申娟

摘要：上海市鋪設(shè)地下管線已有150多年歷史，全市地下管線已超過12萬km，呈現(xiàn)出縱橫交錯、隱蔽性強、密度高的特點。城市“生命線”的飛速發(fā)展帶來的地下管線管理更新問題也日趨復(fù)雜。該文通過分析研究管線數(shù)據(jù)更新的特點，結(jié)合當(dāng)前最新海量空間數(shù)據(jù)更新的技術(shù)方法，提出了基于要素的增量式區(qū)域更新方法。該方法既可節(jié)約管線更新投入的人力和財力，也可以提高管線數(shù)據(jù)更新的效率，保障了海量管線數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性。

關(guān)鍵詞：地下管線??多源數(shù)據(jù)??數(shù)據(jù)融合??數(shù)據(jù)更新

中圖分類號：TU990.3????文獻標(biāo)識碼：A

Research?on?Multi-Source?Data?Fusion?and?Update?Technology?of??Underground?Pipelines?in?Shanghai

SHEN?Juan

（Wuhan?Wismap?Technology?Co.，?Ltd.，?Shanghai，?200063?China）

Abstract：?The?laying?of?underground?pipelines?in?Shanghai?has?a?history?of?more?than?150?years，?and?underground?pipelines?in?the?whole?city?has?exceeded?120，000?kilometers，?showing?the?characteristics?of?crisscrossing，?strong?concealment?and?high?density.?The?management?and?renewal?of?underground?pipelines?brought?by?the?rapid?development?of?urban?"lifelines"?has?become?increasingly?complex.?By?analyzing?and?studying?the?characteristics?of?pipeline?data?update，?combined?with?the?current?latest?technical?methods?of?massive?spatial?data?update，?this?paper?proposes?an?element-based?incremental?regional?update?method.?This?method?can?not?only?save?the?manpower?and?financial?resources?invested?in?pipeline?update，?but?also?improve?the?efficiency?of?pipeline?data?update，?ensuring?the?uptodate?state?of?the?database?of?massive?pipelines.

Key?Words：?Underground?pipeline;?Multi-source?data;?Data?fusion;?Data?update

城市地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，擔(dān)負著傳遞信息與輸送能量的工作，是城市賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，被稱為城市的“生命線”與“血脈”。2014年６月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》的目標(biāo)任務(wù)中提出了“2015年底前，完成城市地下管線普查，建立綜合管理信息系統(tǒng)，編制完成地下管線綜合規(guī)劃。力爭用５年時間，完成城市地下老舊管網(wǎng)改造，將管網(wǎng)漏失率控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，顯著降低管網(wǎng)事故率，避免重大事故發(fā)生。用10年左右時間，建成較為完善的城市地下管線體系，使地下管線建設(shè)管理水平能夠適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要，應(yīng)急防災(zāi)能力大幅提升?！蹦壳埃珖鞘械叵鹿芫€普查工作已基本完成，形成了側(cè)重于城市地下管線空間位置的普查數(shù)據(jù)，普查數(shù)據(jù)缺少專業(yè)管線的運維數(shù)據(jù)，設(shè)施設(shè)備也與專業(yè)管線單位不一致，局部空間位置表達失真。為了確保普查數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與準(zhǔn)確性，動態(tài)更新也需提上日程，同時專業(yè)管線單位經(jīng)過多年的運維，積累了大量管線運維數(shù)據(jù)和竣工測量數(shù)據(jù)，充分利用上述數(shù)據(jù)，開展多源數(shù)據(jù)融合，來確保城市地下管線普查數(shù)據(jù)動態(tài)更新，不失為目前城市地下管線普查數(shù)據(jù)動態(tài)更新的有效途徑[2]。該文就供水管網(wǎng)多源數(shù)據(jù)融合更新為例進行探討。

1?管線數(shù)據(jù)來源分析

管線數(shù)據(jù)來源包括歷史數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、普查數(shù)據(jù)和跟測竣工數(shù)據(jù)，具體情況如圖1所示。

普查數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)和竣工圖數(shù)據(jù)是目前城市管線數(shù)據(jù)的主要來源[3]。?由于行業(yè)背景、應(yīng)用目的等方面的區(qū)別，導(dǎo)致地下管線普查數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)和竣工圖數(shù)據(jù)之間存在許多差異。通過對普查數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)和竣工圖數(shù)據(jù)的分析和差異對比，普查數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)和竣工圖數(shù)據(jù)的差異主要表現(xiàn)在空間位置、分類分層、存儲方式和屬性差異。3種數(shù)據(jù)的主要差異具體如圖2所示。

2?更新思路

海量地下管線數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新融合技術(shù)是在要素更新的基礎(chǔ)上，結(jié)合綜合管線更新的特點形成的[4]。其總體思路為數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)入庫?？傮w技術(shù)思路如圖3所示。

2.1?數(shù)據(jù)提取

根據(jù)綜合地下管線空間特點，采取區(qū)域數(shù)據(jù)提取的方法，將待更新區(qū)域的管線數(shù)據(jù)提取分析，然后導(dǎo)出為數(shù)據(jù)更新需要的數(shù)據(jù)格式，同時建立區(qū)域數(shù)據(jù)備份。

