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摘要:地下管線在校園建設中非常重要。隨著校園建設的飛速發展，校園地下管線數據與日俱增，傳統的數據處理、存儲、維護已經不能滿足要求。因此，利用數字測量技術采集管線數據，并采用地理信息系統技術，處理、管理數據勢在必行。本文以校園地下管線為例，使用AutoCAD、ArcGIS和ArcEngine高效地完成了以Geodatabase模型為基礎的管線數據采集、處理、入庫等工作，提高了管線數據的質量，實現了地下管線的動態管理與維護。

關鍵詞:地下管線;地理信息系統;數據采集;數據處理;數據入庫

0引言

地下管線是保障校園正常運作的重要基礎設施，肩負著信息的傳輸、能量的輸送、廢物的排泄［1］等重要任務。隨著校園建設的不斷深入與發展，地下管線不斷增加與更新，管線數據變得錯綜復雜。地下管線建設需要全面掌握地下管線的分布資料［2］，然而實際情況是地下管線資料不齊全、數據格式不一，不能說明地下管線分布情況，管理手段落后，標準不統一，造成在地下管線建設中事故頻發，影響校園的發展［3］。為了校園地下管線的可持續建設，搜集全面、完善的管線數據資料勢在必行，同時，管線數據的系統管理也變得尤為重要。只有全面、系統地掌握地下管線數據，才能更好地利用地下空間，發展地下管線。隨著GIS的高速發展，其技術被廣泛運用于地下管線數據的采集、處理、入庫、更新和維護等工作，促使資源的共享［4］。地下管線數據是建設地下管線信息系統的基礎，考慮地下管線信息系統需要的各種功能(縱橫斷面)，建立完整的地下管線數據是十分必要的［5］。針對地下管線數據的特點，結合Geodatabase表達空間數據的優勢，本文以Geodatabase模型為基礎，健全了山東理工大學地下管線數據。

1地下管線數據模型

Geodatabase模型是ESRI公司在ArcGIS系列軟件中引用的一種全新的面向對象的地理數據模型，結合面向對象、關系數據庫的優點，實現了屬性數據與點、線、面要素的一體化［6］。本文以Geodatabase模型為基礎，結合國家地下管線數據標準［7］，設計了地下管線數據模型。校園地下管線種類很多，按照功能劃分，其屬性結構不盡相同，但在空間上的結構基本一致。在GIS作圖中，管點由點要素表示，管線由線要素表示，每一段管線由兩個管點構成。管點處可以是檢查井、直通、三通等;管線可以是供水管線、供暖管線、供電管線、污水管線等［8］。

2地下管線數據處理

2．1地下管線數據采集

數據采集包括實地調查、儀器測量。實地調查的形式主要為人工記錄。記錄檢查井、管線的屬性數據，如檢查井內的閥門、構件、深度，井室的長、寬、高，管線的材料、起始端埋深、終止端埋深等信息，再分別填入到點要素、線要素對應的屬性字段中。管線數據主要使用全站儀和RTK等儀器獲取校園內檢查井的坐標、高程。檢查井可以確定大部分管線的位置，但是部分管點處并非檢查井，有可能是直通、三通等，并不能在地面知曉。因此，在不確定管線走向的地方需要進行地下勘探來確定管線走向。

2．2地下管線數據庫

數據的組織方式對后續的工作、系統讀取的效率有著深遠的影響。地下管線數據以管線種類分別做要素數據集，每個要素數據集都必須有各自的空間參考，再把管點、管線等作為單獨的要素類進行存儲。2．2．1管線數據屬性在新建要素類時，應當為每個要素類配備好屬性字段。為了區分管線的種類，管線數據按照其種類使用不同的標識碼，如供暖管線數據中管點以RP開頭，管線以RL開頭。地下管線屬性數據庫主要包括管點數據表(見表1)和管線數據表(見表2)兩種。就不同種類管線而言，表結構基本一致，但也有些細微差別，例如供暖管線含有流向，而供電管線流向是雙向的，不含有流向。

2．2．2管點分類對地下管線數據做斷面分析時，選取的是一條線要素［9］(兩個管點的直線連接)。在作圖過程中，管線在拐彎處必須打斷，拐點處若不是檢查井，則必是直通、三通、四通等，在繪圖過程中必須要獲取其埋深等信息。對于管點屬性而言，若該點是檢查井，其埋深、構件、閥門等內容可以通過人工調查獲取。如果該點是直通、三通，其埋深字段本課題采用其周邊最鄰近的檢查井的埋深屬性。

2．2．3管線數據編號規則管線、管點要素在圖幅內唯一編號，若管線沒有流向，則按照自西向東、由北向南的順序編輯點、線要素的編號。若管線有流向，則以管線的源為起點順著流向編號。

