地下管线普查数据入库质量检查方法研究

ＵｒｂａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ＆Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ

城　市　勘　测

Ｄｅｃ.２０１９Ｎｏ.６

引文格式:伍超云ꎬ丁孝兵.地下管线普查数据入库质量检查方法研究[Ｊ].城市勘测ꎬ２０１９(６):３６－３９.文章编号:１６７２－８２６２(２０１９)０６－３６－０４

中图分类号:Ｐ２０８􀆰１

文献标识码:Ｂ

地下管线普查数据入库质量检查方法研究

(佛山市测绘地理信息研究院ꎬ广东佛山　５２８０００)

伍超云∗ꎬ丁孝兵

摘　要:地下管线普查数据的入库质量直接决定后续数据服务于城市建设产生的效益ꎬ因而在数据入库前需要有高效的检查方法把关质量ꎮ针对地下管线普查数据的特点及检查难度ꎬ提出了一套涵盖检查规则ꎬ检查模式和外检手段的普查数据综合质量检查方法ꎬ并结合佛山市地下管线普查数据ꎬ验证方法质量检查的有效性ꎮ结果表明该方法大幅度提高了质量检查效率、降低了作业成本ꎬ实现了有效的质量检查ꎮ关键词:地下管线ꎻ计算机检查ꎻ三维碰撞分析ꎻ质量检查

１　引　言

量检查方法ꎬ有效提高了普查管线数据库内业检查的工作效率ꎬ并以佛山市(市政道路)的地下管线普查数据库为研究对象ꎬ介绍该方法的具体应用ꎮ

地下管线普查作为城市规划、建设及管理的一项

基础保障工作ꎬ成果资料应适应现代化城市建设发展的需要[１]ꎮ管线数据成果作为地下管线空间、属性的综合数字化表达ꎬ其质量检核是管线普查工作的重点[２]ꎮ实际普查过程中ꎬ仪器探测误差、数据录入错误时间长的特点也会导致不同区域的数据间组织方式差异大ꎬ普查数据库无法满足后续信息化管理要求ꎮ针对这一现状ꎬ本文基于.ＮＥＴ和ＣＡＤ平台进行开发编写了管线数据检查软件ꎬ并形成一套普查数据综合质均会造成普查数据与现实不符ꎬ地下管线普查范围广、

２　地下管线普查数据特点

普查数据包括地下管线数据库数据(Ａｃｃｅｓｓ数据

库∗.ｍｄｂ)以及对应的１∶５００比例尺的管线图(Ａｕｔｏ￣

ＣＡＤ格式∗.ｄｗｇ)ꎬ其中管线数据库中数据表分为９大类ꎬ３５个小类ꎬ每小类按管线点属性和管线线段属性表分开存储ꎬ管线数据成果如图１所示ꎬ成果三个显著数据特点如下:

图１　佛山市管线数据成果图

　　(１)地下管线种类复杂、数据量大、错误隐蔽性强ꎮ佛山市管线普查中管线点属性项２９项、管线属性项至多４１项ꎬ不同类型管线属性填写要求不同ꎬ极易

∗　收稿日期:２０１９—０１—２９

造成填写错误ꎮ同时平面检查难以察觉管线的空间关系ꎬ检查难度大ꎮ

(２)项目探测单位涉及广ꎬ数据规范性无法保证ꎮ

作者简介:伍超云(１９９２—)ꎬ女ꎬ硕士ꎬ助理工程师ꎬ主要从事地下空间测量ꎬ地下管线数据处理等技术工作ꎮ

第６期伍超云等􀆰地下管线普查数据入库质量检查方法研究

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各普查单位对管线普查规范和质量管理手段稍有不同ꎬ导致成果质量存在细微差别ꎮ区域易存在数据重复等错误ꎮ

(３)佛山市管线数据普查是各区分期开展ꎬ接边

电力管线电压值、特征值、附属物等字段填写方式是否准确、规范ꎮ④坐标是否在属性范围内ꎮ

(３)拓扑检查是检查点、线表之间空间拓扑关系ꎬ

主要检查项包括:①点表或线表中是否存在重复坐标值ꎻ②不同作业片区接边管线几何位置、要素属性是否一致ꎻ③管线是否存在空间碰撞[６ꎬ７]ꎮ

３　普查数据综合质量检查方法

查ꎬ如图２所示ꎮ

普查数据综合质量检查模式包括计算机自动数据

检查、三维碰撞检测、跨区管线接边以及管线外业核

制在７５ｍ内(顶管除外)ꎻ②管点和管线一对多连接数是否正确ꎻ③一致性检查ꎬ隐蔽点两端埋深是否一致ꎬ(４)逻辑检查包括:①管线超长检查ꎬ管线长度控

图２　地下管线普查数据检查流程

３􀆰１　计算机自动数据检查是在深入挖掘各类管线数据

计算机自动数据检查

的特性后ꎬ进一步提取知识规则及检查规则ꎬ高效地检查数据错误ꎮ本文在对不同时期普查数据进行标准化的前提下ꎬ针对佛山市管线数据库的特点及录入存在的问题ꎬ对地下管线常见４大类、５８小项[３~５]问题开展检查ꎬ我们编写了佛山市地下管线数据预处理系统管线数据检查程序ꎬ采用人机交互的方法修改错误ꎬ主要内容如下:

