劉興才

中煤（西安）地下空間科技發(fā)展有限公司 陜西 西安 710100

1 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)這四十年來的快速發(fā)展和地面建設(shè)技術(shù)、工業(yè)的不斷地更新發(fā)展，城市地面建設(shè)充滿活力、風(fēng)光無限，而地下管網(wǎng)卻愈加的雜亂無章、新老交替的更新速度沒能和地面建設(shè)相適應(yīng)。特別是中大型城市存在管網(wǎng)密集、管線權(quán)屬單位眾多、管線資料分散、管網(wǎng)種使用輕維護(hù)等問題，給管網(wǎng)統(tǒng)一建設(shè)、維護(hù)、管理和管線資料融合帶來很大的困難。

2 當(dāng)前城市地下管線及數(shù)據(jù)資料現(xiàn)狀

地下管網(wǎng)健康的運(yùn)行和有效的修復(fù)是一項(xiàng)和民生息息相關(guān)的工程，另一方面，地下管網(wǎng)健康狀況也影響著道路交通安全和人民群眾的切身利益。這也促進(jìn)了區(qū)城市地下管線的普查測繪和融合建庫工作，但管線權(quán)屬單位眾多、資料格式各異和管線建設(shè)、測繪年代各異，給管線資料融合和建庫工作帶來了新的問題。

2.1 城市地下管線現(xiàn)狀

當(dāng)前，地下管網(wǎng)存在諸多問題，使得管網(wǎng)的建設(shè)、維護(hù)和管理帶來了新的挑戰(zhàn)，其可以歸納為以下幾點(diǎn)：其一，地下管網(wǎng)建設(shè)、維護(hù)與地面建設(shè)的工程規(guī)模、建設(shè)周期不匹配，部分工程為了縮短工期，在建筑配套的地下管網(wǎng)方面過于粗糙；其二，由于管線的敷設(shè)年限的差異，地下管線愈加的密集和錯(cuò)綜復(fù)雜，設(shè)施老化，運(yùn)行不暢，部分管線還面臨著重使用輕維護(hù)的現(xiàn)象；其三，管線新建、改建和擴(kuò)建施工項(xiàng)目增多，但在管線相接處工程施工存在處理簡陋、不規(guī)范等問題；其四，管線附屬物設(shè)置不合理（如：檢修井、凝水井、調(diào)壓箱、消防栓的數(shù)量和間距等）；其五，地下管網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃缺乏整體性規(guī)劃，城市地下淺層空間資源浪費(fèi)嚴(yán)重，沒有充分地利用這有限的空間資源；此外，地下管線還面臨著老化失修、超負(fù)荷運(yùn)行及設(shè)計(jì)僵化等問題。

2.2 數(shù)據(jù)資料

地下管線承擔(dān)著物質(zhì)和能量輸送的重任，是保障城市安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，被稱為城市的血脈和生命線。而數(shù)據(jù)融合任務(wù)就是要將各個(gè)管線權(quán)屬單位的管線數(shù)據(jù)收集起來，統(tǒng)一整理建庫，融合成一套數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃、開挖施工、舊網(wǎng)改造提供數(shù)據(jù)支撐。但地下管線多源數(shù)據(jù)融合面臨著諸多困難，一方面，管線數(shù)據(jù)權(quán)屬單位眾多，涉及政府30多個(gè)部分，需要多部門的協(xié)調(diào)配合；其二，各部門手中的資料新老不一、數(shù)據(jù)格式各異，一些管線管理部門可能還自建了管線管理系統(tǒng)；此外，各權(quán)屬單位錄入的管線屬性、填寫字段格式、字段填寫的方式也有差異。正是由于管線融合面臨著許多困難，更顯得該項(xiàng)工作的重要性和緊迫性。

3、數(shù)據(jù)融合技術(shù)思路

數(shù)據(jù)融合就是把現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料統(tǒng)一格式、綜合取舍優(yōu)勢性好的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一填寫管線字段和格式，是數(shù)據(jù)統(tǒng)一入庫管理的前期基礎(chǔ)工作，可以為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理及地下管網(wǎng)安全運(yùn)行提供有力支撐。

3.1 數(shù)據(jù)融合思路

一般而言，數(shù)據(jù)融合的工作量都比較大，可借助計(jì)算機(jī)運(yùn)算高效、快速的特點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和預(yù)處理。但融合的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于數(shù)據(jù)優(yōu)勢性的判斷和綜合取舍，所以，將計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和人的判斷力相結(jié)合的結(jié)合的數(shù)據(jù)融合思路是當(dāng)前最常用的數(shù)據(jù)融合方式。

3.2 收集數(shù)據(jù)

