城市小区院落排水设施普查数据质量控制研究

李哲崔健檀继猛 邵士成刘耀辉

(1.济南市勘察测绘研究院，山东 济南250001；2.山东建筑大学 测绘地理信息学院 山东 济南250101)

0 引言

城市地下管线作为城市基础设施的重要组成部分，主要包括给水、排水、燃气、供热、电力、电信、工业及其附属设施等内容[1]。 随着我国城市的快速发展，各类地下管线不断增加，其分布愈加错综复杂，给城市开发建设带来一定隐患，定期进行地下管线普查已成为管线更新维护的一项重要基础工作[2]。 目前各城市主次干道路下的地下综合管网的数据普查及更新入库工作已基本完成，城市管网已开始进入小区院落全覆盖的普查环节。 然而，城市小区院落排水系统错综复杂，尤其是历史年代久远的老旧小区院落，而随着管线逐年老化及管网雨污混接，造成了管网淤堵冒溢、局部区域积水严重、城市河道水域污染等问题频发，给城市相关部门的精细化管理带来巨大困难[3-4]。 因此，开展城市小区院落排水设施普查，可以从生活污水排放的源头，查明排水管线位置及雨水与污水排放关系，为城市水环境治理及生态文明建设打下坚实基础。

目前，针对地下管线的研究主要集中在地下管线发展趋势[5]、问题及对策研究[6-8]、地下管线探测方法及技术流程的研究[9]、地下管线数据库及系统建设研究等方面[10-12]。 在地下管线质量控制方面，专家学者们也进行一定的研究，如齐永良[13]通过分析地下管线采集编辑一体化需要解决的问题，构建了地下管线桌面处理系统总体架构及数据采集作业流程；陶玉明等[14]阐述了地下管线普查工程数据成果制作中的管线数据规范分析、数据处理软件调试与模板文件配置、数据处理与制作、内业质量检查等环节的技术流程；郭鹏等[15]针对地下管线探测中存在问题，结合天津市地下管线信息管理相关规范，设计开发了一个基于Android 平台的地下管线采集系统；陈勇等[16]基于四川省地方标准，建立了数据质量检查规则，并构建了地下管线质量检查系统，并以资阳市为例进行了应用。 相关学者的研究成果已经为地下管线普查工作有序进行及信息化管理提供了一定借鉴，但已有研究主要集中在综合管线，缺乏对于小区院落排水设施普查数据过程检查质量控制的研究。

城市范围小区院落排水设施普查涉及内容繁杂，外业采集数据量巨大，给普查数据的作业过程和质检过程的质量控制带来挑战。 原有通过草图记录并结合外业草图辅助进行内业成图的作业模式，不仅费时费力，更重要的是还会出现遗漏或重复测量管线点问题且无法及时发现，大大降低外业作业环节的工作进度及效率。 同时，面对城市小区院落海量管线数据的过程检查，常规质检方法也无法快速解决工作量大、效率低的问题。 因此，文章针对排水管线普查常规作业和质检模式存在的问题，结合小区院落排水设施普查数据特点，研究了城区小区院落排水设施普查的作业过程和质检过程中的质量控制，以期提升和优化作业过程质量控制及提高质检效率和准确性。

1 项目概况

为解决济南市因小区院落内排水设施不完善造成小清河流域水域污染问题，济南市开展了针对小清河流域内的小区院落排水设施普查工作。 普查对象为济南市中心城区内的历下区、市中区、历城区、槐荫区、天桥区及高新区范围建成区的小区院落，包含生活小区、机关、企事业单位及沿街商铺等终端排水户，其总面积约为800 km2，涉及约6 000 个小区院落内雨水、污水、雨污合流等排水设施的普查工作。

小区院落排水管线普查涉及的内容复杂多样，为了在规定时间内更好地完成由海量数据对作业过程及质检过程带来的巨大工作量，项目需改进普查作业过程数据获取方式及质量高效控制，从而提高工作效率、保证数据质量，为进一步从排水管线的源头摸清排水管线基础数据，实现雨污分流改造方案的精细化设计提供决策支撑。 项目已有的数据:来源于天地图的山东电子地图(http:/ /www.sdmap.gov.cn/)，审图号为GS(2021)3715 号，及济南市排水服务中心的基础市政管网数据。

