移动GIS支持下的城市供水管网信息采集与管理

刘 烜，邓光林，熊忠招

（1.浙江省测绘大队，浙江 杭州310030；2.义乌市国土资源局，浙江 义乌322000；3.湖北省国土测绘院，湖北 武汉 430010）

移动GIS支持下的城市供水管网信息采集与管理

刘 烜1，邓光林2，熊忠招3

（1.浙江省测绘大队，浙江 杭州310030；2.义乌市国土资源局，浙江 义乌322000；3.湖北省国土测绘院，湖北 武汉 430010）

供水管网信息化是数字城市的重要组成部分，也是建设现代化管线信息系统的必然要求，但长期受制于数据不规范、数据更新快、管网结构复杂等问题，管网信息的采集与管理一直处于相对落后的状态。针对这一问题，结合实际生产需要，引入移动GIS平台，设计开发地下供水管线数据采集系统，通过客户端实现野外环境下信息采集，后台管理相关数据。介绍了基于PDA的供水管线数据采集系统的功能，分析了采集系统在应用过程中质量把控的关键因素，并成功应用于嵊州市供水GIS综合管理平台数据采集工作。

移动GIS；地下管网信息化；供水管线

浙江省的供水管线数据采集作业一直沿用野外调查记录、绘制草图、采集坐标、属性数据入库，通过内业成图软件建立外业探查数据库。工作量多，程序繁杂，劳动强度大。出现问题时，再次处理代价大，外业和内业工作脱节，工作效率不高。随着3S技术日趋成熟，城市给水管线数据采集迫切需要一种省时省工，满足精度质量要求，既提高工作效率又能降低劳动强度的作业模式。

1 管线普查现状存在的主要问题

1）推动、提升供水管理工作规范化、现代化、科学化，势必要求管网数据的正确性和现势性。目前作业模式中，从外业管线探测到内业建立数据库，中间环节多，出错几率大。

2）地下管线的特点决定外业探测的不确定性，为保证逻辑正确，属性完整，管线草图可能会进行多次修改编辑。如果涉及记录手簿和数据库，还必须同时修改草图、数据库，特别是对管线探测手簿的填写，此项过程贯穿整个供水管线数据采集阶段，大大增加了内业处理工作量。

3）外业原始草图维护困难。由于纸质图纸的局限性，管网数据量很大时，管网属性信息查找困难，若作业组的草图没有及时建立管网数据库，则管线错连、管点重号、属性漏录等错误几率会增加。

4）项目部无法全面跟踪掌握各作业班组进度。项目管理需要对项目的质量、进度等进行有效控制，从而要求对实际已经完成的物探外业工作量进行准确统计。若要将进度管理细化到每一天，更需要做到外业工作日日清。而纸质记录和外业草图成果在没有进行整理和入库时，无法对各物探小组每天的工作情况进行细致全面的跟踪了解。

2 系统总体介绍

2.1 移动采集平台介绍

移动采集设备具有携带便捷、使用方便、操作灵活等特点，采用双频双星主板及天线的GNSS采集设备，除了能满足现代营业所建设标准中对管网数据精度标准的要求，还具有以下特点，如图1。

图1 管线普查内外业数字一体化流程图

1）使用专用的外接双频双星天线盘，通过对中杆或支架与主机连接，即成为一台可以精确对中点位的村民cm级RTK，强大的PDA计算及高相位稳定性的外接天线，为使用者提供稳定的高品质RTK测量成果输出。

2）位于PDA上部的内置天线也被设计成双频双星的，可以使其得到小于30 cm的实时手持定位精度，完全单机而不需要依靠外接设备，完全集天线、主板及PDA于一体。

3）通过GIS软件平台的二次开发组件，可以根据客户的个性化要求，定制各种特定的应用功能，实现数据的无缝对接。

2.2 利用PDA进行数据采集的优势

1）改善管线普查原始作业模式，优化作业流程。经实际应用对比，可使管线普查外业工作效率提高15% ～20%左右。因为采集数据直接以成果录入数据库，导致整体效率提高30%左右[8]。

2）系统图库互动、简单易用，如图2。系统设计遵循移动设备开发设计规范，界面简洁明了，使用时只需对作业人员进行简单培训就能完全掌握其使用方法。

图2 系统界面

3）完备的日志记录功能，详细记录外业作业情况，掌握作业进度和各作业小组的作业情况。同时，系统能以生成日志数据库的方式对PDA 的所有操作过程进行记录，如添加、删除管点管线、修改属性等，同时记录所有操作进行的时间和人员信息，方便对数据的真实性进行判断，为外业数据监理提供重要依据。

4）接口灵活、数据交换方便。对于外业采集数据，经过采集终端查错、质检、匹配坐标后，即可作为初步成果数据。

2.3 系统功能

1）数据录入功能。数据录入模块提供了数据批量入库功能，通过与移动设备数据库的连接访问，在地图上绘制管线点，系统会自动生成其必要属性，提供属性录入界面，由用户添加其他属性。管线绘制要求以某2个管点为起始点绘制管线（通过触屏手指滑动操作实现），系统会自动生成其必要属性，并由用户添加其他属性，例如管径大小、设备类型、附属照片添加、附属草图绘制。

