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        管線普查知識庫與技術(shù)平臺建設(shè)初探

        2013-12-12 01:46:24范海林王大成李姍遲
        測繪通報 2013年2期
        關(guān)鍵詞:知識庫管線信息

        范海林,王大成,李姍遲

        (廣州繪宇智能勘測科技有限公司,廣東廣州510665)

        一、前 言

        管線是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施,是城市的“生命線”,是城市物質(zhì)流、能量流和信息流輸送的重要脈絡(luò),是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。管線種類多、數(shù)據(jù)量大、埋設(shè)錯綜復雜,管線相關(guān)技術(shù)發(fā)展日益多元化,傳統(tǒng)的管線信息存儲系統(tǒng)已不能滿足實際應用需求,不能有效解決管線規(guī)劃設(shè)計不科學、維護管理不到位、數(shù)據(jù)不規(guī)范、普查開展不及時等問題。

        在大數(shù)據(jù)時代,管道運行、評估、管理、決策和思維模式,需要依靠移動互聯(lián),利用管道大數(shù)據(jù),發(fā)掘數(shù)據(jù)價值,建立管線普查知識庫和技術(shù)平臺,使管道運行更安全、經(jīng)濟可靠和智能化,是管線事業(yè)發(fā)展的一大趨勢。

        二、平臺建設(shè)的意義

        1.必要性

        (1)深入推進地下管線數(shù)字化戰(zhàn)略的重大工程

        2013年9月16日國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見》,強調(diào)加大城市管網(wǎng)建設(shè)和改造力度。本平臺的建設(shè)以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),實現(xiàn)城市給水、排水、排污、燃氣、電力、通信、熱力、工業(yè)等八大類地下管線的信息入庫工作,為城市規(guī)劃管理、資源開發(fā)利用、公共安全保障等提供基礎(chǔ)信息支撐。

        (2)推進智慧城市建設(shè)、提高城市精細化管理水平的重要舉措

        推進智慧城市建設(shè)是加快實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要手段。但城市管線設(shè)施的信息化管理一直落后于其他城市基礎(chǔ)設(shè)施管理。本平臺針對此城市建設(shè)管理中的重點和薄弱環(huán)節(jié),利用先進、可靠、適用的信息技術(shù)和創(chuàng)新的管理理念,建立統(tǒng)一的知識架構(gòu)和技術(shù)交流平臺,進一步提高管線建設(shè)管理的精細化、智能化水平。

        (3)推動地下空間開發(fā)利用規(guī)范化的重要支撐

        城市地下空間開發(fā)利用是城市建設(shè)和發(fā)展的重要組成部分。本平臺的建設(shè)有利于管線項目相關(guān)技術(shù)規(guī)范的推廣和落實,管線技術(shù)的提升有助于地下空間的優(yōu)化布局。在存量土地不足、地面空間利用接近極限的背景下,本平臺是推動地下空間開發(fā)利用、構(gòu)筑高水平崛起載體的重要支撐。

        2.推廣效益

        社會效益方面,改變地下管線管理模式,提高管理效率和可行性,減少因管線事故發(fā)生而導致的損失;經(jīng)濟效益方面,管線數(shù)據(jù)的規(guī)范管理和適度共享有利于為權(quán)屬單位提供數(shù)據(jù),為政府部門提供決策參考,為城市管線規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)節(jié)省資金和時間,為城市管線檔案管理節(jié)省開支。

        三、發(fā)展思路

        以現(xiàn)代化創(chuàng)新技術(shù)手段為支撐,以數(shù)據(jù)庫建設(shè)為基礎(chǔ),以長效機制為核心,以共享應用為目的,將管線數(shù)據(jù)標準、技術(shù)規(guī)程、管理規(guī)范、數(shù)據(jù)管理和體驗、項目資訊等信息集成在一個平臺中,以云服務(wù)的形式進行應用和交流。

        1.知識的提取

        從廣義上講,知識是一種用符號表示的信息。知識庫的構(gòu)建是實現(xiàn)人工智能必不可少的部分,關(guān)鍵技術(shù)在于知識的提取。管線數(shù)據(jù)的有關(guān)知識主要有以下幾個來源:

        1)項目采用的標準、規(guī)程、規(guī)范、圖式、技術(shù)設(shè)計等有關(guān)規(guī)定,如《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》(GB 50298—1998)、《室外給水設(shè)計規(guī)范》(GB 50013—2006)、《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50014—2006)、《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50015—2003)、《城市電力規(guī)劃規(guī)范》(GB 50293—1999)、《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》(GB 50217—2007)、《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB 50028—2006)等。

