地下市政基础设施普查管线数据整合方案探讨

潘 誉

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060）

城市地下市政基础设施存在统筹协调不够、运行管理不到位等问题[1]。为了加强地下市政设施建设精细化管理，推进城市高质量发展，广州市住建局在2021年年底提出了开展地下市政设施普查工作的要求。地下管线是地下市政设施的重要组成部分，根据《工作方案》中“要充分利用以往普查工作成果，查漏补缺，不另起炉灶、推倒重来”的工作要求[2]，本次地下市政管线设施普查工作主要在往年的地下管线普查结果、已有的地下管线竣工测量成果以及补测补绘成果的基础上进行整理升级，补充设计信息、管理信息、隐患病害资料等内容，形成准确、全面的数据，为地下管线的维护更新提供有力的基础性资料。城市地下管线错综复杂且种类繁多，不同类型、不同时期的地下管线资料的储存介质和信息结构差异较大，为管线数据的整理与升级工作带来了困难[3]。文章依托广州市城市地下市政基础设施普查项目，探讨多源地下管线数据的整合方法，为其他城市开展市政设施普查地下管线数据资料的收集、整理与升级工作提供参考。

1 数据收集与分析

1.1 普查和验收数据

广州市在2016年开展了全市域地下管线普查工作，建成综合管线库。随后开展地下管线竣工测量、补测和补绘项目，使综合管线库更具现势性。管线数据的生产遵循广州市地下管线探测技术规程，位置准确、格式统一、逻辑一致性和完备性较好，但部分运维信息尚未记录。

1.2 专题数据

为了满足自身运维管理需求，广州市各管线权属单位建立管线资料档案室或专业管线数据库。专题数据重视管线的运维信息，管径、材质、埋设方式、建设日期、设计单位、竣工单位、建设许可证号等信息相对准确，但存在储存介质不同、数据格式不统一、几何表示方式不统一、位置精度较差的问题。部分单位采用传统图书索引库以及纸质档案资料的方式管理管线工程资料，缺少地理信息数据库的支持。

1.3 地质灾害隐患数据

地质隐患病害数据主要以专题栅格地图的形式呈现，这些数据与管线并无直接联系，在地下市政设施数据升级任务中承担扩充管线地质隐患信息的任务，是管线地质隐患属性信息的重要数据参考和来源。多源管线数据关系如图1所示。

图1 多源管线数据关系

2 整合思路和方法

2.1 几何特征关联

几何特征关联的数据融合的方式需要先对多源数据进行评估，通过空间基准变换、数据格式转换、属性关联等方式集成数据，初步实现位置、形状、内容的统一协调后，再分析多源矢量数据在空间和属性上的联系，实现矢量数据匹配与信息融合，使信息更翔实[4]。鉴于数据来源和结构的多样性，对多源数据的处理方式也存在差异。

2.1.1 同源数据处理

对于同源数据，采用匹配的方式融合。同源管线数据具有矢量空间几何不变的特点，可以根据位置、形状等信息能够匹配出的一组同名实体，然后将其属性信息融合。

2.1.2 异源数据处理

对异源数据采用映射的方式融合。异源数据融合情况复杂，需要分析数据之间的联系，选用适当的映射方法。

（1）管点和管段映射。

明显点、特征点等管点多用于表示在现实中容易探测且位置明确的实体，当两套异源数据均是由管点和管段组合构成管线数据结构的异源数据时，可以建立这类管点实体的映射关系，依据管点实体映射关系以及管点与管线的拓扑关系，将一对相邻管点之间的管段视为一组同名实体，建立管段实体映射关系。管点实体通常采用位置、距离、方向等指标综合衡量其相似度的方式建立映射关系。管段实体以匹配的管段为基准建立缓冲区，依据待匹配线段落入缓冲区范围的长度断定两者是否为同名实体，建立映射关系。管点和管段映射如图2所示。

图2 管点和管段映射

（2）拓扑关系映射。

两套异源数据的要素不同、类型不同，需要对两者表达内容的联系进行分析，选取合适的拓扑运算建立映射，如地质灾害隐患数据在矢量化后呈现为面状要素，而管线是线状数据。以管线落入各类隐患面的长度为指标，可以建立两者的映射关系，从而将地质灾害隐患信息整合至管线数据。

