排水管网GIS数据入库与更新方法研究

付仲良，李金涛，范 亮

（1.武汉大学 遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079）

排水管网GIS数据入库与更新方法研究

付仲良1，李金涛1，范 亮1

（1.武汉大学 遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079）

在对排水管网数据特征进行分析的基础上，设计了其在排水管网GIS系统中的入库算法，对新测管网数据和历史管网数据先进行缓冲区分析确定数据更新范围，然后叠加分析并进行相应数据编辑，实现排水管网GIS系统中数据的更新。

数据入库；数据更新；缓冲区分析；叠加分析；GIS

随着现代管线探测和GIS等技术的迅速发展，许多城市已通过开展城市排水管网普查工作，逐步建立起排水管网数据库及排水管网GIS系统，实现了对排水管网数据的有效管理。由于城市建设进程发展迅速，而城市排水管网建设是城市建设过程中必不可少的一部分，且处于不断地更新和完善中，这对之前调查的或已入库的排水管网数据的现势性产生了很大的冲击。随着时间的推移，历史排水管网数据逐渐缺乏现势性，特别是在城市建设密集的区域。因此，实现排水管网数据的及时入库和更新，保证系统数据的完整性和准确性，是排水管网GIS系统能正常发挥作用的关键。本文就排水管网数据的入库方法和更新问题进行研究，对外业测量获得的排水管网数据进行入库算法的设计，实现排水管网数据的更新处理。

1 排水管网数据特征

排水管网是众多城市地下管网中的一种，在城市污水、雨水的排放、处理等方面起着很强的协调作用。城市排水管网主要是指污水管网、雨水管网和合流管网（合流管网是指存在雨水、污水合流情况的管线、管点）[1,2]。排水管网除了具有城市地下管网的基本特征（隐蔽性、密集型、多样性、扩张性等[1]）外，还具有自身特征：

1）连通性。城市排水管网横贯城市交通网络及居民区域，一般埋设于地下表层，用于生活污水、工业污水、医院污水以及雨水等的排放，在排水管道中，它们之间相互连通，按照一定的流向在排污口汇集。

2）方向性。为了便于维修和管理，排水管网主线路一般沿道路铺设，而一个城市的道路是按照一定的方位进行铺设的，所以沿道路铺设的管线具有一定的方向性。

3）点、线设施相接性。一个城市的排水管网整体来看具有线段的性质，一段管线的两端一般与相应的管点设施相连接，如与检查井、沉泥井、跌水井、净化池、雨篦等管点或附属物相连[3]。排水管网的这种性质给管网空间位置的测量提供了很大便利，对管网数据的数字化成图也提供了相应的参考和依据。

根据排水管网的以上特点，在工程中对排水管网的调查、测量、铺设均可沿道路进行施工，测量检查井、跌水井等设施的坐标，并按照一定的编号进行记录。本文涉及的管点类型主要有检查井、跌水井、沉泥井、净化池、雨篦等。其编号记为“物探点号”，并与管线的起点点号、终点点号相对应。一般来说，一个物探点号对应一段管线的起点和另一段管线的终点，这是由管网的点、线设施相接性决定的。

2 数据入库

2.1 正元地下管线数据处理与智能成图系统简介

2.2 数据导入排水管网GIS系统

“正元系统”在数据的采集、处理、成图等方面优势明显，操作方便，可以满足工程需求，但在数据的空间分析方面与GIS系统相比存在一定的差距。所以，将采集的排水管网数据导入到排水管网GIS系统中进行相应的空间分析操作，是十分必要的。本文涉及的管网坐标数据全部通过外业测量获得，并导入“正元系统”中进行数据的属性编辑，按照需求将编辑后的数据以文件数据库的形式导出成*．mdb文件。由于导出后的数据表没有空间参考等信息，所以不能直接应用于排水管网GIS系统。本文以编程的方法将*．mdb文件中的数据导入到排水管网GIS系统中，然后进行管网数据的可视化、符号化，并进行查询、统计以及各种空间分析等操作。管网数据入库的具体操作流程如图1所示。

图1 数据入库操作流程图

“正元系统”导出后的*．mdb文件中含有多张排水管网数据表，其中HS_POINT、HS_LINE、WS_ POINT、WS_LINE、YS_POINT、YS_LINE 6张数据表与合流管点、合流管线、污水管点、污水管线、雨水管点、雨水管线相对应，本文设计入库算法如下：

1）读取*．mdb文件中所有数据表名（含有以上6张数据表之外的其他数据表），并将表名按照HS_ POINT、HS_LINE、WS_POINT、WS_LINE、YS_ POINT、YS_LINE的顺序进行筛选和排序。

2）链接*．mdb文件，按照以上表名顺序依次读取管点、管线中的数据，2张表为一组。首先将管点数据导入，并用局部变量Dictionary＜string,IPoint＞ pointList记录录入的管点点名（即“物探点号”）和坐标值，其中键名（String类型）为物探点号，用键值（IPoint类型）来记录管点坐标。

3）管线入库。在*．mdb文件中获取与2）中管点数据表名称相应的管线数据表，并依次读取管线记录的起点点号、终点点号，在传入变量PointList中查找与之相对应的坐标值生成Polyline线要素。如果PointList中不存在该管线的起点点号或终点点号（即PointList中没有与管线起点点号或终点点号相同的物探点号），则将该条记录输出到日志文件中，并跳过该记录，进行下一条管线数据的入库，直到该管线数据录入完成。

