引滦入津输水管线数据采集与自动成图技术

范亚男，郑二龙

(天津市测绘院，天津 300381)

引滦入津输水管线数据采集与自动成图技术

范亚男*，郑二龙

(天津市测绘院，天津 300381)

随着我国长距离输送油、水、气等资源的管线越来越多，采集这些管线的地理信息数据并进行有效的管理显得越来越重要。本文以引滦入津输水管线的测绘为例，利用相关技术，优化长距离管线的外业与内业工作流程，并研发数据自动化处理软件，从而实现高效率的管线成图与入库工作。

引滦入津；输水管线；管线数据采集；自动成图与入库

1 引 言

目前我国的长输管线越来越多，有在城市周边为机场输送航空煤油的长距离管线，有为城市水厂输送淡水资源的长距离管线，有为沿线各城市输送天然气资源的长距离管线。这些管线的正常运行直接关系到各个城市的安全与稳定。城市的规划管理部门及管线的运行管理部门都需要获得长距离管线的地理信息数据(管线的沿线位置情况及管线埋深等数据)。然而，受传统作业方法的限制，目前野外采集管线数据与内业成图入库的工作比较烦琐且易出错；并且全靠人工录入繁多的数据进行成图和数据入库[1]，效率较低。本文以引滦入津长距离输水管线数据的采集及处理为例，采用优化外业采集流程与内业处理方法，提高了长输管线测绘的自动化与流程化。

2 项目作业要求及流程

2.1 作业要求

引滦入津工程是天津市的重点工程，是解决天津地区饮用水源问题的重大项目。其测绘目标为该工程中的地下暗渠部分(埋设在地下的管涵)，该暗渠起始于天津北部的蓟县于桥水库，终止于宝坻的输水明渠，全长约 35 km，管涵的直径为 4 300 cm，分3段并排铺设，占地宽度约 15 m，埋深在 2 m～5 m之间不等，管线的材质为砼，每隔数千米有人孔兼作放气的地上设施，且每隔数百米有地面范围指示桩，埋设时间为2003年前后。本次测绘的目的是将此段以地下暗涵形式埋设的管线测绘至地形图上并入库。管线相关情况如表1所示。

引滦入津管线情况表 表1

2.2 作业流程

在作业中采用优化后的后期数据处理方法，即将管线点坐标采集和其属性采集过程合二为一，在坐标采集中同时规范属性采集格式，为后期自动化的数据处理提供条件。优化后的作业流程如图1所示：

图1 管线测绘项目作业流程图

3 外业数据采集及编码方法

3.1 砼材质的引滦入津管线探查方法

对于非金属材质的暗渠管线，因无法使用传统的金属管线探测仪进行探测，所以一般采用明显点探查法。首先根据埋设的范围指示桩和地面附属设施判断其平面位置；然后结合探地雷达探测方法[2]进行平面位置的验证，探地雷达方法也可以获取目标管线的埋深数据；最后准确获知目标管线的平面位置和埋深。

3.2 基于城市CORS基准站的RTK数据采集方法

基于CORS[3]参考站技术进行GPS动态定位，不仅使用方便，而且能够获取厘米级精度的平面及高程数据，对保证管线点采集的位置精度起着至关重要的作用。项目使用天宝R8数据采集设备，测量点的界面，有点名、编码、天线高等要素；同时对点名等要素进行赋值，如表2所示。

采集点要素表 表2

表中的点名代表所测量的管线为水源管，编码代表测量位置的管线埋深，天线高设为杆高。这样外业采集的数据就不仅包含了管线点的平面坐标、高程，还有该位置的埋深数据。

4 管线数据处理预处理与自动成图

4.1 管线数据处理预处理

外业采集得到的数据解算至地方直角坐标系后一般表达为如表3的格式。

采集点解算后格式表 表3

首先编写展点程序，将外业采集的管线点数据展绘至图中，效果如图2所示；同时将点的编码数据(埋深数据)赋予点对象为厚度数据。

图2 展点数据格式示意图

4.2 管线数据自动成图及入库

通过上述的数据预处理，能够得到展绘至图中的点对象数据，点对象中包含其坐标、高程和埋深信息等。本文基于AutoCAD[4]为实现长距离管线数据自动成图及入库设计三个功能，首先是读取已绘制的一段管点和管线的扩展数据绘制新的管点和管线，然后是将管点为设施井的点位进行格式和数据转换，最后对个别距离过长的管线段进行增加管点的操作，如图3所示。