否正确(１)ꎻ②数据结构检查包括数据表字段命名是否完整:①各管线数据表命名是ꎻ③数据表字段数据类型是否满足规范ꎻ④数据坐标系是否正确ꎮ

性ꎬ主要包括(２)属性检查是自动核查属性本身特性的正确

:①查看管线必填属性(如物探点号、管点坐标、图幅号、要素编码等)是否齐全ꎻ②物探点号等属性是否唯一或存在错误ꎻ③核查管线材质、埋设方式、

转折点、直线点两端管径是否一致ꎬ地面标高是否为管顶标高与埋深值之和(排水除外)ꎻ④电力和通讯类管线存在电缆条数是否小于等于孔数ꎻ⑤排水流向是否矛盾ꎻ⑥管线连接与前进方向夹角是否大于６５°[８]同时ꎬ考虑到检修井井底深度、地面高程、管线埋

ꎮ

深异常等问题均无法通过计算机自动数据检查全面找出ꎬ借助睿城三维平台ꎬ将数据表转换成ＳＨＰ图层建立要素集ꎬ利用ＡｒｃＳＤＥ作为Ｏｒａｃｌｅ数据库的“空间扩３􀆰展２　”ꎬ直接在三维场景下巡图找到管线错误三维碰撞检测

ꎮ

三维碰撞检测算法是基于三维实体的布尔运算ꎬ

利用ＯｂｊｅｃｔＡＲＸ在ＣＡＤ平台上建立Ｓｏｌｉｄ３Ｄ三维模型ꎬ从而查找出管线间存在碰撞ꎮ与上述空间碰撞分析相比ꎬ此算法更全面发现“海量”管线数据间的不合理ꎬ提高数据检查的可靠性(１)计算管线中轴线ꎬ步骤包括[９]:

顶高程管径(２)、管径、埋设方式建立圆柱体或长方体立体三维模型建立三维模型、埋设方式等属性计算管线中轴线位置ꎮ根据管线的平面位置、ꎮ根据中轴线位置以及管线的ꎮ

管ꎬ三维管线图如图(３)检测碰撞３所示ꎮ利用ꎮ

图块间的空间关系判断管线间是否碰撞“体与体”的布尔运算直接从ꎬ如图４所示ꎮ

由于管线逻辑性复杂ꎬ管线数据检查软件及三维

碰撞查出的错误数据的处理方式无法一概而论ꎬ因而本次检查软件主要是查找错误ꎬ不对数据进行修改ꎬ下步将结合数据标准和管线外业实际情况进行修改ꎮ

图３　三维管线图

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城　市　勘　测２０１９年１２月

４　应用情况

佛山市地下管线普查采用“市级统筹、各区实施”

１∶５００标准管线图幅近２７０００幅ꎮ由于作业单位多ꎬ片区间管线数据库编码不规范ꎬ采用常规的数据检查方法无法满足数据精度要求ꎬ因此采用本文普查数据的模式ꎬ涉及５􀆰１万公里的管线数据ꎬ其中涵盖

图４　三维管线碰撞点

３􀆰３　接边处理主要是针对跨区管线跨区管线接边

ꎬ消除数据矛盾ꎬ实

现不同测区间数据的准确连接ꎬ以建立一个完整的佛山市地下管线数据库ꎬ具体流程如图５所示ꎮ当接边处两侧管线材质、规格、埋设类型等属性一致ꎬ且平面位置较差不超过４０ｃｍꎬ埋深较差在允许误差范围内时ꎬ取两侧管线平面位置及埋深的平均值ꎬ进行内业接边处理ꎻ当不满足上述条件时ꎬ则通过外业核查开展跨区接边处理ꎮ

图５　地下管线普查数据接边流程图

针对内业发现的接边位置ꎬ查找多方资料并现场勘测情况ꎬ对于存在接边的位置ꎬ检查现场是否有检修井、管径、管线走向、标志桩、埋深等属性ꎬ保证跨区管线合理接边ꎬ接边发现的主要问题包括:①相邻两区地下管线普查库中存在重复管线数据ꎻ②相邻两区接边区域管线种类不一致ꎻ③接边区域地下管线连接和走向存在疑问ꎻ④相邻两区接边区域管线标高或埋深相３􀆰差过大等４　管线外业抽检ꎮ