管線按類別一般可以分為電力、通信、排水、給水、燃?xì)狻崃?、工業(yè)、長輸管線和其它管線，這些線資料在各權(quán)屬單位都有保留，信息中心和測繪院等部門。但這些數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)質(zhì)量可以都存在差異，這時(shí)就需要借助計(jì)算機(jī)輔助加上人工判別。數(shù)據(jù)收集流程如圖1所示。

3.3 計(jì)算機(jī)算法輔助

利用計(jì)算機(jī)算法可以完成數(shù)據(jù)融合工作中大量重復(fù)的步驟和融合后的檢查內(nèi)容。算法包含數(shù)據(jù)處理邏輯設(shè)計(jì)與系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)兩方面。其中數(shù)據(jù)處理邏輯是一套指標(biāo)體系算法，通過數(shù)據(jù)整合具體指標(biāo)的設(shè)定，算法能夠檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量、劃定數(shù)據(jù)可信度、推斷數(shù)據(jù)可利用方式及數(shù)據(jù)可利用的內(nèi)容；自主學(xué)習(xí)則是將機(jī)器學(xué)習(xí)理論引入到地理信息的海量數(shù)據(jù)處理中，通過識別數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)律、數(shù)據(jù)采納規(guī)律、人機(jī)交互習(xí)慣、人工決策規(guī)律，并通過計(jì)算機(jī)算法的自優(yōu)化能力，對數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)采納提出新的可利用方案。數(shù)據(jù)檢查主要包含三方面的內(nèi)容：其一，對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，包括對數(shù)據(jù)的合法性、丟點(diǎn)丟線丟面等數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行檢查并處理；其二，拓?fù)潢P(guān)系處理，主要是指結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)，處理好面與線、點(diǎn)與線的關(guān)系；其三，屬性表達(dá)方式處理，主要包括排水井實(shí)測化處理（探查改實(shí)測）、見管實(shí)測管點(diǎn)的實(shí)測化處理、井室頂?shù)讕缀螌傩缘霓D(zhuǎn)換、添加元數(shù)據(jù)屬性等。

圖1 數(shù)據(jù)收集流程

3.4 數(shù)據(jù)融合

管線數(shù)據(jù)的融合包括內(nèi)業(yè)整合、外業(yè)核實(shí)兩階段的工作。其順序一般為：先進(jìn)行內(nèi)業(yè)整合，再對于存在矛盾（問題）而無法整合的管線進(jìn)行實(shí)地核實(shí)

數(shù)據(jù)融合工作主要指通過內(nèi)業(yè)融合判斷、輔助外業(yè)核實(shí)（即通過外業(yè)調(diào)查，結(jié)合少量探查等方式）將上地下綜合管線數(shù)據(jù)和待融合入庫的管線普查數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、替代、接邊，以期融合數(shù)據(jù)中優(yōu)勢性好的數(shù)據(jù)內(nèi)容，從而形成較齊全、可靠性較高、唯一性較強(qiáng)的現(xiàn)狀管線數(shù)據(jù)庫。一般以普查數(shù)據(jù)為底板，將綜合數(shù)據(jù)融合到普查數(shù)據(jù)中，保留綜合管線數(shù)據(jù)中穿越居民區(qū)、廠區(qū)等地塊，且與地塊內(nèi)建（構(gòu)）筑物無明顯沖突的主管線。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

圖2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)流程

在整合完成后要做好數(shù)據(jù)的接邊工作，在處理接邊問題時(shí)，應(yīng)綜合利用各種來源的數(shù)據(jù)，盡量避免將接邊工作處理為數(shù)據(jù)整合，以降低工作難度。一般而言，對同一管線的多種新測成果進(jìn)行整合時(shí)：重疊管線相互之間平面平均誤差≤30cm，高程平均誤差≤15cm 時(shí)，對重復(fù)（重疊）部分管線按照整合原則做適當(dāng)取舍。對于無法取舍的管線應(yīng)打問題標(biāo)，進(jìn)行外業(yè)核實(shí)，填寫存疑字段。

4 結(jié)語

海量地下管線數(shù)據(jù)在融合過程中會(huì)遇到許多無法預(yù)期的問題。本文重點(diǎn)討論了數(shù)據(jù)融合方式和流程，在數(shù)據(jù)融合過程中利用好計(jì)算機(jī)算法高效、精確的計(jì)算特點(diǎn)，充分利用人機(jī)交互的協(xié)同能力。嚴(yán)格把控?cái)?shù)據(jù)融合流程、控制好數(shù)據(jù)質(zhì)量，才能滿足技術(shù)設(shè)計(jì)要求，為城市地下管線補(bǔ)充測繪及數(shù)據(jù)建庫做好鋪墊，為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理及地下管網(wǎng)安全運(yùn)行提供有力支撐。