武汉市排水管网及隐患数据库标准研究

刘敏，石淼，何伟，张敏

(1.武汉市水务防汛信息中心，湖北 武汉 430010； 2.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

1 引 言

近年来，水利部、湖北省和武汉市等相关部门发布了一系列智慧水务信息化相关指导文件，要求统一技术标准，不断提高水务信息化水平，推进水治理体系和治理能力的现代化。目前武汉市正在进行智慧水务信息化建设，而排水管网信息化是智慧水务信息化建设的重要组成部分。排水管网及隐患数据库标准的制定对排水管网信息化建设具有非常重要的意义。

排水管网作为城市核心支撑建设的主要构成因素，成为城市生产与生活正常运转的关键基础设施，成为城市安全以及繁荣的根本保障，也给城市建设、规划和维护提供基础数据与公众共享的数据[1]。目前，国家、湖北省和行业层面尚未出台针对排水管网隐患数据库相关国家、地方和行业标准。因此，制定出台具有武汉市地方特色的排水管网隐患数据库标准非常必要。本文结合武汉市中心城区排水管网及隐患专项排查治理和信息化系统建设项目实际，依据《城镇排水管道检测与评估技术规程》及《住房和城乡建设部等部门关于开展城市地下管线普查工作的通知》(建城〔2014〕179号)等相关标准规范及文件精神要求，开展了《武汉市排水管网及隐患数据库标准》的研究工作。

本标准的制定有利于规范武汉市排水管网隐患排查数据采集及管理过程，统筹市、区两级数据建库工作，提高排水管网智慧化管理水平，为排水管网及隐患数据的动态更新和数据共享、促进排水管网数据充分利用、提升排水设施运行维护效能提供保障。

2 标准编制内容

本标准适用于武汉市辖区范围内排水管网隐患信息数据库和排水管网隐患信息管理系统的建设。在编制过程中，主要围绕排水管网及隐患数据库的数据库结构、编码规则、属性项进行详细规定。

2.1 数据库结构设计

结合武汉市中心城区排水管网及隐患专项排查治理和信息化系统建设项目实际，排水管网及隐患数据库分为外业调查库和信息系统库。

2.1.1 外业调查库

外业调查库是指排水管道经过外业调查、检测与评估后，建立的排水管网及隐患属性数据库。外业调查库数据结构依据外业排水管网与隐患信息的调查情况，录入排水管网及隐患调查检测中的各类要素信息。外业调查库具体分层规定如表1所示。

外业调查库分层规定 表1

2.1.2 信息系统库

信息系统库是指根据外业调查库，经过内业检查和处理，建立的排水管网隐患空间数据库。信息系统库数据结构根据外业调查库进行扩展，其中表PSP、PSL和HJP的数据属性规定和外业调查库数据结构一致，表DNL、DDL、SDP、FDP数据结构根据外业调查库表JC生成。信息系统库具体分层规定如表2所示。

信息系统库分层规定 表2

各数据表的具体定义如下：

(1)排水管点：为准确描述排水管线的走向、特征和附属设施位置，在排水管线探测工作中，设立的测量点[2]。

(2)排水管段：两个相邻的排水管点之间的排水管道。

(3)混接点[3]：在分流制地区，雨水管道和污水管道连接处；分流制雨污水管道和合流制管道连接处。

(4)缺陷检测信息：排水管道经过检测与评估后，排水管段上的缺陷信息记录。

(5)有缺陷管段：排水管道经过检测与评估后，确定有结构性或功能性缺陷的管段。有缺陷管段表根据缺陷信息表生成。

(6)无缺陷管段：排水管道经过检测与评估后，确定没有结构性和功能性缺陷的管段。无缺陷管段表根据缺陷信息表生成。

(7)结构性缺陷点[4]：排水管道结构本体遭受损伤，影响强度、刚度和使用寿命的缺陷点位。结构性缺陷点表根据缺陷信息表生成。

(8)功能性缺陷点[4]：导致排水管道过水断面发生变化，影响畅通性能的缺陷点位。功能性缺陷点表根据缺陷信息表生成。

2.1.3 隐患数据和管网数据关联规则

隐患数据是依附于排水管网数据而存在的。隐患数据必须与对应的排水管网数据进行关联，建立一一对应关系，以便于后期开展管网隐患消隐工作。混接点表通过共同的属性“管点编码”和排水管点表进行关联；缺陷检测信息表、结构性缺陷点表和功能性缺陷点通过共同的属性“管段编码”与排水管段关联。