管线外业抽检是通过抽取普查范围内部分区域ꎬ对比实际测量数据与原始普查数据的不同ꎬ对整个管线数据库质量进行评估ꎮ主要是根据不同的管线类型和物理条件ꎬ利用包括地下管线开井调查、地下管线仪器探测等多种物探手段实地调查其管线种类、连接关系、埋深、管径、材质、规格、载体特征、电缆条数、管块孔数、权属单位等属性信息ꎮ

综合质量检查方法ꎮ

应管线信息化管理软件系统数据格式及«佛山市地下管线计算机成果数据标准»２０１５版要求ꎬ对各区提交的管线普查成果数据进行数据标准化、数据

计算机检查及三维目视巡图、三维碰撞检测后ꎬ运行程序如图６所示ꎬ统计出佛山市管线的检查结果ꎬ如表１所示ꎮ

图６　管线数据检查软件运行界面

佛山市地下管线普查数据管线检查错误统计表　　　表１

检查项

禅城区高明区

三水区

南海区顺德区规范性

７３７０１１６６５８９６９２０３９２８流向分析１６４９９５６２２３１３９１４１２５１６逻辑性４２５００７９３９

４４３９４６４００４４８８４９计算机自动数完整性３１８４５５１１００５９７１５４６２３据检查

一致性１４１９８１０７４１９３４０２２７１２９０５６重复点线３４１３

８９５１６６１７３８１８８８

管线超长００４５５

５６３

０小计３８７５８５１０００５５１６９７２３９１３０４００８６０

三维碰碰撞数量撞检测(处)

６４３１３

１６３６０

４３１８９

１８３０４０１５２６５９

结合问题点分布位置及佛山市地下管线分布密度ꎬ外业核查全市约３３００ｋｍ２范围的管线数据ꎬ确认抽检区域数据均超出了限值ꎬ与管线数据检查软件检查结果完全一致ꎬ具体抽检区域如图７所示ꎬ其中绿色点号是佛山地下管线普查数据检查问题点ꎬ红色区域均为抽检区域ꎮ最终ꎬ对比外业核查数据与管线数据库的差异ꎬ修改错误数据ꎮ

经本单位质检员对项目内外业成果均进行检查ꎬ

第６期伍超云等􀆰地下管线普查数据入库质量检查方法研究

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认为成果均满足设计要求ꎬ证明普查数据综合质量检查方法具有检查流程合理、内容全面、结果准确可靠、作业效率高等优点ꎬ满足实际应用中作业单位数据检查要求ꎮ佛山市地下管线普查数据质量良好ꎬ成果可应用于后期城市建设发展ꎮ

查方法ꎬ通过对计算机自动数据检查、三维碰撞检测ꎬ辅以外检手段ꎬ有效控制地下管线普查成果质量ꎮ并结合佛山市地下管线普查数据验证了此方法核查的可靠性ꎬ大大提高了地下管线数据检查效率ꎬ保证数据的整体质量ꎬ为其他城市普查数据整合入库提供借鉴ꎮ

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图７　佛山管线外业抽检区域分布图

５　结　论

综上所述ꎬ本文提出了一套普查数据综合质量检

ＳｔｕｄｙｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＤａｔａ’ｓＱｕａｌｉｔｙＣｈｅｃｋｉｎｇｉｎＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ

ｏｆＵｒｂａｎＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＰｉｐｅｌｉｎｅＧｅｎｅｒａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ

(ＦｏｓｈａｎＣｉｔｙＧｅｏｇｒａｐｈｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇꎬＦｏｓｈａｎ５２８０００ꎬＣｈｉｎａ)

ＷｕＣｈａｏｙｕｎꎬＤｉｎｇＸｉａｏｂｉｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｕｒｖｅｙｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｄａｔａｄｉｒｅｃｔｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｂｅｎｅｆｉｔｏｆｔｈｅｆｏｌｌｏｗ－ｕｐｄａｔａｓｅｒｖｉｃｅｔｏｔｈｅｕｒｂａｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬｓｏｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄａｔａｂｅｆｏｒｅｔｈｅｄａｔａｅｎｔｒｙｕ￣ｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄ.Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｕｒｖｅｙｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｄａｔａａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｉ￣ｃｕｌｔｙｏｆｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎꎬａｓｅｔｏｆｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｑｕａｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄꎬｗｈｉｃｈｃｏｖｅｒｅｄｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｒｕｌｅｓꎬｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｍｅａｎｓ.Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｓｕｒｖｅｙｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｄａｔａｉｎｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｓｔꎬａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｔａｑｕａｌｉｔｙ.Ｆｏｓｈａｎꎬｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｑｕａｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｖｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅꎻｃｏｍｐｕｔｅｒｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎꎻｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎻｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