广州中新知识城地下管线信息化测绘与建库关键技术应用

余星

摘 要：本项目在国家测绘地理行业信息化测绘的大背景下，面向服务，以改变传统数据生产过程为目标，主动进行生产转型升级，面向城市管理、规划设计与地下管线共享建库等多重应用，实现地下管线探查、信息采集、数据建库一体化解决方案，较系统地解决了当前城市地下管线测绘部门面临的若干重大技术问题，提高了测绘部门信息化服务水平。

关键词：地下管线探测 信息化测绘 数据共享 多用途测绘

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0038-02

地下管线信息化测绘与建库关键技术属于城市地下管线探测、信息化测绘相结合的典型应用。该课题在国家测绘地理行业信息化测绘的大背景下，面向服务，以改变传统数据生产过程为目标，主动进行生产转型升级，面向城市管理、规划设计与地下管线共享建库等多重应用，实现地下管线探查、信息采集、数据建库一体化解决方案，系统地解决了当前城市地下管线测绘部门面临的若干重大技术问题，极大地促进了地下管线空间信息化测绘成果在“数字城市”与建设工程设计中的应用和推广，提高了测绘部门信息化服务水平，进而提升城市测绘部门在“数字城市”建设中地位与作用。

中新（广州）知识城项目是由中共中央政治局委员、前广东省委书记汪洋同志与时任新加坡国务资政吴作栋先生共同倡导并亲自推动的中新合作项目，属于国务院颁布的《珠江三角洲地区改革发展规划纲要》（2008-2020年）重点建设项目科学城北区的范围，规划总面积约123平方公里。知识城发展的目标是“按照“吸引高端人才、汇聚高端产业、提供高端服务”的理念，打造成为引领广州、广东乃至中国产业高端发展尤其是知识型经济发展的新引擎、汇聚全球精英的人才高地、国际一流水平的生态宜居新城、中新战略合作的代表项目和杰出典范。”知识城的规划管理、设计以及工程建设对管线数据准确性和现势性的要求非常高。

1 地下管线信息化测绘发展背景

1.1 地下管线信息建设是新型城市化发展需要

城市地下管线數据是城市基础地理信息数据重要组成部分，是“智慧城市”建设重要内容之一。伴随着城市建设日新月异，地下管线设施也在迅速发展，地下管线建设作为城市建设的重要组成部分需要不断进行新建、扩建和改建。管线信息可为管线建设提供良好的设计工作环境，对管线线路合理布局，保证线路畅通快捷，施工简便，节省费用，方便维护管理起着强大的保证作用。完整准确的管线资源信息可为管线建设的优化设计、科学施工提供可靠依据，为管理人员分析管线问题和排除管线故障提供准确的数据，为各类工程的施工减少或避免管线事故的发生。地下管线是城市物质流能源流和信息流的重要载体， 是城市基础设施的重要组成部分，通过城市地下管线探查，建立地下管线信息数据库并开发地下管线信息管理系统对城市的规划、建设、管理安全与发展具有非常重要的意义。城市地下管线测量及管理在城市基础建设中占有越来越重要的地位。

1.2 信息化测绘技术对管线信息化建设提出新要求

信息化测绘体系是我国测绘地理信息工作在实现由传统测绘向数字化测绘转化和跨越之后进入的下一新的发展阶段。国家测绘局颁布的《全国基础测绘中长期发展规划（2006年～2020年）》与《测绘事业发展第十一个五年规划纲要》中明确提出了信息化测绘是我国测绘发展的方向。城市测绘不仅是一个行业，更重要的应是一种服务。信息化测绘体系要解决的关键问题是服务问题，需要增加地球空间信息的表达形式和服务内容，需要我们改变观念，将按规范生产改变为按需生产，需要加强测绘部门与其他学科的集成。信息化测绘最本质的内涵和特征就是实现实时有效的地理信息综合服务，而建立“信息化测绘体系”就是我国测绘在信息化社会中实现这种信息服务的能力建设目标，它相对于我国已建的“数字化测绘技术体系”应该具有几个标志性跨越特征：数据获取实时化、信息交互网络化、基础设施公用化、信息服务社会化、信息共享法制化、技术体系数字化。信息化测绘的本质是服务，测绘生产部门需要技术创新、生产创新，改进现有创新生产管理模式，大力推进信息化测绘体系建设，不断提升测绘服务能力和水平。

1.3 地下管线信息建设迫切需要测绘地理新技术融合创新

20世纪以来，随着先进探查技术、数字化测绘技术和3S技术的发展应用，“内外业一体化”探测技术便成为城市地下管线普查探测的主要技术目标。2003年受建设部委托，由北京市测绘设计研究院等单位负责修编的《城市地下管线探测技术规程》CJJ61-2003发布实施，地下管线探测实现了数据规格的标准化、规范化，数据外业的探查、测绘数据可经过处理计算编辑导入“管线数据处理与智能成图系统”，完成数据建库及管线数据编辑成图工作，并按照要求对管线数据库的数据结构、逻辑性和一致性进行全面自动检查，建立地下管线信息管理系统，如，深圳、武汉、乌鲁木齐、沈阳、石家庄、成都、宁波、厦门（二次普查）等城市均依此进行地下管线普查工作。另外地质雷达、新型管线探测设备等层出不穷，但是相应数据处理后续平台不完善。国外软件产品价格昂贵，远程技术支持，无法适应我国城市空间设施日新月异发展变化需要及其我国不同地区地球物理特征多种分析需要。因此迫切需要基于先进设备，研究相关数据处理平台，融合各种地下管线探测新技术，解决生产中的迫切问题。

