首先從自來水公司和測繪院的給水管線數(shù)據(jù)中，對道路寬度大于6 m、且管徑大于或等于75 mm的給水管線數(shù)據(jù)進(jìn)行重合度比對分析，對于兩家偏差小于0.2 m的管線直接入庫測繪院數(shù)據(jù)。外業(yè)核查的數(shù)據(jù)采用外業(yè)核查數(shù)據(jù)和測繪院給水管線隱蔽管線點(diǎn)數(shù)據(jù)整合入庫。

基于測繪院的已有管線數(shù)據(jù)在空間位置上具有很好的可利用性和給水管線試驗(yàn)結(jié)果，在對其他管線進(jìn)行數(shù)據(jù)整合和補(bǔ)測補(bǔ)繪時，可采取以下技術(shù)路線。

(1)數(shù)據(jù)收集

收集需要進(jìn)行數(shù)據(jù)整合的某種管線數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

按照《北京市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》(DB11/T 316—2005)規(guī)定的數(shù)據(jù)交換格式，將收集的已有地下管線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。

(3)數(shù)據(jù)提取

根據(jù)《北京市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》(DB11/T 316—2005)，抽取規(guī)定范圍內(nèi)的、符合管線取舍要求的、埋設(shè)在城市主干道路、次干道路、城市支路、社區(qū)支路和城市廣場范圍內(nèi)的已有管線數(shù)據(jù)。

(4)平面位置限差(δts)的確定

采取外業(yè)實(shí)地抽樣核查的手段，獲得此類管線的平均埋深，計(jì)算其平面位置限差(δts)。

(5)數(shù)據(jù)比對分析

以測繪院的管線數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，將收集的某種管線數(shù)據(jù)與其進(jìn)行比對分析。

(6)數(shù)據(jù)整合入庫

參見本文第二章。

(7)管線補(bǔ)測補(bǔ)繪

下列管線需要采用補(bǔ)測補(bǔ)繪方式，以獲得相關(guān)的空間和屬性數(shù)據(jù)。

2)對于測繪院資料中獨(dú)有的管線，繪制1∶2 000管線圖，由管線權(quán)屬單位進(jìn)行審圖，確認(rèn)管線的使用情況，通過補(bǔ)測補(bǔ)繪工作，對管線的走向進(jìn)行核實(shí)。

3)非竣工測量方式獲得的、管線權(quán)屬單位資料中獨(dú)有的管線。

4)所有管線數(shù)據(jù)應(yīng)該通過今后的補(bǔ)測補(bǔ)繪工作，來采集“材質(zhì)”和“埋設(shè)年代”等在現(xiàn)狀管線資料中缺失的屬性信息。

(8)管線補(bǔ)測補(bǔ)繪成果入庫

補(bǔ)測補(bǔ)繪的成果在入庫前，應(yīng)與原有已入庫成果合并進(jìn)行質(zhì)量檢查、處理，必要時應(yīng)進(jìn)行實(shí)地再核查，確認(rèn)沒有數(shù)據(jù)錯誤后方可入庫。

六、整合效果與建議

依據(jù)上述技術(shù)路線，對北京市的8大類地下管線進(jìn)行了數(shù)據(jù)整合，整合管線長度達(dá)1.5萬千米，加上整合完成后通過管線竣工測量采集的新建管線2.1萬千米，目前北京市地下管線數(shù)據(jù)庫共有各類管線長度達(dá)3.6萬千米(如圖4所示)。數(shù)據(jù)整合成果在測繪院內(nèi)地下管線管理和測繪生產(chǎn)中得到廣泛使用，發(fā)揮了重要作用。同時為北京市規(guī)劃委員會、北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、北京市排水集團(tuán)等部門提供了大量管線數(shù)據(jù)，為市重點(diǎn)工程、奧運(yùn)工程提供了及時的管線數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖4 北京市地下管線的長度及分類

隨著北京市地下管線綜合管線數(shù)據(jù)整合建庫的完成，現(xiàn)有的管理方式也發(fā)生變化:綜合管線資料由紙介質(zhì)、手工管理轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒芾?，?shí)現(xiàn)了質(zhì)的變化;同時服務(wù)方式也發(fā)生了變化，擺脫了原來復(fù)印圖紙、抄錄成果的狀況，提升了管線資料管理單位服務(wù)水平，方便了用戶。

盡管北京市地下管線綜合管線數(shù)據(jù)整合建庫的完成為規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作提供了很大方便，但仍存在一些問題有待進(jìn)一步解決:

1)成果數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃、管理中應(yīng)發(fā)揮更大的作用。目前的管線整合成果與北京市規(guī)劃委員會的規(guī)劃審批系統(tǒng)“規(guī)管2000”還存在銜接問題。

2)新建管線有些未按規(guī)定進(jìn)行竣工測量，測繪院不掌握這部分信息，造成信息不全。

3)管線改建時測繪院得不到相關(guān)信息，廢棄管線在整合數(shù)據(jù)庫中不能及時刪除，不能完全反映現(xiàn)狀。

為此，筆者提出以下建議:

1)建立市政(線性)工程規(guī)劃核驗(yàn)管理系統(tǒng)，并與“規(guī)管2000”實(shí)現(xiàn)掛接，為規(guī)劃審批提供準(zhǔn)確依據(jù)，實(shí)現(xiàn)市政工程規(guī)劃審批及驗(yàn)收的信息化管理。

2)完善市政工程規(guī)劃驗(yàn)收機(jī)制，確保市政工程驗(yàn)收的完成以及檔案收集和信息數(shù)據(jù)采集。

3)推動與相關(guān)管線權(quán)屬部門的合作，互通信息，共建共享。

4)開展有針對性的管線普查，全面更新補(bǔ)充管線信息。

［1］ 楊伯鋼.北京市地下管線信息共享有關(guān)問題研究［D］.北京:北京大學(xué)，2009.

［2］ 中華人民共和國建設(shè)部.CJJ 61—2003城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［3］ 北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.DB11/T 316—2005北京市地下管線探測技術(shù)規(guī)程［S］.北京:北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2005.

Research on Multi-source Data Integration of Underground Pipeline

MENG Zhiyi

0494-0911(2011)10-0056-04

P208

B

2011-08-29

孟志義(1960—)，男，北京人，高級工程師，主要從事城市地下管線工程，三維掃描工程及城市工程測量的研究及應(yīng)用工作。