城市供水管线数据采集及数字化成图研究

杨善婷 张 亮

(1.南京水务集团有限公司管线管理所,江苏 南京 210036； 2.中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102)

城市供水管线数据采集及数字化成图研究

杨善婷1张 亮2

(1.南京水务集团有限公司管线管理所,江苏 南京 210036； 2.中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102)

提出了全新的管线数据外业采集作业模式，设计了管线点、线表的数据结构，并基于MAPGIS二次开发的供水管线平台进行数字化成图，论证了其可行性和先进性，通过南京市江北片区城市供水管线普查项目的实践分析，表明整个作业流程和方法有较强的推广应用价值。

供水管线，管线普查，管线数据库，数字化成图

0 引言

供水管线作为城市基础设施的重要组成部分,担负着输送生活和工业用水的艰巨任务，可以说供水管线即是现代化城市的生命动脉[1]。随着城市规模的扩张，存在大量的管线新建、改迁，既有供水管线资料现势性滞后、准确度差等问题日益凸显，因缺乏准确的管线资料，盲目施工引发的爆管事故时有发生。其次管线资料数字化程度低、查询不便，已难以适应管线信息化管理的需求[2,3],因此加强开展供水管线普查，研究高效的数据采集方法，开发可拓展的管线成图模式，对城市供水管网安全运营管理、建设规划施工都具有十分重要的意义。在此背景下，依托南京市江北城区供水管线普查项目，开展了研究工作。

1 管线普查流程设计

普查流程设计是确保数据采集质量的重要举措。根据江北片区实际情况，流程设计如下：

1)搜集测区闸门卡、竣工图等管线资料，大致了解管线分布情况；

2)开展现场调查，核查实际管线与图纸的一致性，查漏补缺，绘制调绘草图；

3)编写技术设计书，明确探查方法、测量模式等，开展外业数据采集；

4)建立管线数据库，运用专业软件生成管线图，检查入库。详细普查流程如图1所示。

2 供水管线数据采集

2.1 管线调查

调查主要针对明显管线点的平面及埋深，并同步查明管线的口径、规格等属性。管线调查结果是后续管线探查和测量的基础依据，也是建立管线数据库的重要资料来源[4]。为确保调查质量，应明确调查子项，设计调查用表。本次调查用表如表1所示。

2.2 管线探查

管线探查常采用电磁波法、电磁法[5，6]：1)电磁法：是以地下管线和周围介质的导电性和导磁性差异为基础的物探方法，可有效探测铸铁材质等金属管线；2)电磁波法：利用超高频电磁波探测地下管线分布，主要用于探查非金属管线。

江北普查区供水管线概况如下：1)种类较多，埋设较深；2)地下管线分支较多；3)材质以铸铁管居多，有部分PE管。

实际探查主要使用电磁法，仪器选用性能稳定的RD4000管线探测仪，在特定区域使用电磁波法进行。为保证探查精度，采取了双向观测、综合方法探查等措施。现场作业模式如下：

1)水平定位：探测仪沿管线走向向前追踪，两处探测点距离不超过75 m，取极大值确定平面位置。当管线弯曲时，应增加管线点描述其弯曲特征。

2)埋深探查：闸门等管线明显点，直接用测钎测量；金属管线采用直读法、70%衰减法或综合方法确定；测深明显异常时开挖实测。

2.3 供水管线测量

测量前应明确测量平面及高程基准。江北区管网普查采用南京地方坐标系和吴淞高程系。

1)控制测量。经实地踏勘，江北测区GPS D级网点分布良好，满足首级控制需求。采用RTK图根点进行控制加密，并对RTK导线进行全站仪法校核。江北项目共布设RTK一级点48个，二级点121个，均通过边长角度较差检查。

2)管线点测量。南京已建立CORS(连续运行参考站)网络，基于CORS的RTK精度和稳定性进一步提升，相较于全站仪采集法，其速度快、可实时获取管线点三维坐标等优势明显。在江北区项目中采取RTK方法以采集为主，并辅以特殊测量手段：建筑物、树木密集处，在控制点上架设全站仪进行极坐标测量得到管线点坐标。

