城市地下综合管线质检系统设计与实现

李运健，李 冲，佘东静，阳建逸

(1. 广西壮族自治区测绘地理信息产品质量检验站，广西 南宁 530023；2. 四川省测绘产品质量监督检验站，四川 成都 610041)

地下综合管线是城市基础设施和城市建设的重要组成部分，是支持城市、工矿企业正常运转的基础设施，更是城市的生命线[1]。近年来，随着经济的发展和城市扩建，各地市纷纷加大投入，建设各地的地下综合管线管理系统，此类系统对地下管线综合管理、城市规划、建设施工、运行和应急等工作至关重要[2-3]。

地下综合管线普查的内容多，数据量大，数据库存储和展示功能已经相对完善[4-5]。按照测绘成果的验收要求，需要开展数据检查工作，而传统的人工检查方法已不能适应海量数据的检查要求，虽然目前的管理系统也会设计一些检查工具，但是主要是针对部分的属性精度和拓扑关系等，功能不够完善，定制性不足；因此目前还没有专门针对城市地下综合管线的质检系统。另外，还需要有针对性地将内业检查的抽样和疑问点快速转换到外业巡查验收的环节，这就需要研究如何以软件系统的方式实现完整检查验收流程，使技术人员对成果数据的质量达成统一的认识，统一检查尺度，快速高效地检查发现普查数据的质量问题。

1 地下综合管线质检内容与方法

1.1 检查内容

根据地下综合管线普查的内容，结合现行管线普查的生产标准及成果表现形式，主要检查内容可归纳为以下3个方面。

1.1.1 数学精度

检查管线点平面和高程精度、与地物相对位置精度、明显点埋深精度、隐蔽点平面探测精度、埋深探查精度、开挖精度。

1.1.2 地理精度

检查地下管线调查和探测的内容完整性、正确性；综合取舍合理性；检查管线及其附属物的类型、位置、材质、连接关系、走向、流向等是否与实地一致，有无遗漏或错误。检查各种管线点线的属性注记及符号的规格、内容的正确性，管线去向是否明确，符号及线划与背景地形图是否协调、无压盖，检查管线图图廓外的注记和整饰与规定要求的符合性。

1.1.3 逻辑一致性

检查数据文件命名、格式、数据组织、存储方式与规定的符合性，数据文件有无多余、缺项，数据是否能够完整、正确读出；检查重复要素；管线线段之间的空间碰撞，无连接的孤立点、线；检查标识码唯一性、数据项的取值范围、管点属性值关系、高程及埋深属性;数据接边连接性、属性一致，有无遗漏或重复等情况。

1.2 检查方法

对地下管线数据的检查内容，从工序上可分为外业和内业两大部分，具体方式如下。

1.2.1 外业检查

外业主要侧重实地检测数据的采集、属性的实地检查比对等。主要工作内容包括管线点平面与高程精度数据、埋深数据采集;管线属性实地核实;管线点与线的差错漏检查等。检查方式一般是先按标准进行抽样，然后打印出样本对应的管线图与成果表作为外业工作的底图，直接在上面记录采集的检测数据与属性核实结果，标注差错漏。

1.2.2 内业检查

内业侧重检查数据是否标准化，精度统计及数据内部的逻辑关系等，主要工作内容包括数据的组织、存储、格式、数据集定义、属性项定义等是否与生产依据的标准或设计一致，数据中的各属性值、编码、代码等是否符合数据字典的要求，数据内部是否有逻辑矛盾、拓扑错误等，检查方法除了传统的人工目视检查外，部分项目也开发有配套的工具式软件进行辅助检查。

1.3 方法分析

对于相对简单、区域范围不大或单一专题管线的检查，上述检查方法内、外业可分别同时开展，但针对复杂的、综合性的或大区域范围的管线普查而言，其效率较为低下，有效把控质量问题的风险较大。由于外业检查一般采用抽样检查的方式，不可能覆盖到所有的管线要素，复杂管线的属性信息难以全部在有限承载数据的检查图纸上反映；外业检查过程中需要随时翻阅查看多个数据表，直接记录在纸图上的检测数据与问题标注由于缺少位置关联，还需要内业对照数据文件进行核查并录入到电子表格进行统计，工作量大容易出错。

综上所述，更为合理的检查方法为：先利用软件系统对所有的管线数据进行概查，重点包括数据组织定义的标准化方面、数据内部的逻辑关系方面、属性值的约束方面、数据赋值的有效性方面、各类要素的相关关系方面等，对发现的问题进行分析，然后重点抽取属于外业调查导致质量问题或需要外业实地复核的数据作为样本进行外业实地开挖检查，并采用可以安装在平板电脑上的检查系统辅助外业检查和问题记录，这样对整体质量把控针对性强，效率高，可靠性更好[6-15]。

