徐齊行，江毅奮，劉 朝

（1. 上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200000）

城市地下管線是指城市范圍內(nèi)的供水、排水、燃?xì)?、熱力、電力、通信、工業(yè)等管線及其附屬設(shè)施，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”[1-3]。近年來，為加快智慧城市建設(shè)，對城市地下空間的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要求也越來越高，各類管線管理系統(tǒng)邁出了數(shù)字化建設(shè)的堅(jiān)實(shí)一步。地下管線數(shù)據(jù)作為管線管理系統(tǒng)的血液，數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響分析應(yīng)用的準(zhǔn)確度和可靠度[4]。因此，本文對當(dāng)前城市地下管線普查的成果數(shù)據(jù)以及地下管線數(shù)據(jù)質(zhì)檢要求進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了一套符合探測單位、業(yè)主單位進(jìn)行自動化檢查的流程；結(jié)合實(shí)際可操作性，制定了符合當(dāng)前管線普查單位的管線數(shù)據(jù)質(zhì)量模型評價(jià)體系；并基于空間數(shù)據(jù)質(zhì)檢和入庫關(guān)鍵技術(shù)（ArcGIS Engine），實(shí)現(xiàn)了地下排水管線普查數(shù)據(jù)質(zhì)檢入庫系統(tǒng)，提升了地下管線普查數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量。

1 地下排水管線探測成果現(xiàn)狀調(diào)研

目前地下排水管線的展現(xiàn)形式主要分為二維、仿三維和三維。三維和仿三維管線數(shù)據(jù)生產(chǎn)的主流技術(shù)均是基于二維地下管線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的[5]，三維和仿三維模型也是基于二維數(shù)據(jù)生產(chǎn)而來[6]，因此二維管線數(shù)據(jù)的質(zhì)量至關(guān)重要。針對城市地下排水管線的探測，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部已發(fā)布了GB/T 51187-2016《城市排水防澇設(shè)施數(shù)據(jù)采集與維護(hù)技術(shù)規(guī)范》[7]；但全國各省市探測單位已有的探測技術(shù)、以往的項(xiàng)目探測要求以及最終的探測成果各有差異，這對建立格式統(tǒng)一、信息完整的地下排水防澇數(shù)據(jù)庫影響較大。

本文對長江流域的九江、蕪湖、武漢、鄂州、重慶5 個(gè)城市的地下排水管線探測成果數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，每個(gè)城市的成果數(shù)據(jù)形式都不同，即使是同一個(gè)城市，成果也不一樣，主要是由片區(qū)負(fù)責(zé)的探測單位不同而導(dǎo)致的。5 個(gè)城市探測成果的不統(tǒng)一主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：

1）成果數(shù)據(jù)庫不統(tǒng)一。其主流格式為Access 的mdb，其次為xls、xlsx格式，還有txt、shp、gdb等格式。

2）成果數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一。表名稱、字段個(gè)數(shù)、字段名稱、字段類型、字段長度等不統(tǒng)一。

3）業(yè)務(wù)字段表達(dá)不統(tǒng)一。管段材質(zhì)字段填寫不統(tǒng)一、長度單位不統(tǒng)一等。

因此，亟需建立一個(gè)幫助各探測單位將非標(biāo)準(zhǔn)成果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)成果，并進(jìn)行準(zhǔn)確、快速、高效的探測成果質(zhì)量檢查的系統(tǒng)。

2 檢查規(guī)則研究

本文主要根據(jù)《長江大保護(hù)城市地下排水管線數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)庫要求》（以下簡稱《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》），并參考行業(yè)內(nèi)城市地下管線相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[7-9]，共設(shè)計(jì)了18個(gè)質(zhì)檢項(xiàng)。根據(jù)質(zhì)檢項(xiàng)的質(zhì)檢范圍和特征可分成基礎(chǔ)檢查、業(yè)務(wù)邏輯檢查和拓?fù)錂z查3大類。

