基于GIS 的地下管线数据更新系统

李希 LI Xi

（广州市城市规划勘测设计研究院，广州 510060）

0 引言

地下管线系统作为城市基础设施的重要组成部分，包括供水、排水、天然气、通信等多个领域，其升级和有效利用在城市化进程中显得至关重要。不仅可以支持城市基础设施的决策制定，还为智能城市建设提供了必要的信息支持。因此，如何高效整合不同类型的管线数据、实现地下管线数据的及时更新，以提高管线系统的管理效率和数据利用价值，已成为当前地下管线数据管理领域的核心挑战。

本文基于地下管线数据信息化管理的需求，以现有GIS 技术为基础，采用空间数据模型（gdb）作为核心数据模型，并行开发管线数据录入模块、管线数据转换模块以及管线数据库检查模块，构建了一个全面的地下管线数据更新系统。本系统提供了多项关键功能，包括管线数据字段的扩充和升级、字段类型的转换、属性的标准化、数据库格式的转换、管线数据的录入、数据完整性的检查和属性合法性的验证，以满足管线数据信息化管理的需要，用于管线数据的自动化处理和更新。

1 系统设计

1.1 融合GIS 的管线数据更新系统

地下管线数据更新系统基于现代地理信息系统（GIS）技术，结合数据库管理系统，构建了一个综合性的管线数据信息管理、统计与分析的系统。该系统旨在对给水、排水、燃气、电力、通信、热力、工业、石油、垃圾真空、综合管沟等10 类管线数据进行数字化录入、更新和检验，并结合管线空间数据与属性数据，实现管线网络的2D 数字化。系统基于C#Arcengine10.2 进行构建，为满足管道数据部门和专业领域研究人员对多源异构地下管道信息的管理需求，结合了gis 数据矢量化技术与Microsoft.NET 网络服务平台，实现系统的整体构建，为管线数据的更新和决策提供了强大的工具和支持。

在地下管线数据管理中，针对不同数据模型进行比较，本系统选择空间数据模型（gdb）作为主要的数据模型。首先，空间数据模型适合记录地下管线的地理位置信息，可以精确表示管线的坐标、形状和位置关系，为地理信息查询提供了强大的支持。其次，空间数据模型允许进行空间查询和分析，例如，查找特定地点的管线、计算管线之间的距离等。采用空间数据模型可以将地理位置数据与属性数据有效整合，实现对地下管线数据的全面管理和分析，相对其他数据模型，能够更好地管理地下管线数据，实现地理位置数据和属性数据的高度整合。此外，利用空间数据模型进行地理信息查询和分析，能够更好地支持城市管线设施的优化决策和智能城市建设。

1.2 系统架构设计

地下管线数据更新系统整体架构涵盖五个关键层级：基础支持层，数据资源层，功能服务层，展示层，用户层。基础支撑层作为架构的底层，为整个系统提供了必要的设备和平台支持，确保系统的稳定运行。数据资源层在此基础上构建了一个高效的管道信息库，以满足数据服务的需要。系统的核心在于功能服务层，通过各种应用功能，包括数据录入、数据格式转换、数据检查等功能，实现了管线数据的更新与管理。展示层则将管线数据和系统功能以直观的用户界面呈现，使使用者能够轻松地浏览、查询和分析管线数据。用户层作为架构的顶层，是系统的使用者，包括城市规划师、管线维护人员等。通过这五个层次融合，GIS的管线数据更新系统得以以高度可控的方式，满足地下管线数据管理的复杂需求。系统的总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构示意图

2 系统实现

本系统使用Arcengine10.2 作为开发平台，以C#作为开发语言，基于.Net Framework 4.5、ArcGIS 10.2 for Desktop 和ArcObjects SDK for ArcGIS 10.2 进行二次开发，系统支持Windows 兼容相关硬件平台，要求内存不低于8G，CPU 不低于2.2GHz，存储空间32G 以上，系统包含管线数据采集、管线数据升级与数据格式转换、管线数据录入与动态更新、管线数据检查等功能，如图2 所示。

图2 地下管线数据更新系统构成

2.1 管线数据升级与数据格式转换

目前各类管线数据存在不同格式数据的升级与转换需求，然而采用现有的软件工具进行数据转换往往存在转换操作繁琐，工具适用性低，适配度也不高的问题，因此本系统针对此方向进行了优化改进，数据升级与格式转换界面如图3 所示，具体功能包括以下几点：