2）外业草图编绘功能。由于供水管线本身的复杂性，外业探查过程中存在各种不确定性，除了基本的图库联动及绘制点线功能外，系统还实现了虚拟连向、虚拟连向与虚拟连向之间的连接功能，最大程度地适应物探作业的连向不确定性和多变性等特点。

3）数据查错。该模块提供管线数据的质量检查功能，通过对采集设备入库管线数据的连接访问，主要进行逻辑性错误的查找：管点、管线是否唯一；管点坐标是否合理；管点属性表中符号代码是否标准；管点属性表与管线属性表中点号是否对应；管点、管线的结构是否符合要求；通过数据监理，分析显示错误信息列表，并定位到对应图形，增加人工判断，对有问题的管点能修改坐标。

4）管线成图功能。根据管线数据库处理生成管线图形，方便对管线图形数据进行维护与修改。对于一些固有属性，如管线物探编号，按项目或测区小组分配，按照一定逻辑自动编号，做到不重复，与实地编码一致，例如1DL1988、1DL1989，如图3。

图3 生成管线图

5）属性录入检查。对于入库的管线数据，分为录入前检查和录入后检查，前者主要进行以下错误的查找：管点是否唯一；管线是否唯一；管点坐标是否合理；管点属性表中符号代码是否标准；管点属性表与管线属性表中点号是否对应；管点、管线的结构是否符合要求；管线中高程、埋深字段是否填写；管点中地面高程字段是否填写等。录入后检查主要侧重管网逻辑性、拓扑完整性等。

6）管线信息查询功能。管线信息查询功能主要用于提取用户需要的成果集合。根据查询条件的复杂程度分为简单查询和复杂查询，例如用户需要查询管径大于100 mm的所有供水管线，通过简单输入查询条件后，满足条件的所有记录显示在属性信息表中，并支持输出、打印等操作。

3 采集数据质量控制措施

供水管线埋设于地下，纵横交错，隐蔽性强，管理难度大，为此各大供水企业都相继建立了专业供水管网GIS系统，以适应供水行业现代化营业所的管理要求，实现科学化管理。但在建立GIS系统过程中，最重要的工作就是保障GIS系统中数据的质量。

为了提高数据录入的质量，需要做好以下几点：

1）完善数据采集功能，人机界面友好，功能完善，通过简单操作就可以快速地把大量数据录入到数据库中，从而提高数据采集的效率和数据的准确性。

2）数据检查与验证，属性数据和图形数据录入过程中，通过对数据进行有效性验证，自动甄别问题数据，大大提高了数据录入质量。检查内容包括：属性数据类型正确性、属性完整性、逻辑关系正确性以及连接关系准确性等。

3）完善数据字典，例如管线的材质、管径、埋设类型等都应该包含在数据字典中。管线表包含管径字段，而设备点，例如水表、曲管、阀门、消火栓中也有管径项，而管径的选择一般具有标准，因此需要定义数据资料，保证数据内容的规范性。

4）明确责任，建立一套规章制度来保障录入数据有效，录入数据成果可追踪。数据采集录入工作是一项十分繁杂的工作，要做到完整无误，需要录入人员认真负责，还需要有发现问题、解决问题的能力。

5）定制规则，针对性检查问题，通过定制检查规则，例如管线长度不能超过70 m、管线两节点必须在点表中存在、管线点坐标不能为空等检查规则，实现入库数据的自动错误排查，为保证数据质量满足要求提供根本保障。

4 结 语

使用移动采集设备采集管线数据的作业方式，减少了内业入库等中间环节，可以提高作业效率，节约成本。同时也改变了传统的供水管线探测作业模式，具有较好的社会效益和经济效益；在一些精度要求不是很高，特别是高程中误差在10 cm以内的，这种作业模式实现了供水管线野外数据采集、测量、实时绘图的一体化；移动采集设备操作简单，能方便地进行数据查询和图形浏览，具有自动匹配特征属性和数据查错功能，设备数据即成果数据库，降低了出错几率。

[1] 尹志永,沈飞飞,徐运,等．基于iPad的管线数据采集系统设计与应用[J]．测绘与空间地理信息,2013,36(3):83-85

[2] 郭广军,王海波,郑小礼,等．基于PDA的SURPAC地质数据自动化采集的研究与应用[J]．金属矿山,2009(11):571-575

[3] 马骏驰,赵文东．基于GIS组件的地下管线系统的设计与实现[J]．办公自动化,2009(8):29-31

[4] 张正禄，司少先，李学军．地下管线探测和管网信息系统[M]．北京．测绘出版社,2007

[5] 许士敏,黄荣星．基于嵌入式GIS的地下管线野外数据采集系统[J]．全球定位系统,2006(1):19-22

[6] 蒋许锋．李承鑫．王冬．基于SOA的城市道路桥梁巡查GIS系统的实现[J]．城市勘测,2010(4):67-69

[7] 刘璐．卢金莎．基于GIS的地名信息触摸查询系统设计与实现[J]．测绘与空间地理信息,2012(10):110-112

[8] 朱艳娟．基于PDA的地下管线数据采集系统-嵌入式地下管线数据采集系统[J]．黑龙江交通科技,2012(12):159-160

P208

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1672-4623（2016）02-0085-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.02.029

刘烜，高级工程师，注册测绘师，主要从事地下管线测绘和GIS应用开发工作。

2015-09-06。