2 小区院落排水管线普查数据质量控制

2.1 普查项目技术流程

为了更好地完成小区院落排水设施的普查任务，项目作业前先收集与分析测区范围内已有的资料、根据地域特点梳理相关规范并编制符合本项目数据标准及技术设计路线，对研发的软件及程序进行调试及文件配置；再进行具体生产作业及质量检查，保证数据准确入库。 具体普查项目流程如图1所示。 文章重点探讨项目作业过程中及质检过程中的数据质量控制，以期提高生产作业及数据质检的工作效率，为提升排水行业信息化管理水平奠定坚实基础。

图1 小区院落排水管线普查项目流程图

2.2 普查作业过程中的质量控制

排水管线普查数据采集主要包括管线探查和测量。 管线测量数据的采集主要通过济南市连续运行卫星定位服务系统(Jinan Continuous Operational Reference System， JNCORS)及实时动态全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System-Real Time Kinematic， GNSS RTK)获取各物探点的点号及坐标，其精度要求按相关规范规定执行。 管线探测属性信息采集则采用自主研发的管线采集移动端应用软件(即管线采集APP)，可实现无纸化获取各管线物探点属性数据。

将管线采集APP 导出的csv 格式的属性数据与测量设备导出的txt 格式的测量数据通过物探点号进行映射匹配。 基于EPS 地理信息工作站(简称EPS)开发出具备错漏点前置筛查功能的自动化成图插件，实现了数据自动传输及成图，从而提高数据成果的精度及效率，实现了普查作业过程中的高效质量控制，具体工作流程如图2 所示。

图2 普查作业过程质量控制流程图

2.2.1 管线采集APP

小区院落排水设施普查，需要调查的属性项内容繁多、涉及的数据源庞杂，也是整个普查工作中投入人员最多的环节。 为了更好提高作业过程工作效率，依托信息化平台对管线数据进行信息化采集是一种发展趋势[1，13]。 文章重点研究管线普查属性数据采集方式的优化方法，管线采集APP 可从根源上实现数据信息化采集，使作业流程更高效，数据成果更规范。

(1) 管线采集APP 功能

管线采集APP 基于Android SDK 研发，适用于Android 6.0 及以上版本，以矢量电子地图和影像电子地图为底图，并嵌入与项目相关的首级控制网、市政管网资料、普查街区范围等基础资料。 不仅具备管线加(插)点、管点连线、属性编辑、点线删除等基本功能，还具备了管线点实时定位、点号检索、涂鸦、无极缩放等拓展功能。 管线采集APP 软件初始界面如图3 所示。

图3 管线采集APP 初始界面示意图

通过测试和验证，软件功能和界面设计充分满足管线采集阶段的各项需求，并在实时、精准与便捷方面具有极高的应用价值。

随着医院的快速发展，越来越多的医院管理人员开始意识到护理服务质量对于医院发展的重要性。护理服务是构建完整医院结构的基础，护理服务质量影响着护患关系，较差的护理服务质量会使患者产生负面情绪，影响到患者的治疗[1-3]。所以，在医院的发展过程中，护理服务质量必须得到提高，护理管理模式也要得到一定的改变。护士分层级管理模式作为一种可以对护理人员进行有效管理的管理模式，在临床中的应用可以有效的提高护理人员的工作效率，使护理人员可以更好的为患者提供高质量的护理服务。本次研究探讨了护士分层级管理模式在护理管理中的应用，并取得了较好的效果，现报告如下。

(2) 辅助数据调取及叠加

按照常规普查模式进行小区院落排水设施普查，需要提前调取普查区内的街区划分、小区院落范围线、测区内的首级和图根控制点、市政排水管线走向示意图等各种辅助数据，并需随身携带纸质图纸，工作繁杂且效率低。 而在管线采集APP 研发中，已将上述相关资料进行整合并导入APP 中，分层显示不同的数据内容，便于数据有效控制。 外业作业时，每个作业小组(2 ～3 人)可提前在管线采集APP 上调取与本次作业任务相关的辅助数据，并提前存储在不同图层中。 在现场根据需求自主调取某一类或多类辅助数据，做到数据随用随调，并可按需进行数据叠加。 通过图层控制功能，可准确掌握实时位置、普查小区的四至边界、市政排水管网接驳井的初步位置等内容，保证普查数据的精准。

(3) 属性数据标准化采集

在进行数据外业采集过程中，需要利用管线采集APP 现场采集管线的埋深、管径、材质、井盖属性、淤积情况、设施运行状态、所在位置等属性信息，通过数据采集标准化设计，可实现数据按照相关标准进行规范化采集。 软件界面如图4 所示。