2.2 编码规则

排水管网及隐患数据编码规则是排水管网及隐患数据库建设的基础，影响到排水管网及隐患数据的动态更新，以及数据之间的共享和交换。

结合排水管网及隐患数据建库、信息系统建设和应用的需要，本标准对排水管点、排水管段、混接点进行唯一编码。排水管网及隐患数据库各要素的唯一编码如表3所示。

唯一编码 表3

2.2.1 管点编码规则

管点编码共14位，依次为管辖区、日期、识别码、管类代码和流水号，如图1所示。管辖区编码为1位英文字母，代表武汉市的16个管辖行政区，例如A表示江岸区；日期为4位数字，代表排水管网外业调查和检测的日期，前两位表示年份，后两位表示月份，例如2103表示2021年3月；识别码为1位英文字母，用于对管网普查、竣工测量的管网数据进行区分，“P”表示管网普查数据，“J”表示竣工测量的数据；管类代码为2位英文字母，代表管网类别，“YS”表示雨水，“WS”表示污水，“HS”表示雨污合流；流水号采用6位数字表示，按照日期从000001开始编码，以1为增量顺序递增。

管点编码示例“A2103PYS001001”，表示在江岸区范围内2021年3月普查的雨水管网，流水号为001001。

图1 管点编码规则

2.2.2 管段编码规则

考虑到排水管段是两个相邻的排水管点之间的排水管道，因此管段编码由管段起点管点编码和管段终点管点编码组合而成。例如管段起点管点编码为“A2103PYS001001”，管段终点管点编码为“A2103PYS001002”，则管段编码为“A2103PYS001001A2103PYS001002”。

2.2.3 混接点号编码规则

混接点号编码共14位，依次为管辖区、日期、混接类型和流水号，如图2所示。管辖区编码为1位英文字母，代表武汉市的16个管辖行政区，例如A表示江岸区；日期为4位数字，代表排水管网外业调查和检测的日期，前两位表示年份，后两位表示月份，例如2103表示2021年3月；混接类型为3位英文字母，参考《上海市分流制地区雨污混接调查技术导则》[3]并结合武汉市的实际情况进行分类，例如“CWY”表示城镇污水管道接入城镇雨水管道，混接类型对照关系如表3所示；流水号采用6位数字表示，按照日期从000001开始编码，以1为增量顺序递增。

图2 混接点号编码规则

混接点号编码示例“A2103PCWY001001”，表示在江岸区范围内2021年3月检测出的混接点，混接类型为城镇污水管道接入城镇雨水管道，流水号为001001。

2.3 属性项设计

属性项是数据库标准设计的重要内容，属性项设计要充分考虑武汉市排水管网及隐患数据的应用需求。例如，排水管点必须有几何坐标和高程属性，便于进行空间位置定位；排水管点必须有特征或附属物属性，用来表示管点的类型(检查井、雨水篦或排口等)，以便了解管点的实际用途；排水管段必须有高程和埋深信息，便于了解管线的埋设位置；排水管段必须有断面尺寸属性，用以表示规模大小；排水管段必须有流向信息属性；混接点必须要有混接点坐标位置、混接类型、描述和混接图片等属性；结构性缺陷点和功能性缺陷点必须要有缺陷名称、距离、类型、等级分值、检测图片和视频等属性。武汉市排水管网及隐患数据库属性项设计如表4所示。

属性项设计 表4

3 标准编制关键技术

3.1 排水管网和隐患数据库编码技术

排水管线要素编码是排水管线信息建设过程中必不可少的一步，是排水管线和隐患相互关联的必要条件，也是排水管网及隐患信息系统开发和有效运行的关键。排水管网和隐患数据库编码规则遵循了以下基本原则[5，6]：