图3 长距离管线自动成图及入库程序界面

(1)新加点线功能的实现

新加点线功能需要手工绘制一段目标管线，并将该管线的数据读入程序中。但对于长距离输配管线来说，其管径、埋设方式、建设日期、建设单位、管线材质等信息都是一致的且管点号逐一递增；这些信息的重复录入会浪费大量的时间。根据这一特点，项目基于AutoCAD设计的二次开发程序将这些重复信息的录入内置于程序中进行，并通过读取展绘点的特性信息对管点和管线进行属性的自动录入和成图(不再边对照外业草图边录入属性)。实施过程中为先选中起始段管线和管点，然后选中展绘点对象，即可自动绘制出正确的管点和管线。

(2)管点更改为设施井位功能的实现

相比管点，井设施的属性增加了井底埋深的数据，所以在有限的点位更改为井设施中需要手工录入井设施的井底埋深。项目程序能够复制原有管点属性连同录入的井底埋深数据一同赋予井符号的扩展属性，同时删除原有的管点符号。

(3) 管线段间增加管点的功能实现

首先复制原有管线段的扩展属性，然后对扩展属性的数据进行计算得到需增加管点位置的埋深等数据，最后绘制新的管线段和管点。

(4) 管线数据入库

如图4所示为使用上述程序绘制的管线图，图中管点和管线的扩展属性均为准确数据，可以快速导出为管线数据库[5]文件。

图4 成果管线图样式

5 结 论

实践证明，相对于传统方法，采用本文技术来绘制长距离管线图及属性入库，可以大幅缩短内外业作业时间。引滦入津暗渠管线长度约为 35 km，共3根，需要完成入库的管线段长度为 105 km，按照 150 m一个管点计算，同时若考虑地面设施及折点，共需管点数约为800个，管线段约800段，按照录入一个管点和一段管线需要 0.5 min计算，一个操作熟练的技术员则需要约不间断工作 6 h 40 min。如果使用基于AutoCAD的自动录入程序进行操作，大约 40 min的时间即可完成所有管线的成图及入库工作，效率是手工录入的10倍。所以对于长距离的管线数据成图和入库，使用本文方法和程序可大幅减少重复的操作过程，并能准确快速的录入属性数据并生成标准样式的成果图。优化后的成图效果对比如表4所示。

成图效果对比表 表4

[1] 李小谦. AutoCAD图库联动在城市地下管线入库中的应用[J]. 城市勘测，2014(1)：77～81.

[2] 王鹏，范亚男，赵言. 探地雷达在城市管线测量中的应用研究[J]. 测绘地理信息，2013(6)：30～32.

[3] 刘荣强，陈彬. CORS在城市供水管线定位中的应用[J]. 城市勘测，2013(5)：146～149.

[4] 郭雷，刘曦灿，刘成宝. AutoCAD VBA在地形图平面精度统计中的应用[J]. 测绘通报，2011(1)：40～42.

[5] 漆小英. 南宁市城市地下管线数据库建设研究[J]. 测绘与空间地理信息，2015(8)：81～84.

Luan River-Tianjin Water Delivery Pipeline’s Data Collection and Automatical Mapping

Fan Yanan，Zhen Erlong

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

With the rapid development of the long distance pipelines which transport oil，water and gas in our country，it is more and more important that collecting and managing the geographic information data of these pipelines.This paper based on surveying and mapping of Luan River-Tianjin water diversion project，through using relevant skills，it optimized the work of surveying and mapping for long distance pipelines，and through designing program to deal with the data automatically，the work of pipelines’ mapping and storage was finished faster than before.

Luan River-Tianjin；water delivery pipeline；pipeline data’s collection；Automatic mapping and storage

1672-8262(2017)04-68-03

P209，P208.1

B

2016—12—25

范亚男(1987—)，男，工程师，主要从事工程测量及管线探测等工作。