论文发表 | 论文范文 | 公文范文
最新公告:目前,本站已经取得了出版物经营许可证 、音像制品许可证,协助杂志社进行初步审稿、征稿工作。咨询:400-675-1600
您现在的位置: 新晨范文网 >> 工程论文 >> 数据采集论文 >> 正文

地下管线数据采集及处理的研究

定制服务

定制原创材料,由写作老师24小时内创作完成,仅供客户你一人参考学习,无后顾之忧。

发表论文

根据客户的需要,将论文发表在指定类别的期刊,只收50%定金,确定发表通过后再付余款。

加入会员

申请成为本站会员,可以享受经理回访等更17项优惠服务,更可以固定你喜欢的写作老师。

摘要:地下管线在校园建设中非常重要。随着校园建设的飞速发展,校园地下管线数据与日俱增,传统的数据处理、存储、维护已经不能满足要求。因此,利用数字测量技术采集管线数据,并采用地理信息系统技术,处理、管理数据势在必行。本文以校园地下管线为例,使用AutoCAD、ArcGIS和ArcEngine高效地完成了以Geodatabase模型为基础的管线数据采集、处理、入库等工作,提高了管线数据的质量,实现了地下管线的动态管理与维护。

关键词:地下管线;地理信息系统;数据采集;数据处理;数据入库

0引言

地下管线是保障校园正常运作的重要基础设施,肩负着信息的传输、能量的输送、废物的排泄[1]等重要任务。随着校园建设的不断深入与发展,地下管线不断增加与更新,管线数据变得错综复杂。地下管线建设需要全面掌握地下管线的分布资料[2],然而实际情况是地下管线资料不齐全、数据格式不一,不能说明地下管线分布情况,管理手段落后,标准不统一,造成在地下管线建设中事故频发,影响校园的发展[3]。为了校园地下管线的可持续建设,搜集全面、完善的管线数据资料势在必行,同时,管线数据的系统管理也变得尤为重要。只有全面、系统地掌握地下管线数据,才能更好地利用地下空间,发展地下管线。随着GIS的高速发展,其技术被广泛运用于地下管线数据的采集、处理、入库、更新和维护等工作,促使资源的共享[4]。地下管线数据是建设地下管线信息系统的基础,考虑地下管线信息系统需要的各种功能(纵横断面),建立完整的地下管线数据是十分必要的[5]。针对地下管线数据的特点,结合Geodatabase表达空间数据的优势,本文以Geodatabase模型为基础,健全了山东理工大学地下管线数据。

1地下管线数据模型

Geodatabase模型是ESRI公司在ArcGIS系列软件中引用的一种全新的面向对象的地理数据模型,结合面向对象、关系数据库的优点,实现了属性数据与点、线、面要素的一体化[6]。本文以Geodatabase模型为基础,结合国家地下管线数据标准[7],设计了地下管线数据模型。校园地下管线种类很多,按照功能划分,其属性结构不尽相同,但在空间上的结构基本一致。在GIS作图中,管点由点要素表示,管线由线要素表示,每一段管线由两个管点构成。管点处可以是检查井、直通、三通等;管线可以是供水管线、供暖管线、供电管线、污水管线等[8]。

2地下管线数据处理

2.1地下管线数据采集

数据采集包括实地调查、仪器测量。实地调查的形式主要为人工记录。记录检查井、管线的属性数据,如检查井内的阀门、构件、深度,井室的长、宽、高,管线的材料、起始端埋深、终止端埋深等信息,再分别填入到点要素、线要素对应的属性字段中。管线数据主要使用全站仪和RTK等仪器获取校园内检查井的坐标、高程。检查井可以确定大部分管线的位置,但是部分管点处并非检查井,有可能是直通、三通等,并不能在地面知晓。因此,在不确定管线走向的地方需要进行地下勘探来确定管线走向。

2.2地下管线数据库

数据的组织方式对后续的工作、系统读取的效率有着深远的影响。地下管线数据以管线种类分别做要素数据集,每个要素数据集都必须有各自的空间参考,再把管点、管线等作为单独的要素类进行存储。2.2.1管线数据属性在新建要素类时,应当为每个要素类配备好属性字段。为了区分管线的种类,管线数据按照其种类使用不同的标识码,如供暖管线数据中管点以RP开头,管线以RL开头。地下管线属性数据库主要包括管点数据表(见表1)和管线数据表(见表2)两种。就不同种类管线而言,表结构基本一致,但也有些细微差别,例如供暖管线含有流向,而供电管线流向是双向的,不含有流向。

2.2.2管点分类对地下管线数据做断面分析时,选取的是一条线要素[9](两个管点的直线连接)。在作图过程中,管线在拐弯处必须打断,拐点处若不是检查井,则必是直通、三通、四通等,在绘图过程中必须要获取其埋深等信息。对于管点属性而言,若该点是检查井,其埋深、构件、阀门等内容可以通过人工调查获取。如果该点是直通、三通,其埋深字段本课题采用其周边最邻近的检查井的埋深属性。