2．3繪圖

將全站儀和RTK測得的數據導入計算機中形成dat文件，再用南方cass進行展點，并以dxf形式的數據保存。用ArcMap打開所得到dxf文件，將其中的點要素復制到對應的、創建好的要素類中，并將實地調查的內容填入相應的字段中。

2．4拓撲檢查

管點與管線間的拓撲處理在管線數據處理中顯得尤為重要，這決定管線與管線間的連通性，影響后期幾何網絡的建立［10］。在管線項目中，拓撲關系規則作用于同一管線要素、管點要素對應的要素數據集上。根據本課題的需求，設定管線數據必須滿足的拓撲規則有:1)端點必須被其他要素覆蓋(管線端點必須被管點要素覆蓋);2)不能自重疊。根據各個項目的要求，可以自主選擇拓撲規則。但拓撲規則過多會使得數據的編輯、管理、維護更加復雜，對數據流操作也會產生更大的負擔。因此，拓撲規則不應太復雜，適用于自身項目需求即可。在ArcMap中顯示紅色的區域，即為檢測到的拓撲錯誤，應當給予修正。常見的錯誤有:1)由于操作不當，在某個點創建了很多點要素;2)線要素與點要素連接時，沒有真正連接;3)線要素的轉折點必須斷開等。拓撲檢查盡量每次加入一批數據后檢測一次，避免后期做龐大的拓撲工作。

2．5構建幾何網絡

管線的種類很多，但都是以網狀分布的，若建立的文件地理數據庫不合理，就會形成一個由上萬甚至數量更龐大的節點組成的網絡，這是我們要極力避免的。在管線項目中，幾何網絡主要研究管線的流向，暖氣、供水管線是存在流向的，而供電管線的流向是雙向的，故不存在流向問題。以供暖管線為例，在其要素類上新建幾何網路，根據各個項目的具體要求，可以用簡單交匯點、復雜交匯點、源、匯、簡單邊線、復雜邊線等要素描述暖氣管線。源和匯在建完幾何網絡后，要修改對應要素的對應字段，在幾何網絡分析中設置流向，再在流向中顯示箭頭即可。一旦管線流向確定，即可編輯管線、管點的編號。在填寫上下游節點，起始端、終止端埋深時，本課題采用ArcEngine組件式開發，避免人工填寫屬性字段。編程思路:首先，遍歷幾何網絡，再判斷當前線要素的流向;然后，按照流向類型獲取其起點和終點所對應的管點編號;最后，更新管線起始端、終止端埋深等字段。

3結束語

本文介紹了使用全站儀等測量儀器獲取地下管線空間位置數據、人工采集獲取地下管線的屬性數據、使用AutoCAD和ArcMap軟件進行數據處理與入庫等內容。在入庫過程中，使用ArcEngine組件式開發對有規律的字段(如管線的上下游節點)由計算機填寫，省去大量的人力。充分利用AutoCAD和ArcGIS軟件的優越性，建立基于管點、管線的數據模型，給點、線要素賦予屬性、拓撲規則和連通性規則，完善校園地下管線的空間和屬性信息。本文不足之處:使用ArcEngine進行字段的處理，未形成系統化的管線數據處理軟件。其難點在于，對于不同的地下管線項目、不同種類的地下管線其字段往往是不同的，沒有統一的標準。

參考文獻:

［1］何江龍，江貽芳，侯至群．新形勢下城市地下管線信息化的特點及對策［J］．測繪通報，2017(1):12－17．

［2］張志文．城市地下管線數據質檢系統的設計與實現［J］．測繪與空間地理信息，2016，39(5):104－106．

［3］韓彥偉，彭靖．探討利用管線竣工測量成果對管線系統動態維護［J］．辦公自動化，2014(S1):91－92．

［4］王雅鵬，張喜英．基于Geodatabase的城市地下管線數據模型設計與應用［J］．地理空間信息，2016，14(8):84－86．

［5］謝瀚，黃澤純，湯家法．利用ArcEngine和C－#實現地下管線斷面分析［J］．地理空間信息，2014，12(4):98－99．

［6］倪志，康停軍，古敏聰，等．基于移動GIS的地下管線應用的設計與實現［J］．測繪與空間地理信息，2016，39(7):34－35，38．

［7］王興海，鞠建榮．《江蘇省城市地下管線數據標準》的制定與管線分類研究［J］．城市勘測，2016(6):146－148．

［8］趙虎川，翟林，廉光偉，等．基于GIS的地下管線資產數據入庫檢查與更新［J］．城市勘測，2013(4):63－67．

［9］魏家玲．城市地下管線探測與管線信息系統設計［D］．蘭州:蘭州交通大學，2015．

［10］楊紅艷．基于拓撲關系的燃氣管網巡檢終端的數據增量更新［D］．長沙:中南大學，2012.

作者：胥嘯宇；孔維華；田鵬艷；邵衛 單位：山東理工大學