城市地下管线信息管理及数字可视化方法探讨

张志浩 翁 杰

(1.上海城投水务(集团)有限公司供水分公司松北供水管理所，上海 201615；2.上海城投水务(集团)有限公司供水分公司闵行供水管理所，上海 201108)



城市地下管线信息管理及数字可视化方法探讨

张志浩1翁 杰2

(1.上海城投水务(集团)有限公司供水分公司松北供水管理所，上海 201615；2.上海城投水务(集团)有限公司供水分公司闵行供水管理所，上海 201108)

介绍了现阶段地下管线信息化管理存在诸多的问题及危害，在现状标示方法的基础上，提出了数字可视化方法，并通过与传统方法的比较，分析了实现方法及精度控制要素，从而提高地下管线信息的有效管理。

地下管线，信息化管理，数字可视化，芯片植入

0 引言

城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市的“血管”，是城市赖以生存和发展的重要物质基础，被称为城市的“生命线”。随着我国经济社会的快速发展，城市化步伐的加快和城市功能的拓展，城市地下管线在城市建设和发展中发挥越来越重要的作用。维护城市“生命线”的正常运行，具有重要的现实和历史意义。目前，我国城市地下管线信息化管理程度低，远远不能满足现代城市规划、建设和管理的需要，严重滞后于城市三维管理信息化建设进程，对城市地下空间的开发利用带来了障碍[1]。本文针对地下管线的信息管理及可视化技术进行探讨。

1 存在的问题及危害

1.1 存在的问题

当前我国地下管线信息管理中存在的主要问题：

1)历史欠账问题较为突出。特别是早期建设的管线，很多城市的档案资料中管线资料缺失明显。中国的城市发展经历了曲折的过程，很多早期铺设的管线没有资料，都是靠技术人员的记忆来记住位置，完全不准确。如进行全面的管线普查需要大量的人力和物力，因为技术的因素，部分管线也没有办法进行探测出其准确的位置，效果不理想。

2)地下管线资料信息不全，现势性差。很多地下管线项目都是配合其他建设项目施工，工期短，任务急，部分项目施工完成后，可能连数字化的竣工纸质资料都没有，滞后于城市建设的需要。

3)资料分散管理，共享程度低。中国目前的现状是各大管线公司管理自属管线，每类管线权属公司有自己的标准和管理模式，相互之间信息沟通难，共享程度低，没有形成一个有效的、科学的统一的管理机制。

4)监管力度不够。目前各管线建设管理的归口政府部门不同，导致管理的力度不一致，监管的侧重点也不尽相同。对管线的建设方和施工方以及管线测量单位的监管力度不相同，导致地下管线资料完整性严重不足。因为没有形成有效的，科学的监管体制，导致很多城市都存在反复挖填、反复铺设管线的情况。

5)技术创新不够。随着施工技术和施工工艺以及施工材料的发展，现有的探测技术方法，测绘技术，数据建库技术，信息管理系统和信息管理机制等有待于改进、提高和完善。

6)管线资料利用率低。很多管线建设单位对自己的地下管线资料没有形成很好的利用，部分单位只是为了完成城建档案归档需要，工程竣工后将管线资料束之高阁。

1.2 造成的危害

由于数据的现时性不足、共享不足、精度有待提高等原因，在城市管网的改造和新建时，常常会发生错挖和爆管等事故，造成巨大的经济损失。造成危害的主要原因有：

1)各管线单位“各自为政”，数据相对封闭，没有发挥综合优势。在某些城市，各管线建设单位为了各自的经济利益，出于行业保护主义，资料不外传或刻意给其他管线建设制造障碍，使地下管线数字化等优势没有体现出。

2)现有技术手段之下，或出于安全因素，地下管线空间信息封闭。尤其是一些涉及到人民群众正常生活等切身利益和涉及公众安全的重大管线，如供水、燃气等，不能将该类管线的空间信息面向社会或面向大众，通常都是由管线建设单位或者行业主管部门保管该类管线的信息资料。

3)各类管线资料多数以纸质或电子形式存放，采用人工管理，资料与实地情况没有形成有效的联系。目前各管线的现状基本都是管线铺设人员和后期管理或巡查人员是不同的人员；很多管线公司后期养护时，现场的巡查人员无法准确和详尽地知道管线的真实情况，有些甚至是靠人工记忆和图纸对比来了解现场情况，经常会发生错误或损坏而没有能及时的发现。

现状大部分单位都把注意力集中在了如何建设有效的地下管线管理信息系统，而忽视了对实际管线现场的有效管理。而综合应用各类先进技术，使现有的地下管线管理系统与现场实际情况之间建立良好的联系，提高管理效率和节约施工成本是本文探讨的重点。