遮挡严重无法到达处，使用手持机配合电子测距仪，采用偏移法间接获取管线点的坐标。

3)测量质量检查。随机抽取不少于管线点总数的5%进行坐标质量检查，依据复测结果计算点位中误差mcs和高程中误差mch：

其中，Δsci，Δhci为两次测量点位及平面较差；nc为检查点数。

本次检查结果为：平面误差3.6 cm，高程误差为0.9 cm，满足精度标准。

3 管线数据库建立及数字化成图

3.1 管线数据录入及检查

每日普查结束应及时进行数据录入，使用Access建立包含管点表、附属设施表的过渡数据库，并对数据进行如下检查：1)管线点坐标数据是否准确；2)管线与管点对应关系是否准确，是否存在“孤点”和“缺点”；3)管线材质、口径等属性数据是否完整。数据处理流程如图2所示。

3.2 创建管线数据库

管线数据库主要是为后续成图提供规格化数据，表结构应简单直观。线表仍采用“两点一线”的数据结构，使用Access 2010依次建立管线点表、线表，数据库为MDB格式，点表、线表见表2，表3。

表2 点表结构

表3 线表结构

3.3 管线数字化成图

传统成图主要使用AutoCAD及第三方嵌入式VBA程序实现，成图入库步骤复杂，空间分析功能较差，且更新不便。本次江北项目创新采用基于MAPGIS自主开发的管线地理信息管理系统成图，真正实现了数据库建立、数字化成图的无缝对接，并扩展了管网数据查询和分析功能。成图步骤如下：

1)连接管线数据库读取管点表、线表，以测区名+JSPoint/JSLine命名生成csv格式数据；

2)进入供水管线成图平台，选择自动生成管网功能项，并导入点、线csv文件；

3)对点、线数据进行字段完整性、逻辑性等检查，并实时报错，剔除错误数据；

4)依次建立数据列与管点类型、管点字段及管线字段的映射关系后，生成供水管线图。

MAPGIS成图平台集成了道路、地形等图层信息，并支持地名、坐标和标签三种方式进行管线查询，还可对一定区域的管线长度进行统计；此外成图直接纳入城市地理信息系统，为构建数字城市提供基础数据。成图模式在便捷性、丰富性、数据融合应用方面表现优异。

4 结论与展望

详尽准确的管线数据，是供水管网管理的基础，也是城市规划、施工组织的决策依据。随着物探、测量及计算机技术的进步，管线数据采集及内业成图模式会更加多元，供水管线信息化、智能化管理将迈上新台阶。本次研究主要结论如下：

1)总结已有模式并结合工程，设计了一套适用性较强的管线普查流程；

2)提出了以GPS-RTK方法为主辅以间接法、全站仪法的测量新模式，实现了采集效率和质量的双重保障；

3)设计了管线点表、线表，创新运用基于MAPGIS的管线管理系统进行数字化成图，成图快速方便、可拓展性高。

[1] 杨汉元，廖江英.城市地下管线管理[J].城建档案，2008(9):47-49.

[2] 区福邦.城市地下管线普查技术研究与应用[M].南京：东南大学出版社，1998.

[3] 黎海波，陈明辉.东莞市地下管线普查暨管线信息化建设综述[J].测绘通报，2013(4):88-91.

[4] 应成录，刘保生.地下管线普查工作的质量控制[J].测绘通报，2013(4):256-258.

[5] 郭 瑞.浅谈城市地下管线普查方法[J].北京测绘，2014(5):136-139.

[6] 杨振中，孙 艳.浅谈城市地下管线普查的方法与要领[J].地下管线管理，2014(2):52-54.

Research on data acquisition and digitized graph of urban water supply pipeline

Yang Shanting1Zhang Liang2

(1.NanjingWaterGroupCo.,LtdPipelineManagementDepartment,Nanjing210036,China;2.JiangsuElectricPowerDesignInstituteofEnergyChina,Nanjing211102,China)

The new work pattern of field survey data acquisition was put forward, and designed the data structure of pipeline point paper and line paper, established the pipeline database. Innovative used water supply pipeline platform based on the secondary development of MAPGIS for the digitized graph, and demonstrated the feasibility and advancement. By the practice analysis of Nanjing Jiangbei regional urban water supply pipeline survey program, great popularization using value of the whole work flow and method was showed.

water supply pipeline, pipeline survey, pipeline database, digitized graph

2015-02-04

杨善婷(1986- )，女，助理工程师； 张 亮(1987- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)13-0138-02

TU991

A