2.2 属性特征关联

属性特征融合注重数据自身属性内容，通过基于转换规则判断属性值是否一致，是否存在近似或上下文关系，建立映射关系，融合多源信息[4]。

在管线数据之间的融合过程中，主要从建设工程规划许可证号、测量工程号、要素代码、物探点号、图上点号、附属物、特征、所在道路等属性中选取一个或多个建立映射转换规则。在应用映射转换规则前，运用正则表达式等手段对属性信息进行清洗和化简，提取核心内容，消除表达方式差异和数据生产中可能存在的人为错误。

对于同源数据，还可以采用属性特征关联的方式融合，如为每个管线要素赋予唯一的GUID标志符和更新时间。将数据分发给用户进行修改，并通过判断唯一标识符是否一致以及更新时间是否发生变化，快速匹配信息发生变更的要素，进而更新或融合属性信息[5]。属性特征匹配的方式速度更快且准确度和精确度更高，但需要较多的储存空间，适用预先已有唯一编号的情况。

3 作业流程

本次地下市政基础设施普查管线数据升级是以地下管线普查管线数据、普查后历年管线竣工验收测量数据和补测补绘数据为基础，对原数据结构进行扩充升级，收集各管线权属单位、运管单位的工程档案图纸资料和GIS数据，充分研究各类数据的特点，通过分析、比对、获取、填写的方式，完善所缺管线属性、修正错误属性，最终整合成一套集管理信息、技术信息和地质灾害隐患信息于一体的地下管线数据库。作业流程主要包含预处理、外业调查、程序整合、质量控制、权属核查5个部分。

3.1 预处理

数据标准不一，在数据整合之前需要对数据进行预处理，包括地理配准、矢量化、字段升级、数据加密解密等。

地理配准：将不同坐标系统、不同比例尺的栅格数据投影到同一个地理空间。矢量化：将栅格数据转为矢量数据，便于后续拓扑分析、要素关联、信息整合。坐标转换：统一数据坐标系统，确保数据空间参考一致。字段升级：保留原有字段内容，新增管理信息和隐患信息等相关字段，使其符合地下市政设施普查数据标准，按需补充GUID唯一标志符和更新时间字段。数据加密：鉴于管线数据的保密性要求，按照相关要求严格加密数据。

3.2 外业调查

充分研究收集的数据，明确需要调查补充的内容，将数据按管线种类和作业区域拆分后分发给作业人员。作业人员通过调查工程档案对管线数据进行属性录入，做好修订记录以及检核工作。

3.3 程序整合

管线数据整合任务繁重，文章基于ArcObjects SDK for Microsoft.NET Framework开发了一系列工具应对各类数据源的整合任务，降低数据处理人力成本，避免人为错误的发生。

对于外业调查数据的整合，隶属同源数据融合处理，选择基于GUID唯一标志符和更新时间的属性特征关联，能够快速查找并整合更新属性值。针对各管线权属单位、运管单位的GIS数据的处理，属于异源数据的整合，采用分管点和管段映射的方式关联，从中提取所需属性信息。此外，如果数据之间包含共有信息，可以选用属性特征关联的方式融合数据。针对矢量化后的地质灾害隐患数据，属于异源数据融合，且通常缺少共有属性可供关联，需要分析数据关联性，通过拓扑关系建立映射，获取地质灾害隐患信息。

在数据分区域处理后，同一个管线实体在交界处可能存在重复对象，包含多个版本的属性信息，在后续数据合并时需要择优取舍。重复对象的筛选属于同源数据处理的范畴，可以采用比对几何信息或唯一标志符的方式，将重复数据关联起来。在重复对象属性信息取舍时，遵循以现势性优先、管理信息以运管单位数据源优先、测量信息以普查和验收数据源优先的原则。

3.4 质量控制

抽样检查整合完成的数据，检查内容包括属性与数据源一致性、属性项填写规范性与完整度，发现问题及时整改，直至数据质量满足项目要求。

3.5 权属核查

根据项目需求和数据库用途，整合的数据需重新加密，分发至各管线权属单位核查管线信息，根据权属单位反馈意见，及时修正并查漏补缺。签订数据签收表、保密协议、修改情况记录表和权属核查确认表，保障数据安全和准确。

4 结语

文章结合地下市政基础设施普查管线数据整合升级项目实践，通过GIS数据融合手段，实现了多源数据的自动化高效整合，对现有的测绘成果数据库进行了升级，丰富管线库管理和技术信息，较大程度上避免重复外业测量，节约了大量的内业数据处理人力成本，为地下市政管线的风险发现和隐患防治决策提供重要参考。