2 内外业一体化地下管线质检系统的设计与实现

2.1 内业检查系统

由于内业检查发现的问题是确定外业抽样检查的依据，因此内业检查系统应能全面、快速、准确地发现数据中存在的问题，甚至疑似问题。根据上述思路，可将所有的检查指标要求纳入到一个定制化的检查方案中，检查方案采用“检查对象+检查算子+规则参数=检查规则”→“规则1+规则2+…+规则n=检查规则库”的模式，针对不同要求的数据定制不同的检查方案，如图1所示。

由图1可以看出，质检方案的关键在于如何将检查的内容形成算子化质量检查指标体系，并采用可程序化的算子集群进行实现。根据上文中归纳总结的检查内容，结合开发实际，提出地下综合管线检查算子集群见表1。

表1 地下综合管线检查算子集群

而对于内业检查系统而言，除了核心的自动化检查功能之外，还需要一些辅助的功能，包括：工程管理、数据信息管理、检验模型管理、质检方案定制与管理、数据读取、数据显示、质检结果管理、精度统计与报表输出、检查模版管理等。据此研制的系统如图2所示。

系统新建检查工程时，指定使用的检验评价模型、检验方案、检查数据后，便可进行一键式、全自动化检查，由于检查方案是由检查算子参数化后形成的一系列规则集群组成的，因此可以根据不同项目要求灵活定制，如空间碰撞检查，使用空间交叉算子，并通过指定不同类型的管线碰撞技术指标，实现包括雨水与污水的空间碰撞检查规则、电力与燃气的空间碰撞检查规则等，检验方案制作如图3所示。

2.2 外业巡查系统

外业巡查系统基于平板电脑设计，并以“简单、稳定、高效”为核心理念进行开发。由于外业检查成本高，而且受地理环境、天气状况、作业时间等影响，外业巡查软件的设计以简单、快捷为第一理念，为此检测数据采集与巡视检查功能均不设计二级菜单，不作任何数据空间分析计算等，只作与外业现场相关的内容。另外，外业快速操作时可能出现误操作等情况，因此，采集的检测数据能实时保存到后台数据库，防止用户数据丢失。外业检测核查数据采集完成后，直接导出给内业检查系统进行自动化的分析计算、精度统计、意见汇总，最大限度地实现内外业无缝衔接，以提高检查效率。

外业检查记录的信息主要有错误的位置信息、属性信息、错误描述、其他备注信息等，这些信息是检查的原始凭证或过程数据，为此检查过程中需要有底图支持。底图分为矢量数据和切片数据两种，矢量数据包含的信息全面，缺点是数据量大，属性信息不直观。切片数据体量相对较小、属性信息直观、缩放效率高，缺点是做切片处理时属性信息无法保留完整。因此，外业巡查系统应可以同时加载两种数据，并实现两种数据的联动，一般以切片数据作为巡查的主数据，当发现疑问需要查看详细属性信息时，再调用矢量数据，检查过程中发现问题时通过绘制工具绘制点、线标记及属性添加与编辑，记录相关信息。据此研制的系统如图4所示。

系统提供了包括交叉线、范围线、问题点、问题线、暂歇点等巡检标记，可用于外业巡检时检查结果与错误描述的记录工作如图5所示。

3 结 语

(1) 本文在总结地下综合管线普查数据质量检查的内容和方法的基础上，提出了内外业一体化质检系统的构建方案，并实现了系统研制，解决了中、大型城市的地下综合管线普查项目检验的无纸化、流程化、信息化。系统已在北京、四川、重庆、新疆、内蒙古等多个省市的城市地下管线普查项目中得到应用，大幅提高了检查效率。

(2) 研发的基于可定制的算子化质量检查指标体系，能够保证检查验收的完整性和统一性。城市地下综合管线普查中，一个管线要素的调查数据项一般在10～40项之间，通过本文中提出的算子化检查方法，除了解决一般数据库要求的拓扑关系等检查外，依据学习型的方式定制各类检查的算子群，实现在大多城市存在管线类型复杂、布设集中、管线密集等情况下的一键式自动化检查，时间零漏查，误报少于10%的目标。

(3) 基于平板电脑设计的外业巡查系统在打破传统纸图的约束外，按照测绘地理信息成果验收的基本规定，无缝链接内业检查到外业巡查再到内业意见整理和质量评定的完整流程，为地下管线的验收减少烦琐操作，提高了巡查的针对性，效率提高了一倍以上。

总的来说，地下综合管线内外业一体化质检系统是测绘成果检查验收标准化、流程化发展的必由之路，对加快项目进程，提高测绘检查验收效率有显著效果，已在全国推广应用。