4）循环2）、3）3次，依次将合流管点、合流管线、污水管点、污水管线、雨水管点、雨水管线中数据录入，一个排水管网数据*．mdb文件的入库操作便执行完成。

5)旅游设施和管理缺失。由于森林古道地理位置特殊，尤以海拔较高处管理相对薄弱，缺乏相应的旅游设施，游客上山所携带的食品包装成为随处可见的垃圾。部分游客在人文古迹上乱涂乱画，另有游客进行烧烤野炊等污染环境的行为。

管网数据导入到排水管网GIS系统的具体流程如图2所示。

图2 数据入库算法流程图

3 数据更新

在进行城市排水管网数据更新时，结合其空间数据相对稳定、改造节点更新困难的特点，一般针对改造节点开展数据更新工作，即参照改造节点的空间位置、属性等信息对城市排水管网开展数据更新工作[3]，其更新流程如图3所示。

图3 数据更新流程图

排水管网数据的更新分为大范围管网新建、部分管网拆迁与属性更新、一定范围内管网新建和局部重测或补测更新3种情况。

3.1 大范围管网新建

对于这种情况，可以通过以上的数据入库方法，将“正元系统”处理过的管网数据直接入库，入库后，根据调查记录检查新旧管网数据的接边情况，并进行必要的编辑工作。这种方法可以大大减少在排水管网GIS系统中对数据的编辑工作，能够有效保证数据库的完整性、安全性和可靠性。

3.2 部分管网拆迁与属性更新

在管网实地调查工作中，对已经废弃或更新过的排水管网进行相应属性标记或位置标记（通过外业实地测量获得）。外业工作结束后，在排水管网GIS系统中通过空间查询和属性查询的方式查找外业标记的管线和管点，然后进行要素核实。核实通过后，进行相应管线、管点的删除和属性更新等工作。

3.3 一定范围内管网的更新

一定范围内管网新建和局部重测或补测[4]的情况，一般发生在因某种原因原来部分管网设施被废弃或损坏，并在这些设施附近或原处进行管网重建。在这种情况下，若对废弃管网设施一一进行调查和标记，工作难度会比较大，许多管点、管线难以进行标记。在排水管网GIS系统中对历史数据直接应用以上2种方法进行数据更新，工作量比较大，而且效率不高。针对这种情况，本文在排水管网GIS系统中对新测管网图层数据设定缓冲区，从而对历史管网图层数据中需要排查的管线、管点要素进行范围圈定，对历史管网图层数据中被圈定部分的要素进行相应的编辑。编辑完成后，对新旧数据图层进行叠加，从而完成对难以调查和标记的历史数据的更新。具体方法如下：

1）提取需要更新部分的数据并导出成图层，记为P_History。

2）利用以上数据入库的方法，将新测管网数据导入到一个新的要素图层中，记为P_New。

3）以新测管网数据为参照底图，并以新测管网数据图层P_New中要素作缓冲区分析（缓冲区半径根据调查中的实际情况而定），对缓冲区范围内P_ History中数据进行删除、属性编辑、图形编辑等更新操作。

4）对处理过的历史数据P_History和新测管网数据P_New图层进行叠加分析，然后进行数据检查。

5）数据检查无误后，将P_History图层和P_New图层数据进行最后的融合处理，即将P_New图层数据添加到P_History图层中，然后进行相应的接边处理检查。

6）检查无误后，对这部分数据进行入库更新。具体操作流程如图4所示。

图4 数据更新流程图

管网一般沿道路铺设，道路范围在一定时间内不会发生很大变化，管网的主体架构范围也不会发生太大变化。新管网的铺设与历史管网之间的距离差会控制在一定范围之内，通过设定一定缓冲区范围对历史数据进行缓冲区排查检验是比较简单有效的。

4 结 语

本文在对城市排水管网进行特征分析的基础上，提出利用“正元系统”对外业测量数据进行相应处理和属性编辑，并设计相应的排水管网GIS数据入库算法，方法简单、可靠。在此基础上，提出对新测排水管网数据设置缓冲区以确定历史数据更新范围并进行相应编辑，对新测数据图层和历史数据图层进行叠加更新，从而实现在排水管网GIS系统中数据的更新，为今后排水管网GIS数据的更新操作提供了一定的参考。

[1] 吴建华,付仲良．城市排水管网连通追踪分析算法研究与功能实现[J]．地理空间信息,2007,5(1):60-62

[2] 常普义．城市地下管网结构模型及算法分析[J]．计算机工程与设计,2002,23(1):91-94

[3] 程俊．排水管网空间数据更新方法[J]．科技信息,2012(12): 225

[4] 唐嵘,陈宏汉,冯润．排水管网GIS数据不测技术浅论[J]．给水排水,2011,37(11):106-108

[5] 邓小军．地下综合管网信息系统中空间分析的设计与实现[D]．武汉:武汉大学,2004

[6] 刘春,姚连璧,雷伟刚．城市地下综合管线信息系统的空间分析应用[J]．测绘科学, 2003, 28(4):55-60

[7] 严蔚敏,吴伟民．数据结构（C语言版）[M]．北京:清华大学出版社,1997

P208

B

1672-4623（2016）02-0036-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.02.013

付仲良，教授，博士生导师，主要研究方向为空间数据管理与更新、遥感图像处理与分析、地图扫描影像识别、车牌识别及地理信息工程技术等。

2014-11-25。