2 可视化方法探讨

2.1 现状标示方法

现阶段各种管线标示主要以平面为主，基本均为管线竣工后在地面修复时安装上标示标牌，便于后期养护时查找。该方法标示精度不够，标示管位关键部位效果有限。

2.2 数字可视化方法

本文探讨的城市地下管线的数字可视化方法，是在所属管线关键部位正上方安装植入RFID技术的可视化信息标示装置(本文简称信息桩)，在RFID内置唯一条码将对应该标示管线的数据库信息(无外乎管线位置、材料、管线类别、管线权属单位等属性数据)，并且充分利用GIS技术、射频识别技术、无线电技术等，通过读卡器联动，操作人员在现场能读取条码，PDA直接调取数据查看管线的属性数据，使该区域地下管线得到有效的显示。利用RFID(Radio Frequency IDentification)在巡更中的作用，有效地使巡线人员执行管线巡查，维护信息标示装置的同时既维护巡视了地下管线又维护更新了数据库的信息，使管线养护人员能时刻掌握管线实际情况，可以实现管线的动态管理。

2.3 实现方法

地下管线可视化是一个复杂的系统工程。需要制定统一的规范和标准，不同的管线单位按照规范标准要求，紧密结合各管线管理业务的流程以及日常养护需要，在各自所属管线施工时，充分利用供水、排水、电力、燃气等地下管线数据库和信息系统，精确安装信息桩，实现了数据资料与实地之间有效的联系和匹配，最终实现管网信息的共享、整合等等。

2.4 与传统方法的比较

地下管线的数字化作为“数字城市”建设的一项重要内容，是影响城市和发展的重要环节，城市地下管线的可视化技术是在传统简单标示方法的基础上的一种探索，是摸着石头过河。如果地下管线可视化能实现，将减少管线工程施工事故，为管线施工提供现场管线分布数据，大大提高施工效率。与传统标识方法相比较，地下管线可视化主要有以下几点优势：

1)管线标识从平面迈向了三维的标识。传统方法仅是平面位置的标示作用，可视化方法不仅是平面位置的标示，还可从内置芯片中“读”出管线的属性数据，实现管线的三维“可视化”；

2)在不打破原有管线的“不同管线的数据分散管理，所有权与维护权集中在各专业权属单位”的原则基础上，更多的实现了各管线数据的现场共享利用；

3)实现了后期养护巡查的动态管理。因信息桩中的芯片带有现代保安的“巡更”系统，加强了养护的自动化管理。

2.5 精度控制要素

城市管线的可视化不是一个简单的工艺，需要其他学科的强有力的支撑；是地理信息系统技术，测绘技术，施工技术，无线电通信技术，射频识别技术，数据库技术等的有效融合。

1)数据库与地理信息系统数据的精度与详细程度是可视化的基础，资料的完整性、现势性、精确度决定了可视化的内容丰富程度和准确。

2)测绘科学技术，信息桩实地位置安装的准确性，直接反映了数据资料与现场之间的准确度。避免信息桩的错位，或错桩，减小实地施工时造成破坏的概率。

3)计算机技术及无线通讯技术和射频识别技术决定了信息桩中内置芯片的信息能得到有效的反馈和显示。

3 展望

城市地下管线可视化是关于整个城市地下管线数据库技术、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术、射频识别即RFID技术相结合的产物。希望在不久的将来，就像好莱坞科幻电影所描述的那样，只需要带上一副“眼镜”或者其他专业的可视化设备站在道路上，可视化设备可自动识别信息桩中的芯片，把芯片中的信息利用虚拟现实的技术三维化的展现在我们的眼前。

[1] 林广元.厦门市地下管线探测及信息化建设[J].城建档案,2007(8):24-27.

[2] 洪立波,李学军.城市地下管线探测技术与工程项目管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3] CJJ 61—2003,城市地下管线探测技术规程[S].

Discussion on information management and digital visualization of urban underground pipelines

Zhang Zhihao1Weng Jie2

(1.SongbeiWaterSupplyManagementOfficeShanghaiSMIWater(Group)Co.,Ltd,Shanghai201615,China;2.MinhangWaterSupplyManagementofficeShanghaiSMIWater(Group)Co.,Ltd,Shanghai201108,China)

At present, there are many problems in the management of underground pipelines. On the basis of the current situation labeling method, proposed the digital visualization method and compared with traditional methods, the realization method and precision control elements are presented. Therefore, the effective management of underground pipeline information is improved.

underground pipelines, information management, digital visualization, chip implant

1009-6825(2017)15-0250-02

2017-03-16

张志浩(1979- )，男，工程师

TP311

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