2.1 基礎(chǔ)檢查

基礎(chǔ)檢查包括：①表完整性檢查，根據(jù)《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中的表結(jié)構(gòu)規(guī)定，檢查探測成果中相應(yīng)的表是否存在，表缺失則為錯(cuò)誤；②字段缺失檢查，根據(jù)《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中的字段規(guī)定，檢查探測成果中相應(yīng)的字段是否存在，字段缺失則為錯(cuò)誤；③字段非空檢查，根據(jù)《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中的字段規(guī)定，檢查探測成果中相應(yīng)的字段值是否為空，為空則為錯(cuò)誤；④字段類型檢查，檢查探測成果中相應(yīng)的字段類型與《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中是否一致，不一致則為錯(cuò)誤；⑤字段長度檢查，對于文本類型的字段，檢查探測成果中相應(yīng)的字段長度是否小于等于《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的長度，大于則為錯(cuò)誤；⑥坐標(biāo)系檢查，檢查坐標(biāo)系是否為CGCS2000。

2.2 業(yè)務(wù)邏輯檢查

業(yè)務(wù)邏輯檢查包括：①屬性值域檢查，檢查探測成果中相應(yīng)字段的值域范圍是否滿足《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，如井蓋尺寸、管道材質(zhì)、流向、管線等級等字段，不滿足則為錯(cuò)誤；②管點(diǎn)管線對應(yīng)關(guān)系檢查，管線表中的管點(diǎn)編號需在管點(diǎn)表中找到；③管點(diǎn)管線編號唯一性檢查，檢查探測成果中的管點(diǎn)、管線編號是否唯一，若有重復(fù)則為錯(cuò)誤；④坐標(biāo)重復(fù)檢查，檢查X、Y坐標(biāo)是否重復(fù)，主要檢查錄入錯(cuò)誤；⑤逆坡管檢查，檢查重力管中流向與坡度不符的管線[1]；⑥雨污混接檢查，檢查雨水點(diǎn)是否與污水管線相連[1]。

2.3 拓?fù)錂z查

拓?fù)錂z查包括：①重合管點(diǎn)檢查，檢查同一坐標(biāo)是否有兩個(gè)管點(diǎn)；②重合管線檢查，檢查管線是否為重合關(guān)系；③孤立管點(diǎn)檢查，檢查是否存在沒有管段與管點(diǎn)相連的管點(diǎn)，該管點(diǎn)可能為錯(cuò)誤；④管段長度為0 檢查，若管段長度為0 則為錯(cuò)誤；⑤管點(diǎn)下游連接關(guān)系檢查，檢查管點(diǎn)是否無下游連接關(guān)系，若無則可能為錯(cuò)誤；⑥行政區(qū)劃范圍檢查，檢查管點(diǎn)或管線是否在該城市行政區(qū)劃范圍內(nèi)。

3 空間數(shù)據(jù)質(zhì)量模型評價(jià)體系

本文在研究國內(nèi)外有關(guān)成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合地下管線普查的實(shí)際情況，根據(jù)GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》[8]的相關(guān)規(guī)定，制定了地下管線空間數(shù)據(jù)質(zhì)量模型評價(jià)體系。通過顯示每批次數(shù)據(jù)的質(zhì)檢得分排行榜，在各普查單位中形成一種對比和良性競爭效應(yīng)，從而更好地刺激各普查單位提高數(shù)據(jù)普查質(zhì)量。根據(jù)地下排水管線錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度，本文將質(zhì)檢項(xiàng)的錯(cuò)誤等級分為I 級錯(cuò)誤、II 級錯(cuò)誤、III級錯(cuò)誤和IV級錯(cuò)誤，具體如表1所示。

表1 錯(cuò)誤等級劃分表

數(shù)據(jù)質(zhì)量模型評價(jià)方法為：總分采取百分制，每出現(xiàn)一類錯(cuò)誤，扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)?？紤]到I 級錯(cuò)誤比較嚴(yán)重，出現(xiàn)I 級錯(cuò)誤可能導(dǎo)致其他質(zhì)檢項(xiàng)無法進(jìn)行，因此設(shè)置出現(xiàn)一個(gè)I 級錯(cuò)誤即扣100 分，終止質(zhì)檢；II 級、III 級、IV 級錯(cuò)誤總扣分?jǐn)?shù)為100 分，分別為60 分、30 分、10 分；錯(cuò)誤比重為每種錯(cuò)誤條數(shù)/總數(shù)據(jù)量×100，II 級、III 級、IV 級的扣分權(quán)重分別為6、4、0.2。對于IV級錯(cuò)誤，經(jīng)普查單位核實(shí)后符合實(shí)際情況的，可標(biāo)記為例外。質(zhì)檢總得分在90分及以上的數(shù)據(jù)滿足入庫要求，可進(jìn)行入庫。在評價(jià)體系中，質(zhì)檢項(xiàng)的錯(cuò)誤等級、扣分權(quán)重均可根據(jù)質(zhì)檢要求靈活調(diào)整。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與案例分析