图4 必填属性字段提示及常用值默认设计界面示意图

为了提升外业必填属性字段的标识度，管线采集APP 对此类字段进行了重点提示设计，并用*标注。 然而，不同作业组对同一种数据录入时，会出现内容不统一的现象，如铸铁材质的井盖时会出现“铁、铸铁、球墨铸铁”等不同填写方式，运行水位占管径1/2 时会出现“1/2 管、半管、一半”等不同填写方式。 为了防止这种现象出现，管线采集APP 设计中，在所调查字段的选择框内设置了含有该字段备选项的下拉菜单，作业组只需在备选项中进行选择录入，保证数据录入一致性。 同时，也对部分调查项保留手工录入功能。

2.2.2 错漏点前置筛查检查与自动化成图

(1) 错漏点前置筛查判断

理论上属性数据文件与测量坐标文件中的点号应具备一一对应关系[10]。 若发现管线点在属性数据文件中出现而在测量坐标文件中未出现，则证明出现了管线点漏测，此为漏测点；若发现测量坐标文件中的管线点出现了两次以上，则证明该管线点重复测量，即为重测点。 外业测量中通常会出现管线点的漏测和重测问题，现场很难全部检查出来，往往在内业成图过程中才会被逐渐发现，进而会对项目进度造成不利影响。 如何实现管线的漏测点及重测点的前置筛查，成为提高项目整体效率和质量的关键节点因素。 因此，针对该问题，基于Excel VBA 编写了管线点查错程序，通过程序进行判断。 如果判断存在漏测点，则需在第一时间进行外业补测；如果通过程序判断存在重测点，则应先通过程序筛查出正确坐标的管线点号，再删除重测点，从而实现问题管线点的前置筛查判断。

(2) 基于EPS 自动化成图

在管线采集APP 上绘制的电子草图，所有管点、管线均具有属性信息，其必填信息均在数据采集阶段进行了标准化控制，保证点线之前存在固定的拓扑连接关系。 但管线采集APP 中的坐标信息为虚拟坐标，通过错漏前置筛查已确保了同一个管线点虚拟坐标与实测坐标的唯一对应关系。 因此，在成图过程中利用实测采集的所有管线点的真实坐标，全部替换属性数据文件中的虚拟坐标，可实现数据的同步对照匹配，确保其连接关系、管线点号统一。 工作流程如图5 所示。 外业采集的数据完整地自动过渡到EPS 环境中，可保证在EPS 软件内自动绘图正确性，确保数据质量，避免了内业成图中的转录、誊录环节中可能存在的错误，节省了大量的内业作业时间，提高了作业效率及数据质量。

图5 APP 数据在EPS 空间内自动化成图流程图

2.3 普查质检过程中的质量控制

在作业过程中提高数据质量，能够有效规避常规作业流程中的一些风险和存在的问题，而数据质量检查作为普查项目的重要环节，对保证数据质量具有重要作用。 文章针对常规质检模式存在的问题，基于EPS 内置的VB 程序进行二次开发，研发排水管线数据质检程序，通过质检程序和人机交互方法，实现数据的内业全数检查，并对程序检查中发现的疑似问题进行及时标记。 采用定点清除的方法进行全部可疑数据排查核实，可提高外业质检的指向性和数据精度，其工作流程如图6 所示。

图6 外业普查数据质量检查控制流程图

2.3.1 内业全数自动检查及人机交互

(1) 内业全数自动化检查

面对此次小区院落排水设施普查过程中的海量数据，为了更好完成本次普查，依据项目数据标准要求，并结合排水管线特有的空间逻辑关系，基于EPS设计并研发内业全数自动化质检程序，主要设计思路如图7 所示。

图7 内业全数自动化检查程序设计思路图

内业全数自动化质检程序由数据标准符合性检查模块、空间合理性检查模块和数据建库符合性检查模块3 部分组成。

数据标准符合性检查模块主要是针对数据内容的不合理进行检查，如必填项和条件必填项是否有空缺、填写的数据格式与数据字典是否一致等[12，17]。

空间合理性检查模块主要针对排水管线的空间逻辑的不合理问题进行检查，如上游管线的埋深是否低于下游管线的埋深(含同一管线点上游方向低于下游方向)、上游管径是否大于下游管径等不合理问题。

数据建库符合性检查模块主要针对影响数据建库入库的问题，如飞线、多点同名、单点线、管段长度为零、管段超长等问题[18]。

通过内业全数自动化质检程序检查，一般可发现数据中存在的大部分问题，并可返回作业组进行整改，但对于内业质检中不能排除的问题，则应对问题进行全图标注，以备外业质检中进行针对性的核实，如图8 所示。 内业全数自动化质检程序的高效应用，实现了利用有限的人力执行海量数据的全数检查，大大提升了内业质量检查问题发现率及工作效率，形成了数据质检的良性效果。