2.2.3管线数据编号规则管线、管点要素在图幅内唯一编号,若管线没有流向,则按照自西向东、由北向南的顺序编辑点、线要素的编号。若管线有流向,则以管线的源为起点顺着流向编号。

2.3绘图

将全站仪和RTK测得的数据导入计算机中形成dat文件,再用南方cass进行展点,并以dxf形式的数据保存。用ArcMap打开所得到dxf文件,将其中的点要素复制到对应的、创建好的要素类中,并将实地调查的内容填入相应的字段中。

2.4拓扑检查

管点与管线间的拓扑处理在管线数据处理中显得尤为重要,这决定管线与管线间的连通性,影响后期几何网络的建立[10]。在管线项目中,拓扑关系规则作用于同一管线要素、管点要素对应的要素数据集上。根据本课题的需求,设定管线数据必须满足的拓扑规则有:1)端点必须被其他要素覆盖(管线端点必须被管点要素覆盖);2)不能自重叠。根据各个项目的要求,可以自主选择拓扑规则。但拓扑规则过多会使得数据的编辑、管理、维护更加复杂,对数据流操作也会产生更大的负担。因此,拓扑规则不应太复杂,适用于自身项目需求即可。在ArcMap中显示红色的区域,即为检测到的拓扑错误,应当给予修正。常见的错误有:1)由于操作不当,在某个点创建了很多点要素;2)线要素与点要素连接时,没有真正连接;3)线要素的转折点必须断开等。拓扑检查尽量每次加入一批数据后检测一次,避免后期做庞大的拓扑工作。

2.5构建几何网络

管线的种类很多,但都是以网状分布的,若建立的文件地理数据库不合理,就会形成一个由上万甚至数量更庞大的节点组成的网络,这是我们要极力避免的。在管线项目中,几何网络主要研究管线的流向,暖气、供水管线是存在流向的,而供电管线的流向是双向的,故不存在流向问题。以供暖管线为例,在其要素类上新建几何网路,根据各个项目的具体要求,可以用简单交汇点、复杂交汇点、源、汇、简单边线、复杂边线等要素描述暖气管线。源和汇在建完几何网络后,要修改对应要素的对应字段,在几何网络分析中设置流向,再在流向中显示箭头即可。一旦管线流向确定,即可编辑管线、管点的编号。在填写上下游节点,起始端、终止端埋深时,本课题采用ArcEngine组件式开发,避免人工填写属性字段。编程思路:首先,遍历几何网络,再判断当前线要素的流向;然后,按照流向类型获取其起点和终点所对应的管点编号;最后,更新管线起始端、终止端埋深等字段。

3结束语

本文介绍了使用全站仪等测量仪器获取地下管线空间位置数据、人工采集获取地下管线的属性数据、使用AutoCAD和ArcMap软件进行数据处理与入库等内容。在入库过程中,使用ArcEngine组件式开发对有规律的字段(如管线的上下游节点)由计算机填写,省去大量的人力。充分利用AutoCAD和ArcGIS软件的优越性,建立基于管点、管线的数据模型,给点、线要素赋予属性、拓扑规则和连通性规则,完善校园地下管线的空间和属性信息。本文不足之处:使用ArcEngine进行字段的处理,未形成系统化的管线数据处理软件。其难点在于,对于不同的地下管线项目、不同种类的地下管线其字段往往是不同的,没有统一的标准。

参考文献:

[1]何江龙,江贻芳,侯至群.新形势下城市地下管线信息化的特点及对策[J].测绘通报,2017(1):12-17.

[2]张志文.城市地下管线数据质检系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2016,39(5):104-106.

[3]韩彦伟,彭靖.探讨利用管线竣工测量成果对管线系统动态维护[J].办公自动化,2014(S1):91-92.

[4]王雅鹏,张喜英.基于Geodatabase的城市地下管线数据模型设计与应用[J].地理空间信息,2016,14(8):84-86.

[5]谢瀚,黄泽纯,汤家法.利用ArcEngine和C-#实现地下管线断面分析[J].地理空间信息,2014,12(4):98-99.

[6]倪志,康停军,古敏聪,等.基于移动GIS的地下管线应用的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2016,39(7):34-35,38.

[7]王兴海,鞠建荣.《江苏省城市地下管线数据标准》的制定与管线分类研究[J].城市勘测,2016(6):146-148.

[8]赵虎川,翟林,廉光伟,等.基于GIS的地下管线资产数据入库检查与更新[J].城市勘测,2013(4):63-67.

[9]魏家玲.城市地下管线探测与管线信息系统设计[D].兰州:兰州交通大学,2015.

[10]杨红艳.基于拓扑关系的燃气管网巡检终端的数据增量更新[D].长沙:中南大学,2012.

作者:胥啸宇;孔维华;田鹏艳;邵卫 单位:山东理工大学

地下管线数据采集及处理的研究责任编辑:张雨    阅读:人次