广州市地下管线数据库动态更新关键技术研究

张秀英,丘广新,张鹏程

(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

广州市地下管线数据库动态更新关键技术研究

张秀英∗,丘广新,张鹏程

(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

参照广州市基础地形图的动态更新模式,以EPSW2008为管线数据生产平台,以基于ArcEngine10进行二次开发的地下管线智能化管理系统为管线数据管理平台,在现有的管线点、管线线基本属性的基础上,通过在Oracle11g数据库中设计的FGUID、更新时间两个字段,结合内外业流程化定制与管理,实现了管线数据生产平台和管理平台的无缝对接,基于面向管线要素/对象的动态更新模式,为利用竣工数据和普查数据进行地下管线动态更新提供了强有力的技术支撑。

城市地下管线;面向要素;动态更新;EPSW2008;ArcSDE

1 引 言

城市地下管线是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。近年来随着城市快速发展,地下管线建设规模不足、管理水平不高等问题凸显,一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件,严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。实时、准确、可靠的地下管线信息不仅是现代化城市规划、建设和管理过程中极其重要的基础资源和技术支撑,同时也是一个城市进行应急管理(如防洪、防恐、安全管理等)辅助决策之要件[1]。

现代化城市的规划、建设和管理必须把城市的地上和地下空间作为一个整体来考虑,科学的规划来自完成的信息和对城市发展的准确预测,这就需要对城市地下管线工程进行动态更新及管理,数据动态更新体现了数字城市的可持续发展。广州的地下管道承担着城市的供水、排水、煤气输送、电力供应、通讯、输油等重要任务[2]。地下管线数据随着时间的变迁,城市规模的扩大,道路改造等因素的变化随时发生变化,如果不及时对管线数据库中的数据进行动态更新,管线数据将失去时效性,对失去时效性的数据进行分析、处理得到的结论和信息,不但没有任何价值,而且可能会给决策者以错误的信息,造成决策失误。

为了加强广州市地下管线统一规划、管理工作,解决管线多头管理、缺乏统筹、空间格局混乱、现势性差等问题,预防“拉链路”、挖爆管道、管网老化泄露爆炸等现象的发生,减少人民生命财产的损失,实现共建共享、动态更新、为民服务的目的,2013年,广州市开展了地下管线智能化工程项目建设,其中,开展地下管线信息数据库建设和动态更新,建立现势性及时更新的全市域全专业的地下管线数据库是地下管线智能化工作的基础,是实现智能化的必备条件。

2 地下管线动态更新现状

2.1 地下管线更新现状

经过将近200年的发展,包括英国、法国、德国、美国、日本等在内的国外城市在城市地下管线建设和管理方面积累了较为丰富的经验,基本实现管理综合化、管理法制化、管理精细化、管理信息化、管理社会化和管理生态化。这6个方面的协调配合有效实现了城市地下管线的共建共享、更新维护和安全管理。

目前国内各大城市政府部门都意识到了地下管线的重要性,管线动态更新方式较为相似:通过城市地下管线普查,建立综合地下管线数据库,通过其后的地下管线竣工测量更新综合地下管线数据库。部分城市仍然是通过一次次普查来维护地下管线数据。

广州市早在1995年成立了由市领导挂帅的地下管线普查领导小组,开始地下管线数据库建设,实现了“普查成果与监理入库相结合、全面普查与竣工测量相结合、规划审批与现状信息相结合”的广州模式[3],能有效保持数据的生命力。广州市制定了地下管线探测规程,规程中充分考虑了普查和竣工成果存储的一致性。管线普查主要分布在主干道,竣工测量涉及城市建设的各个角落,两种数据互为补充,对管线权属单位掌握管线的分布以及与其他管线的相互位置关系至关重要,有利于真正实现共建共享的管线更新管理。在管线数据的更新机制方面,我们提出了一体化的数据更新机制的技术路线,数据全过程监理、质检、数据转换、更新入库、输出等环节,为了充分保证各个环节的有机连接,整个流程覆盖从数据采集、数据整理、数据监理到数据入库和数据更新整个数据生产过程,保证数据的正确入库。使整个数据建库过程能真正体现出“合理、准确、科学化、规范化”的特点。在实现管线动态更新与管理的基础上,逐步实现与管线权属单位的数据共建共享机制。

东莞市和昆明市都以政府令颁布了城市地下管线管理办法,作为整个管线动态更新体系的基本法律依据,明确规定了管线建设单位必须进行管线竣工测量从而确保管线动态更新。厦门市建立了综合地下管线管理服务中心,建立严格的信息更新和档案归档制度,开展竣工测量,实现地下管线动态管理。