地下排水管線數(shù)據(jù)質(zhì)檢入庫系統(tǒng)主要采用B/S 架構(gòu)，質(zhì)檢和入庫算法采用ArcGIS Engine進(jìn)行開發(fā)，然后利用Web API 構(gòu)建HTTP 服務(wù)，供系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)空間化、數(shù)據(jù)提交、數(shù)據(jù)復(fù)核、數(shù)據(jù)入庫5個(gè)模塊。

1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化模塊。將各普查單位的原始MDB數(shù)據(jù)，經(jīng)過表和字段映射后，通過標(biāo)準(zhǔn)化檢查轉(zhuǎn)為符合標(biāo)準(zhǔn)的MDB數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)空間化模塊。各普查單位對標(biāo)準(zhǔn)化后的MDB數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化檢查。管網(wǎng)數(shù)據(jù)只有通過檢查才能對其進(jìn)行圖層分層、字段提取等操作，從而轉(zhuǎn)換為GIS 格式數(shù)據(jù)，得到一個(gè)GDB 文件。未通過檢查的數(shù)據(jù)需下載錯(cuò)誤結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行檢查和修改。

3）數(shù)據(jù)提交模塊。各普查單位上傳GDB 文件進(jìn)行質(zhì)檢。通過質(zhì)檢才能提交數(shù)據(jù)，未通過質(zhì)檢的數(shù)據(jù)需下載錯(cuò)誤結(jié)果，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行檢查和修改。

4）數(shù)據(jù)復(fù)核模塊。對提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)核，通過則可進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫；不通過則需通知普查單位重新進(jìn)行數(shù)據(jù)提交。

5）數(shù)據(jù)入庫模塊。將數(shù)據(jù)入庫到管網(wǎng)數(shù)字資產(chǎn)GIS數(shù)據(jù)庫中。

地下排水管線數(shù)據(jù)質(zhì)檢入庫流程如圖1所示。

圖1 地下排水管線數(shù)據(jù)質(zhì)檢入庫流程圖

本文以重慶市地下管線普查數(shù)據(jù)為例，對系統(tǒng)的質(zhì)檢準(zhǔn)確性和運(yùn)行效率進(jìn)行驗(yàn)證。重慶市測區(qū)管點(diǎn)數(shù)據(jù)包括103 615 條記錄，管線數(shù)據(jù)包括100 916 條記錄，系統(tǒng)自動檢查耗時(shí)24 min25 s，共檢查出I級錯(cuò)誤425個(gè)，II級錯(cuò)誤5 204個(gè)，III級錯(cuò)誤320個(gè)，IV級錯(cuò)誤450 個(gè)。在系統(tǒng)中將錯(cuò)誤結(jié)果導(dǎo)出，并對檢查結(jié)果進(jìn)行核對，證明錯(cuò)誤確實(shí)存在。經(jīng)過多次系統(tǒng)自動檢查和數(shù)據(jù)修改，最終質(zhì)檢得分為92.3分，滿足數(shù)據(jù)入庫要求，成功入庫。整個(gè)過程比傳統(tǒng)管線數(shù)據(jù)檢查的效率、準(zhǔn)確性和實(shí)用性更高。

5 結(jié) 語

本文基于《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，深入研究了地下管線的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，并制定了數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則；根據(jù)GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》[8]的相關(guān)規(guī)定，將質(zhì)檢項(xiàng)錯(cuò)誤劃分為4 個(gè)等級，并構(gòu)建了地下管線數(shù)據(jù)質(zhì)量模型的評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)了自動化、規(guī)則齊全的地下排水管線普查數(shù)據(jù)質(zhì)檢入庫系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)大大提高了地下管線數(shù)據(jù)檢查的效率和準(zhǔn)確度，保證了地下管線數(shù)據(jù)入庫的質(zhì)量，為將來地下管線數(shù)據(jù)的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。