图8 内业全数质量检查疑似问题点图内标注示意图

(2) 人机交互检查

内业全数自动化质检程序检查，具备很好适应性及高效性，但也存在一定质检盲区，无法完全取代人工内业判读工作，其中需人工判读数据合理性分析的主要有:小区院落普查数据是否都已接入市政连接管线；无法连接成网的、无法判明水流去向的管线是否存在疑点；结合地形图判读是否存在线面冲突、点线冲突；质检程序判断的管段逆流、管点逆流、高程异常点的判读，异常数据坐标、埋深、管径等问题是否有误。

对人工判读过程中仍无法排除的问题点及质检程序标注的疑似问题点，则需以城市街区或片区为单位进行全图重点注记，外业的质检中应重点核查注记的问题。

通过内业全数自动化质检程序检查和人工判读相结合的人机交互内业检查模式，既能够实现高效全数内业检查，又能将有限的人力投入到最佳工序环节，极大提升数据疑似问题的发现率，对于提升数据质量起到关键作用。

2.3.2 外业定点清除式检查

常规的外业质量检查是将数据成果划分为若干批次，再根据规范要求对每个批次的样本量按比例进行抽样检查。 检查内容包括数学精度检查和地理精度检查。 此种质量检查方法面对本次城区小区院落排水设施普查的海量普查数据，需消耗大量的人力和时间，且内业发现的问题无法全部覆盖。 而立足于优先解决内业质检过程中已标定的数据疑似问题点，以定点清除方法对数据疑似问题点进行全部覆盖检查，再对内业全数检查未发现问题的数据按批次划分与样本量比例进行抽检，采用该方法不仅促进了疑点问题的现场核实及解决，较好地解决了传统方法质量检查中问题发现率较低和外业质检效率较低的问题，同时又提升了抽检的比例，使抽检的数据质量更具有所在批次的代表性，极大提升海量数据外业质量检查效率及数据质量。

3 应用效果

3.1 作业过程中的质量控制结果

通过实际生产应用，文章设计的信息化数据采集、自动成图的新型作业模式，与采用纸质草图绘制、内业编图、属性誊录的常规作业模式相比，在效率和质量方面明显提升。 以每个小组每日可进行的外业数据采集和内业数据成图的管线长度作为评价参数，采用新型作业模式可提升组日内业生产效率约10 倍，提升10%的外业生产效率，且能够提升数据的准确率(见表1)。

表1 常规作业模式与新型作业模式相关参数对比表

3.2 质检过程中的质量控制结果

以每个质检人员每日可完成的质检数据量(管线长度)作为评价参数，采用文章提出的人机交互式的内业全数检查、定点清除式外业数据检查的质检控制新模式，与常规质检模式相比，在质检工作效率、问题数据发现率方面均有了较大提升，对比结果见表2。

表2 常规质检模式与新型质检模式相关参数对比表

经过实际工程生产应用及项目验收，文章采用的数据质量控制方法，技术设计合理、操作性强，不仅大幅提升了作业过程及质检过程工作效率，且作业过程和数据成果的各项技术指标均符合相关国家标准和规范要求，保证从源头精准摸清排水管线现状数据，为提高城市规划、管理及建设的科学性提供决策支撑。

4 结语

文章针对城市小区院落排水设施普查外业作业数据繁杂且获取数据量大、质量检查效率低等问题，充分运用信息化技术手段，并结合实际生产及管理的需求，深入探讨了外业信息化数据采集、内业自动成图、内业与外业有机结合的质量控制作业流程及方法，并应用到济南市小区院落排水设施普查项目中。 在作业过程中，通过设计管线数据采集APP，实现管线属性数据信息化采集，提高了工作进程；开发的错漏点前置筛查检查程序及自动化内业成图程序，在确保数据质量的前提下实现了数据同步对照匹配与一键成图。 在数据质检过程中，利用系统化的质检程序、人机交互和定点清除式的外业复核检查，有效控制数据质量，并提升作业效率。 经过实践验证，利用文章提出的城市小区院落排水设施普查质量控制作业流程，不仅较好地解决了海量数据与高效能质量控制之间存在的矛盾，同时也进一步优化了作业过程提升了质量检查过程工作效率及数据准确性，具有较好的应用价值。