2.2 管线更新存在的问题

这种以工程或测区为单位的更新模式缺点是,历史数据利用不充分,竣工数据提交入库后入库人员要逐个管线与数据库中进行对比,对于已有的或应删除的管线要人工进行接边处理,核查更新的工作量大。

同时,在地下管线普查之后,真正做到对地下管线进行动态更新的城市很少,往往都是耗费大量的人力物力财力进行一次大区域普查之后没有及时更新数据,几年后随着城市建设的不断发展,成果和数据失去现势性和使用价值,数据可能很快就转换为利用率很低或不能利用的垃圾,不得不再次普查,未普查区域地下管线资料残缺不全。大部分城市地下管线仍然处于一种被动的地下管线管理状态,管线更新机制形同虚设。

3 面向管线要素/对象的动态更新方法与原理

为了实现基于要素/对象的动态更新,本文在符合广州市地下管线数据标准的基础上,所有要素增加设计了2个共同的字段:全球唯一标识码(FGUID)、更新时间(UPDATETIME),在前端EPSW2008生产平台和后台Oracle+ArcSDE数据库中相互继承。

管线数据经过一系列内外业制图生产后,管线要素/对象的变化可以归纳为新增、更新、删除和不变4种情况。管线动态更新过程将MDB成果数据和SDE现势库数据进行相互对比,分两步来分析,详细的动态更新分析流程如图1所示。

第一步,根据SDE库管线数据来分析MDB管线成果数据,MDB管线成果数据中是否有新增、更新和不变,入库思路如下:①管线探测成果入库时,首先循环读取更新区域内MDB文件中所有图层信息,根据管线类型依次进行更新,对于每一个管线要素获取全球唯一标识码FGUID、更新时间两个属性信息;②根据该更新区域在后台SDE数据库中进行空间检索,检索出所有管线要素;③判断MDB文件中当前要素的FGUID是否有与该区域内要素相同的FGUID;④如果没有相同的,表明该要素为新增要素,将该要素直接写入SDE库即可;如果有相同的,则进一步判断该管线要素的更新时间与被搜索要素的更新时间是否相同,如果相同表明该要素未做任何修改,如果不相同则表明该要素是修改过的,将SDE数据库中的要素写进历史库中,同时将MDB中该要素写进SDE现势库中;⑤循环MDB文件中的其他要素,直至结束。进入第二步。

图1 管线要素的更新方法与原理

第二步,根据MDB管线成果来分析SDE库中数据是否有删除。对于在MDB中删除的管线要素入库思路如下:①管线探测成果入库时,首先循环读取更新区域内SDE库中的所有管线要素信息,对于每一个要素,获取全球唯一标识码FGUID、更新时间属性信息;②判断MDB文件中是否有与该要素相同的FGUID,如果有则直接退出,按上述新增或修改的流程处理,否则表明该要素已被删除;③删除时,首先将该要素写入历史库中,以便将来的历史数据回溯,然后删除SDE现势库中的该要素;④依次取更新区域内SDE数据库中的其他要素信息,直至结束。

4 面向管线要素/对象的动态更新设计与实现

4.1 管线生产平台与管理平台的无缝对接

EPSW2008地理信息工作站是一个集成数据编辑处理、外业测绘、质量检查、地图制图、数据转换等多功能为一体的空间信息采集、生产平台。采用EPSW2008为管线生产平台,避免了传统的AutoCAD制图和成果表的图属分离的作业方式,同时,EPSW2008通过符号信息的解析和多重嵌套解决了地下管线制图和建库数据的一体化,制图和GIS建库数据一体化(空间数据图形和属性一体化)是实现面向要素动态更新的前提条件[4]。广州市城市规划勘测设计研究院从2008年开始基于EPSW2008生产平台实现基础地形图制图与GIS建库一体化建设,利用竣工测量和修补测进行动态更新,技术路线成熟,应用效果良好,这为地下管线动态更新管理提供了思路,如图2所示。

图2 EPSW平台下管线图属一体化

图3 管线生产平台与管理平台的无缝对接

采用ArcEngine10开发的广州市地下管线智能化管理系统管理着广州市自1995年至今的普查和竣工现势数据,包括给水、排水、通信、电力、燃气、工业、热力、石油、垃圾真空和综合管沟十大类管线,管线总长度约为2.3万千米,支持管线与电子地图、影像等多种数据叠加浏览、管线图属查询统计、管网分析、重点管线保护、数据库管理、数据质量监理检查、动态更新、版本管理和用户与权限分配等多个模,其中,管线更新入库模块提供了更新区域管理、管线预入库、动态更新入库等流程管理,实现了生产平台与管线管理平台的无缝对接,两个平台通过MDB格式数据进行交换。