        2)管線管理、施工、探測和應用領(lǐng)域的專家意見、學術(shù)論著和思維方法。

        3)基于常識的判斷準則和現(xiàn)場調(diào)查實際情況。

        將以上來源的信息進行挖掘和整理,形成概念化的知識及相關(guān)的語法規(guī)則和語義規(guī)則,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建管線知識庫。其中,概念化的知識是指從管線有關(guān)規(guī)定、專家意見、學術(shù)論著和現(xiàn)場調(diào)查中抽象出來的事實,語法規(guī)則主要指管線數(shù)據(jù)、技術(shù)規(guī)范等在內(nèi)容組成、結(jié)構(gòu)、格式等方面的要求,語義規(guī)則主要指管線數(shù)據(jù)、技術(shù)設(shè)計、思維方法等之間存在的內(nèi)容邏輯推理方面的要求。管線知識庫構(gòu)建的技術(shù)路線如圖1所示。

        圖1 管線知識庫構(gòu)建的技術(shù)路線

        2.側(cè)重體系庫建設(shè)

        由于不同種類的管線有不同的數(shù)據(jù)特點和業(yè)務(wù)規(guī)則規(guī)范,因此,基于管線種類的體系庫建設(shè)是平臺構(gòu)建的基礎(chǔ)。平臺體系庫如圖2所示,管線種類包括給水、排水、燃氣、電力、通信、工業(yè)管道、熱力、石油管道和綜合管溝等。完整的管線信息包括管線信息和管點信息,具體內(nèi)容包括空間特征(幾何形狀、平面位置、起始埋深、起始標高、終止埋深、終止標高、拓撲關(guān)系)、屬性特征(管材、管徑、埋設(shè)方式、建設(shè)時間、使用狀態(tài)和權(quán)屬單位)、技術(shù)特征(最小覆土深度、最小凈距、與附屬設(shè)施的連接關(guān)系、布設(shè)順序、編繪標準)等。

        3.建立管線科技索引

        知識庫的內(nèi)容很全面、很準確,但是如果沒有良好的搜索或索引結(jié)構(gòu),就不能將最需要的知識快速地傳遞給使用者,同樣在這種情況下使用知識庫的熱情就會下降,失去知識庫的核心價值。知識庫的價值在于知識的運用而非文檔的管理。雖然企業(yè)必須把文檔管理好,但是好的文檔管理保證不了成功的知識管理。本平臺擬建立3種索引方式引導使用者進行信息搜索。

        圖2 平臺體系庫

        1)空間信息索引:根據(jù)管線的空間位置建立管線的索引平面圖,按照管線的位置查找管線的相關(guān)知識。

        2)屬性信息索引:建立管線屬性的編碼規(guī)則,依據(jù)規(guī)則對管線數(shù)據(jù)進行編碼,編制索引表,以此來查找管線的相關(guān)知識。

        3)技術(shù)信息索引:以文檔的形式儲存管線的技術(shù)信息,通過關(guān)鍵詞搜索查找管線的相關(guān)技術(shù),進而查找其他管線知識。

        4.建立管線技術(shù)交流機制

        在平臺的基礎(chǔ)上,進行探測、內(nèi)頁成圖、數(shù)據(jù)管理、項目監(jiān)理、動態(tài)更新、動態(tài)監(jiān)測與運維、信息化測繪等技術(shù)交流。強化專家、學者和專業(yè)技術(shù)人員在技術(shù)交流中的主導地位,并暢通產(chǎn)、學、研的溝通合作渠道。將溝通交流的成果整理到知識庫中,保證管線技術(shù)信息的現(xiàn)勢性。

        5.運行云服務(wù)模式

        云服務(wù)的商業(yè)模式是通過繁殖大量創(chuàng)業(yè)公司提供豐富的個性化產(chǎn)品,以滿足市場上日益膨脹的個性化需求。將這種模式應用到本平臺中,實現(xiàn)平臺建設(shè)的最終目的—指導管線項目運作,實現(xiàn)管線的智能化管理。云服務(wù)的實現(xiàn)理念是“所要即所得”,即根據(jù)PMI(pertinent&matched information)原則提供與用戶需求相關(guān)的信息,為用戶提供相應的分析統(tǒng)計、輔助判斷和決策等服務(wù)及數(shù)據(jù)體驗(如圖3所示)。

        四、結(jié)束語

        管線普查知識庫和技術(shù)平臺的建設(shè)仍處于初步設(shè)計階段,平臺的功能特點和適用范圍決定了相關(guān)工作需要由政府來主導推進。目前使用較成熟的管線綜合信息管理系統(tǒng)雖然擁有該平臺的部分功能,但其實現(xiàn)技術(shù)不足以支撐系統(tǒng)的繼續(xù)擴展。隨著人工智能和云計算技術(shù)的日漸成熟,在不遠的將來,管線普查知識庫和技術(shù)平臺必將展示出強大的生命力,并廣泛服務(wù)于管線行業(yè),對管線技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。

        圖3 云服務(wù)示意圖

        [1]魏鑫磊,王高平.基于本體的地下管線知識庫研究[J].電腦知識與技術(shù),2011,7(7):1498-1499.

        [2]FONSECA F T,EGENHOFER M J,AGOURISP,et al.Using Ontologies for Intergrated Geographic Information Systems[J].Transactions in GIS,2002,6(3):231-257.

        [3]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,2004.

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