图3 管线数据升级与数据格式转换功能区

①标准转换：对mdb 数据属性字段进行升级转换，在系统界面完成字段扩充以及字段映射。

②格式转换：地理信息数据库不同格式间进行批量转换。包括mdb 数据转换shp 数据，mdb 数据转换gdb 数据，以及表格文档excel 文件转换gdb 数据等功能。

③数据清洗：对各图层属性信息进行字段删改，过滤错误和冗余数据。

④自定义配置：创建字段属性配置模板文件，可根据需求自定义设置。包括字段名称、字段别名、字段类型和字段长度的调整。

2.2 管线数据录入与动态更新

管线数据录入与动态更新环节主要进行多种数据源的整合和归一化处理。第一种数据录入方式是通过图形用户界面，操作人员手动输入管线数据，其中包括管线的几何属性（如长度、直径、材质等）以及相关的属性信息（如用途、年限等）。另外，也可以采用外业调查表录入方法，通过专业人员在实地进行调查和采集完成调查表，然后将数据经过转换导入到管线更新系统中，以确保数据的准确性和一致性。

管线数据录入与动态更新的属性编辑功能区与属性修改结果视图分别如图4、图5 所示。在属性编辑功能区中，字段列为待编辑的字段，用户通过编辑框填写或选择该行对应字段修改后的值，对应关系表格编辑完毕后，再点击执行修改按钮，开始根据表格内容批量修改选择集中的要素。修改的结果反映在结果视图中，包括本次修改的数据源、图层、选择集要素数量、修改内容以及修改状态。

图4 属性编辑功能区

图5 属性修改结果视图

外业调查表录入方法要求数据具有与表格可匹配的字段与值。在关联修改功能区（图6），用户可以加载特定格式的表格并通过下拉选择框设置待修改的图层和匹配字段。通过“配置”按钮，用户设定表格标题名与GIS 字段名的一一对应关系。执行关联修改后，系统会逐行从表格读取信息，根据匹配字段在GIS 数据中查找并更新相应的要素属性。修改结果会在表格的“录入状态”列中显示。此外，用户也可以选中表格中特定行的数据，执行针对该行信息的关联修改，并在完成后查看或回退修改结果。

图6 关联修改功能区

2.3 管线数据检查

管线数据检查功能区如图7 所示。属性合法性检查主要验证管线属性的范围和取值是否符合标准，避免错误数据的分析和应用，现有的软件工具进行数据检查往往存在操作繁琐、耗时长、适配度不高的问题，因此本系统针对此方向进行了改进，具体功能包括以下几个方面：

图7 管线数据检查功能区

①录入管线数据必填项检查：主要是针对属性表中必填项字段进行非空与空白值的检查，确保必填字段无误，输出建议值。比如“入库时间”未填写或者为空白，系统就会给出错误提示此处为空值并且输出此要素相关信息。

②值域检查：针对管线数据的相关字段的值域进行审查，对管线类型进行判断分析，判断所属管线类型，设定不同字段对应不同的值域，检查录入数据是否在此字段的值域范围内并且输出相应的检查结果。例如对于人工填写字段“基础形式”的错误信息输出为：错误管线的ID 号、检查项内容、ObjectID、FGUID、错误管线的起点号、终点号。错误信息包含字段名称、错误值是否人工填写，值域是否超出范围，填写字段的建议值。

③时间格式检查：设定时间格式为YYYYMMDD，判断相关字段是否为此格式结构，并且包含将其他时间格式（“YYYY 年M 月D 日”“YYYY -M -D”“YYYY/M/D”“YYYY 年M 月”“YYYY-M”“YYYY/M”）数据转换为规范要求格式（具体到哪天用“YYYYMMDD”、具体到哪月用“YYYYMM”）的程序并且输出建议值。例如建成年月填写“2022/1/4”输出的错误信息为：“字段：建成年月值：2022/1/4，填写时间格式错误，建议值：20220104”。

3 结束语

本研究充分考虑地下管线数据信息化管理的实际需求，综合应用现代地理信息系统（GIS）技术、数据库管理技术，成功构建了基于GIS 的地下管线数据更新系统，以满足不同类型管线数据的复杂管理需求。整体系统通过整合C#、Arcengine10.2、文件地理数据库等关键技术，实现了包括管线数据采集、录入、更新、格式转换、数据检验在内的多项功能。本系统提供了强大的数据处理和分析能力，满足了城市规划师、管线维护人员等专业人士的实际需求，使得管线数据得以直观呈现和深入分析，为未来城市基础设施管理数字化转型升级、地下管线数据有效管理、城市基础设施智能化发展提供了实质性支撑。