城市地下管线质检系统的设计与实现

贾 斌，李 昱，李 蕾＊，陶玉明，周自翔，刘文涛

（1.西安市勘察测绘院，陕西 西安 710054；2.西安科技大学测绘科学与技术学院，陕西 西安 710054；3.中煤（西安）地下空间科技发展有限公司，陕西 西安 710054；4.中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610052）

地下管线是铺设于地面以下，用于传输能源、信息或排泄废弃物等的管道（沟、廊），线缆及其附属设施，在城市的规划、管理与建设中有着极其重要的意义与作用[1]。不仅如此，城市的地下管线还有着信息传递、能源输送、排涝减灾、废物排弃等功能，在城市的健康发展与持续运转中扮演着重要的角色，被称为城市的“神经”和“血脉”[2]。实时更新合理准确的地下管线数据不仅有利于相关部门与行业掌握地下管线的应用情况，便于资源的合理有效利用、规避浪费，且便于管线建设的规划设计与成本预算。地下管线数据的检查繁杂琐碎而且耗时较长，通过编程语言设计并实现对地下管线的自动化检查，可以快速、全面地对地下管线数据进行质检，对地下管线数据的质量把控与管理具有重要意义[3-8]。

1 质检系统类型

城市地下管线资料具有多源性、多样性、离散性和时空性等特点[9]，将地下管线不同种类的常见错误进行大类划分，主要包括逻辑关系检查、要素关系检查与数据标准化检查。再将检查大类进一步细分，主要分为管点检查、管段检查、管段坡度与夹角检查、属性一致检查、多通检查、长度异常检查、排水流向检查、坐标表检查、垂直净距检查和自定义检查等10个主要类型。其具体分类情况如表1所示。

表1 地下管线质检系统类型

2 质检系统设计

2.1 总体架构

根据当下城市发展与项目要求，结合项目实践并总结管线数据自身逻辑、规律，设计符合城市地下管线数据质检系统，为市政建设和管理提供辅助决策、咨询服务。该管线质检系统框架参照CJJ61-2017城市地下管线探测技术规程，将整体框架主要划分为数据层、界面层及应用层。其系统架构如图1所示。

图1 地下管线质检系统架构图

2.2 技术路线

论文选取Auto CAD平台作为质检系统开发基础，根据地下管线项目要求，对地下管线数据检查功能模块设计、开发，结合C#作为开发工具，设计完善地下管线质检系统，并将地下管线脚本程序加载到以Auto CAD平台为基础的测绘基础软件中，如图2所示。

图2 技术路线图

2.3 设计思路

2.3.1 系统设计流程

在实际生产作业过程中，运用智能的计算机语言正确并快速地对不同类型的管线数据进行自动检查，并将管线数据检查与快速改动等功能进行快速联动，是其数据检查与修改处理的关键与核心。为提高管线数据检查内业作业效率和简化的修改处理流程，开发地下管线普查数据内业处理系统显得非常重要[10]。Auto CAD软件二次开发的方法多种多样，采用参数化、成组化或者交互式的方法进行相应的自动化工作,可以为软件的高效应用提供有利条件[11]。采用C#语言结合交互式CAD技术，基于AutoCAD2010软件开发平台设计并实现了地下管线数据质检系统。其系统设计流程如图3所示。

图3 系统设计流程图

2.3.2 功能模块实现

地下管线质检系统功能模块是根据该质检系统的10种类型来进行细分，具体操作方法是通过对各类型数据库中的不同管线类别来进行检查，其中管线类别主要有：电力、给水、工业、排水等类型。以管点检查为例，管类检查选择窗口，如图4所示。

图4 管类检查选择窗口

3 质检系统实现

由于地下管线普查数据的检查类型较多，论文在此以属性一致检查、长度异常检查以及坐标表检查为例，进行详述。

3.1 属性一致检查

属性一致检查即检查管线的管点两边管段的属性是否一致，同一管线上的管点与管线属性是否一致。根据系统表中所设置的管点性质名称（一般为材料或孔径），检查管点两端的属性是否一致，若不一致，则提示错误；检查属性的内容包括对管线的平面位置、高程、走向、埋深、规格、性质、材料、权属单位、埋设年代等的检查。此外，还需检查各类管线不同于其他管线的属性值，使其准确性更高。

3.2 长度异常检查

长度异常检查是指在已有的管线长度过长检查的情况下，增加了管线长度过短的检查情况。其中，检查管段三维长度是否大于用户界面设置的阈值，如大于此数值，则提示错误；用户界面默认阈值参数为75 m，用户可根据项目要求自行修改。而管线长度过短检查是检查管段三维长度是否小于用户界面设置的阈值，如小于此数值，提示错误；用户界面默认阈值参数为0.05 m，用户可根据项目要求自行修改，一方面是指没有必要在管线过短距离中设置过多的管线点；另一方面是即使管线过短距离中出现不同功能的2个管线点，如水管的阀门与直通接头自身就有长度，所以呈现于地形图上也是会有一定距离的，因此，管线过短距离的出现是不合理的，其中，三维长度计算公式为：（Z1=地面高程1-埋深1，Z2=地面高程2-埋深2）。而造成管线过短此类错误的原因也是多样的，比如在多定点时，就需要结合管线来删除多余的管点；或在对管线埋深的错误判读时，就需要结合外业的实际情况进行判读与修改。

3.3 坐标表检查

坐标表检查即检查管线坐标表中重复的点号，检查测量数据表中是否存在点号不同且坐标相同的点或点号相同且坐标不同的点，若存在，则提示错误。同时也可对坐标表进行查看、修改、删除等的操作，其具体检查内容主要是在管线数据中定位当前坐标记录的位置，导出点号重复的记录，提供点号查询的工具。

4 结论

随着城市建设的不断发展，地下管线所能提供的管线系统数据也在完整性、准确性、现实性方面有了更高的要求，因此，在地下管线测量中对地下管线数据的检查就显得十分重要。论文针对逻辑关系、要素关系与数据标准化等不同的管线数据检查类型进一步细分，根据其内在判别原则与C#语言和Auto CAD的开发逻辑，实现了地下管线数据检查工具的设计。此研究已应用于呼伦贝尔市中心城区地下管线补测实践中，实践证明，地下管线数据检查工具可以较好地检查实际作业中的问题，提高工作效率，具有很强的实用性。