2.2?對數(shù)據(jù)進行更新與融合

主要有數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)成圖與接邊和數(shù)據(jù)融合這4個部分。數(shù)據(jù)更新指管線探測人員對待更新區(qū)域內(nèi)的管線數(shù)據(jù)進行探測，并對數(shù)據(jù)進行幾何更新和數(shù)據(jù)更新[5];?數(shù)據(jù)檢查指對外業(yè)更新數(shù)據(jù)進行全面檢查，包括管線數(shù)據(jù)合理性檢查、管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)性檢查和完整性檢查等;?數(shù)據(jù)成圖與接邊檢查指將經(jīng)過檢查的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)成圖，并通過自動和人工結(jié)合方式對數(shù)據(jù)進行接邊檢查;?數(shù)據(jù)融合指對通過檢查的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預(yù)融合與檢查，并達到入庫要求[6]。

2.3?數(shù)據(jù)庫更新

對預(yù)融合成功的數(shù)據(jù)采用基于要素的方式增量更新到數(shù)據(jù)庫中，同時將區(qū)域數(shù)據(jù)備份遷移到管線數(shù)據(jù)歷史庫。

3?技術(shù)實現(xiàn)

根據(jù)上述海量空間數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新融合技術(shù)思路，研究提出了數(shù)據(jù)區(qū)域提取分析技術(shù)、自動檢查與輔助糾錯技術(shù)和數(shù)據(jù)融合更新技術(shù)3種主要技術(shù)方法。

3.1?數(shù)據(jù)區(qū)域提取分析技術(shù)

數(shù)據(jù)區(qū)域提取分析技術(shù)的關(guān)鍵在于區(qū)域提取更新和區(qū)域邊界數(shù)據(jù)分析處理。區(qū)域提取更新是通過對城市地下管線更新維護方案的綜合分析，并結(jié)合地下管線規(guī)劃建設(shè)區(qū)域性的特點提出的，相較于傳統(tǒng)管線更新方法，具有高效、精準(zhǔn)、實時、低耗的優(yōu)勢，可滿足海量管線數(shù)據(jù)庫更新的需求，保障其現(xiàn)勢性。

區(qū)域邊界數(shù)據(jù)分析處理是同后期接邊融合相結(jié)合。其過程大致分為三步：?一是確定提取的區(qū)域和管類;?二是檢索記錄提取范圍內(nèi)及邊界管點和管線記錄，并對其按照邊界內(nèi)管點、邊界外管點、邊界管點管線進行分類，建立邊界管點管線對應(yīng)關(guān)系表，為數(shù)據(jù)接邊融合提供參照數(shù)據(jù);?三是在管線管理系統(tǒng)中標(biāo)示更新區(qū)域、導(dǎo)出待更新管線數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫中建立該區(qū)域管線數(shù)據(jù)臨時備份。

3.2?自動檢查與輔助糾錯技術(shù)

自動檢查與輔助糾錯技術(shù)指對更新后的管線數(shù)據(jù)進行軟件自動化檢查，并提供錯誤信息的詳情與定位，輔助技術(shù)人員進行更新糾錯，達到對數(shù)據(jù)進行更新融合的標(biāo)準(zhǔn)。

對于海量管線數(shù)據(jù)庫更新的前提是有一套針對管線數(shù)據(jù)普查的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對更新的管線數(shù)據(jù)進行各項檢查并修正更新錯誤。該文以陳勇牽頭制定的《城鎮(zhèn)地下管線普查技術(shù)規(guī)程》《城鎮(zhèn)地下管線普查數(shù)據(jù)規(guī)定》為基礎(chǔ)，研究了針對地下管線更新的自動檢查和輔助糾錯技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)研發(fā)了數(shù)據(jù)檢查系統(tǒng)，保障了管線數(shù)據(jù)融合更新質(zhì)量。

3.3?數(shù)據(jù)融合更新技術(shù)

數(shù)據(jù)融合更新的兩個關(guān)鍵點在于數(shù)據(jù)接邊檢查和基于要素增量式更新。管線數(shù)據(jù)接邊檢查是在充分利用管線數(shù)據(jù)空間連接和屬性特點的基礎(chǔ)上，通過更新邊界管點管線對應(yīng)表，達到管線數(shù)據(jù)接邊的目的。該方法減少了拓撲計算量，實現(xiàn)了接邊精準(zhǔn)控制，提高了管線數(shù)據(jù)接邊效率，達到了管線數(shù)據(jù)接邊精度要求，接邊檢查流程如圖4所示。

基于要素增量式更新是借鑒王東華等提出的國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新總體技術(shù)，針對海量管線數(shù)據(jù)庫更新提出的，該技術(shù)不同于以往的管線傳統(tǒng)式更新技術(shù)，采用了增量式的更新方法，在更新過程中記錄管線的更新變化信息，記錄更新狀態(tài)和更新時間，只對發(fā)生變化的要素進行更新、檢查、融合、建庫，大大提高了管線更新的效率，也便于管線多時態(tài)數(shù)據(jù)庫的建立與管理。圖5為一小塊區(qū)域的數(shù)據(jù)接邊處理示意圖。

4?結(jié)語

地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新是保障地下管線智慧管理的重要基礎(chǔ)，是綜合管理信息系統(tǒng)持續(xù)發(fā)揮作用的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，因此做好數(shù)據(jù)動態(tài)更新工作的技術(shù)實現(xiàn)是保障數(shù)據(jù)更新工作落地的最后環(huán)節(jié)，是保障數(shù)據(jù)最終入庫管理的必要基礎(chǔ)。在地下管線動態(tài)更新機制尚未建立之前，“普查＋修補測”的工作模式是保障數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性的最有效的途徑，做好兩者間的無縫銜接和最優(yōu)實現(xiàn)是我們首先考慮的問題，上海在這方面進行嘗試；期待通過完善動態(tài)更新機制的建立，加強管線竣工測量?成果的收集，真正讓地下管線進入動態(tài)更新的良性循環(huán)。

參考文獻

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