2.4 目前面向社会服务与自身数据生产之间矛盾，造成了地下管线空间数据库更新缓慢、更新乏力与城市测量部门疲于数据生产之间矛盾

一是由于城市地下管线分属不同单位建设和管理，其资料分散地分布在城市不同单位和部门管理，由于各专业管线权属单位对资料管理重视程度的差异、获取和存储地下管线信息的方式和标准不同，致使现状地下管线资料具有多源性、多样性、离散性和时空性等特点。二是地下管线信息动态更新程度低，缺少长效机制保证，由于缺少相关的技术标准和法律法规的支撑，以及没有建立地下管线的动态管理机制，真正做到对地下管线进行动态管理的城市很少，导致在管线普查几年后随着城市建设的不断发展，原先建立的系统成为一潭死水，不能发挥其应有的效能成为废物，造成财政投资的浪费。三是需要研究多个数据服务平台与现有城市地下管线空间数据库平台之间关系，解放现有生产力，建立快速动态更新渠道。四是城市地下管线空间数据库更新工作不仅涉及基础空间数据的内业处理，还包括地下管线探测、数据采集、数据再加工等工作，数据生产模式对更新方式的选择也有重要的影响。

3 广州中新知识城地下管线信息化测绘与建库关键技术

（1）本项目详细地制定了《广州市中新知识城地下管线探测标准》《广州市中新知识城地下管线数据库标准》，并实现信息化模板的标准化封装。

本项目系统建立了城市地下管线时空一体化数据模型，包括地理要素编码、符号属性、分层、颜色、时间节点等内容，并面向城市规划设计与地下管线共享建库双重应用实现了数据标准的最大兼容。基于要素语义表述进行符号可视化表达及属性、时间信息的一体化封装，建立了广州市中新知识城地下管线信息模板，并通过符号一体化技术实现制图与GIS建库的一体化和标准化。图1是系统实现平台。

（2）本项目采用地质雷达与GZCORS技术融合，实现管线探测与空间数据采集有机结合。一是采用非开挖深埋管线的探测技术与城市新型管线探测技术研究，并结合地质雷达进行地下管线识别，量取，获得高精度地下管线位置信息与属性信息，实现地下管线信息化数据获取。二是充分利用广州市测量三维精密定位体系，融合管线探测位置信息，获取高精度地下管线空间信息。其核心就在于广州市连续运行卫星定位城市测量综合服务系统（GZCORS）和广州似大地水准面精化（GZGEOID）（如图2所示）。三是通过时间同步系统，获取管线精准采集信息。将生产时间信息统一在基准时间一定的范围内，为将来数据动态更新奠定基础。

（3）本项目实现数据生产与建库管理一体化操作，建立地下管线采集、更新一体化生产体系。一是基于PDA实现地下管线信息现场采集与记录，并与后端数据平台实现无缝衔接，有效保证信息的完整性与容错性（如图3所示）。二是实现GIS建库与数据生产平台无缝集成，基于ArcEngine二次开发，实现了前端数据生产平台和后端数据管理平台之间的无缝集成和衔接，建立了内外业数据生产一体化的作业流程。三是基于ArcSDE+Oracle 10g的空间数据库管理模式，实现了基础地理空间数据图属一体化、历史数据和现势数据的一体化管理。

（4）结合管线三维探测信息，进行管线三维显示技术研究开发，直观显示管线细部特征，方便管线识别与量取。一是借鉴了地质雷达在实际工程中应用和数据处理表现的方法，参照管线探测数据，选取多种数据处理模型，开发各类探测数据分析工具，提取虚拟三维数据，并应用所建立的网格插值算法来构建地下空间显示与模拟。二是基于摄像系统与管道机器人应用，进行多源数据融合分析处理，实现三维管线的显示与判读

（5）本项目实现一套数据多重应用，实现地下管线探查、信息采集、数据建库一体化解决方案。一是基于信息映射与模板控制技术，实现了基于EPS的城市规划设计与地下管线共享建库双重应用，有效减少了数据再加工费用。二是将生产与服务有机结合，并根据作业工序实现过程分工，有效得实现了地下管线大规模作业与生产。

4 结语

“广州中新知识城地下管线信息化测绘与建库关键技术应用”属于城市地下管线探测与信息化测绘相结合的典型应用。该技术的运用很好的实现了外业数据采集与建库管理一体化操作，建立了地下管线采集，更新的一体化体系。极大地提高了地下管线数据采集及数据入库的工作效率，保证了入库数据的准确性，避免了因地下管线属性或数据格式不一致而导致的数据入库返工现象。

该项目成果已在知识城的建设中得到了广泛应用，该系统平台为广州中新知识城地区的规划设计、工程建设提供了详实的地下管线资料，保障了知识城地区地下管网的正常运作。从而保障了人民群众的水、电、通信等各项日常生活的持续和安全。

参考文献

[1] 李德仁.中国测绘学会九届四次理事会学术年会论文集，2007.

[2] 广州市地下管线普查技术规程[M].广州：广州市城市规划局，1995.

[3] 廣州市地下管线普查补充规定[M].广州：广州市地下管线普查领导小组办公室，1997.