(1)唯一性：编码要素和编码一一对应。

(2)可扩展性：留有适当的扩充空间，以便后期进行扩展。

(3)实用性：在保证编码科学、系统的同时，要兼顾排水管网及隐患数据的实际应用需求。

(4)可操作性：编码结构简洁明了，能反应要素的特点，便于记忆，方便排水管网及隐患外业调查人员快速编码。

(5)兼容性：编码结构与管网普查、隐患调查和检测评估等外业相关的国家或者行业标准兼容，可有效衔接。

3.2 首次提出了排水管网及隐患数据库标准

目前武汉市标准体系目录有相关的国家、行业和省的标准，主要侧重排水管网检测外业调查和通用管网数据建库及信息化的相关内容，没有涉及排水管网隐患数据库对应的内容，没有该标准，就难以建立全市统一的图库一体化的排水管网隐患数据库。排水管网及隐患数据库标准的提出在武汉市乃至全国范围内是首次，该标准的制定，能够更好规范武汉市各类排水管网隐患排查成果的结构、格式和精度等内容，为排水管网隐患排查数据成果的建库提供全市统一标准。

4 排水管网及隐患数据库标准应用

排水管网及隐患数据库标准成果已成功应用于武汉市中心城区排水管网及隐患专项排查治理、排水管网及隐患信息管理系统建设等项目。

4.1 武汉市中心城区排水管网及隐患专项排查治理

该专项排查治理项目采用武汉市排水管网及隐患数据库标准，对武汉市中心城区范围内的排水管网及隐患进行了全面排查和检测，共排查排水管点约32万个，排水管线约 5 475 km，检测出混接点 4 574个，结构性缺陷点和功能性缺陷点共计约19万个，涉及管网隐患检测视频和图片文件约54万个，数据大小约7T。武汉市中心城区排水管网及隐患专项排查成果已经成功应用于排水管网混错接改造、雨污分流改造、排水管网隐患修复、排水管网更新完善等污水处理提质增效和水环境专项治理等工作中。

4.2 武汉市排水管网及隐患信息管理系统

采用武汉市排水管网及隐患数据库标准，建立了武汉市中心城区排水管网及隐患数据库，数据库中包含排水管点、排水管段等管网信息，混接点、有缺陷管段、无缺陷管段、结构性缺陷点、功能性缺陷点等隐患信息，如图3所示。基于武汉市统一的地理空间信息框架数据，利用排水管网和隐患数据库，搭建了武汉市排水管网及隐患信息管理系统，系统包含PC端和移动端，提供了数据检查、入库、数据备份、数据查询统计、专业分析、消隐处置等全方位的功能，为排水管网及隐患相关管理和技术人员提供了极大的方便，建立了排水管网维护管理和事故隐患排查长效机制，为科学制定排水管网维护方案提供了辅助工具。同时，武汉市、区两级采用统一的数据库标准，对武汉市排水管网及隐患信息管理系统现有的排水管网及隐患数据库进行动态更新完善，以保证数据的完整性和现势性。

图3 武汉市排水管网及隐患数据库

5 结论与展望

武汉市排水管网及隐患数据库标准的编写充分考虑到了武汉市排水管网及隐患专项排查治理和信息系统建设，排水设施内涝模型建模应用，排水管网规划、设计、建设和养护等工作开展的实际需求，并遵循了相关的国家和行业标准。标准提出的数据库结构、编码规则和属性项设计等内容是经过排水管网及隐患排查治理、数据建库和排水管网信息化应用的工作经验总结提炼而来，并在武汉市排水管网设施运行管理得到了广泛应用。

随着城市的发展，排水管网系统将会逐渐完善，与之关联的排水管网数据采集和信息化管理要求也将会越来越高，因此，武汉市排水管网及隐患数据库标准的数据库结构、编码规则和属性项设计等内容也需要不断完善和优化，以适应城市排水系统信息化建设的需求，并促进智慧水务的发展和应用[5]。