4.2 管线动态更新流程

管线动态更新作业流程如图4所示:

图4 管线动态更新作业流程

(1)接到竣工或普查的探测任务后,作业队伍提交工程范围到智能化管理系统作为管线更新区域进行全程跟踪管理。

(2)作业队伍下载SDE数据库中待更新区域内所有管线数据到前端数据生产平台EPSW2008中,此时每一个要素都带有全球唯一标识码和更新时间字段及属性内容。

(3)作业队伍拿到待更新区域的数据后,在进行外业竣工或普查探测时,以管线点和管线线为基本对象进行相应的编辑(修改或删除等),EPSW2008管线生产平台中对于每一个新增的管线点和管线线都会自动赋值全球唯一标识码和更新时间。通过生产平台数据质量监理检查的管线成果提交入库。

(4)待接收入库的管线数据再一次经过管理平台的数据质量监理检核,检查合格后利用管线智能化管理系统中的“管线预入库”菜单进行数据检测,系统提示本次预入库数据中新增、修改、删除要素的具体情况,同时,对于更新区域边界处不能接边的管线进行预警提示,供入库人员逐个检核,处理结果确认后,系统自动进行管线数据更新入库,如图5所示。

图5 管线动态更新预入库

完成动态更新后的智能化管理系统,可以进行任意历史时刻的回溯对比,如图6所示。

图6 管线动态更新前后数据回溯对比

5 结 论

(1)实现了面向要素/对象的城市地下管线动态更新新模式,极大提高了地下管线数据的现势性和生命力,为地下管线的可持续动态更新提供了技术上的重要支撑。在已有管线资料的基础上进行普查或竣工测量,极大的提高了管线资料的利用率。

(2)以要素为基本对象的管线动态更新模式是实现城市地下管线历史与现势数据一体化的前提,地下管线任意历史时刻的数据回溯能清晰记录管线的拆除、废弃和新建、改道等变化,能真实直观的反映广州这座大都市城市地下管线的历史变革与来龙去脉。

(3)面向要素/对象的管线动态更新技术已初步应用于广州市地下管线动态更新工作,技术路线可行,有效提高了管线动态更新的自动化程度,但是在更新区域接边处如果有接边矛盾时,系统提示后仍需要专业管线人员人工判断并进行相应接边调整。要真正实现城市地下管线的动态更新,还应以行政手段为依托,各级政府高度重视城市管线资源对城市现代化建设和管理的重要性以及管线数据动态更新对管线成果的重要性,建立起各部门分工合作、密切配合、资源共享的管理和长效运行机制,形成工作合力,为城市地下安全运行提供保障。

[1] 何江龙,解智强,李世强等.浅谈昆明市地下管线动态更新管理体系的建立[J].城市勘测,2010(S).

[2] 李文.透视广州地下“血脉”[N].广州日报,2011-08-21,B1版.

[3] 丘广新.基于PDA地下管线探测数据采集系统[J].地理空间信息,2009(6).

[4] 张鹏程.广州市基础地理空间数据库建库及动态更新关键技术研究[J].城市勘测,2009(6).

[5] 樊惠萍.地下管线数据动态更新机制的建立与实践[J].国外建材科技,2004(2).

Research of the Technology of Dynamic Updating with Urban Underground Pipeline Database of Guangzhou

Zhang Xiuying,Qiu Guangxin,Zhang Pengcheng
(Guangzhou Urban Planning&Design Survey Research Institute,Guangzhou 510060,China)

Referring to the dynamic update mode of base topographic map in GuangZhou,the project take the EPSW2008 as a pipelines production platform,take the intelligent system which is re-developed based on ArcEngine10 as a management platform for pipelines.Besides the attributes of the existing pipelines and cables,the project designed two fields of FGUID and UpdateTime in Oracle11g database,relating to process design and management of field investigation and industry consolidation,that realize seamless docking between pipeline production platform and management platform.Based on pipeline Object/Feature-Oriented dynamic update mode,it will provide solid technical support for the underground pipelines dynamic update taking advantage of the finish construction survey data and census data.

urban underground pipeline;object/feature-oriented;dynamic update;EPSW2008;ArcSDE

2014—07—16

张秀英(1982—),女,工程师,现主要从事地理信息系统应用与开发、数字制图、城市地下管线探测的研究与应用工作。