引灤入津輸水管線數據采集與自動成圖技術

范亞男，鄭二龍

(天津市測繪院，天津 300381)

引灤入津輸水管線數據采集與自動成圖技術

范亞男*，鄭二龍

(天津市測繪院，天津 300381)

隨著我國長距離輸送油、水、氣等資源的管線越來越多，采集這些管線的地理信息數據并進行有效的管理顯得越來越重要。本文以引灤入津輸水管線的測繪為例，利用相關技術，優(yōu)化長距離管線的外業(yè)與內業(yè)工作流程，并研發(fā)數據自動化處理軟件，從而實現高效率的管線成圖與入庫工作。

引灤入津；輸水管線；管線數據采集；自動成圖與入庫

1 引 言

目前我國的長輸管線越來越多，有在城市周邊為機場輸送航空煤油的長距離管線，有為城市水廠輸送淡水資源的長距離管線，有為沿線各城市輸送天然氣資源的長距離管線。這些管線的正常運行直接關系到各個城市的安全與穩(wěn)定。城市的規(guī)劃管理部門及管線的運行管理部門都需要獲得長距離管線的地理信息數據(管線的沿線位置情況及管線埋深等數據)。然而，受傳統(tǒng)作業(yè)方法的限制，目前野外采集管線數據與內業(yè)成圖入庫的工作比較煩瑣且易出錯；并且全靠人工錄入繁多的數據進行成圖和數據入庫[1]，效率較低。本文以引灤入津長距離輸水管線數據的采集及處理為例，采用優(yōu)化外業(yè)采集流程與內業(yè)處理方法，提高了長輸管線測繪的自動化與流程化。

2 項目作業(yè)要求及流程

2.1 作業(yè)要求

引灤入津工程是天津市的重點工程，是解決天津地區(qū)飲用水源問題的重大項目。其測繪目標為該工程中的地下暗渠部分(埋設在地下的管涵)，該暗渠起始于天津北部的薊縣于橋水庫，終止于寶坻的輸水明渠，全長約 35 km，管涵的直徑為 4 300 cm，分3段并排鋪設，占地寬度約 15 m，埋深在 2 m～5 m之間不等，管線的材質為砼，每隔數千米有人孔兼作放氣的地上設施，且每隔數百米有地面范圍指示樁，埋設時間為2003年前后。本次測繪的目的是將此段以地下暗涵形式埋設的管線測繪至地形圖上并入庫。管線相關情況如表1所示。

引灤入津管線情況表 表1

2.2 作業(yè)流程

在作業(yè)中采用優(yōu)化后的后期數據處理方法，即將管線點坐標采集和其屬性采集過程合二為一，在坐標采集中同時規(guī)范屬性采集格式，為后期自動化的數據處理提供條件。優(yōu)化后的作業(yè)流程如圖1所示：

圖1 管線測繪項目作業(yè)流程圖

3 外業(yè)數據采集及編碼方法

3.1 砼材質的引灤入津管線探查方法

對于非金屬材質的暗渠管線，因無法使用傳統(tǒng)的金屬管線探測儀進行探測，所以一般采用明顯點探查法。首先根據埋設的范圍指示樁和地面附屬設施判斷其平面位置；然后結合探地雷達探測方法[2]進行平面位置的驗證，探地雷達方法也可以獲取目標管線的埋深數據；最后準確獲知目標管線的平面位置和埋深。

3.2 基于城市CORS基準站的RTK數據采集方法

基于CORS[3]參考站技術進行GPS動態(tài)定位，不僅使用方便，而且能夠獲取厘米級精度的平面及高程數據，對保證管線點采集的位置精度起著至關重要的作用。項目使用天寶R8數據采集設備，測量點的界面，有點名、編碼、天線高等要素；同時對點名等要素進行賦值，如表2所示。

采集點要素表 表2

表中的點名代表所測量的管線為水源管，編碼代表測量位置的管線埋深，天線高設為桿高。這樣外業(yè)采集的數據就不僅包含了管線點的平面坐標、高程，還有該位置的埋深數據。

4 管線數據處理預處理與自動成圖

4.1 管線數據處理預處理

外業(yè)采集得到的數據解算至地方直角坐標系后一般表達為如表3的格式。

采集點解算后格式表 表3

首先編寫展點程序，將外業(yè)采集的管線點數據展繪至圖中，效果如圖2所示；同時將點的編碼數據(埋深數據)賦予點對象為厚度數據。

圖2 展點數據格式示意圖

4.2 管線數據自動成圖及入庫

通過上述的數據預處理，能夠得到展繪至圖中的點對象數據，點對象中包含其坐標、高程和埋深信息等。本文基于AutoCAD[4]為實現長距離管線數據自動成圖及入庫設計三個功能，首先是讀取已繪制的一段管點和管線的擴展數據繪制新的管點和管線，然后是將管點為設施井的點位進行格式和數據轉換，最后對個別距離過長的管線段進行增加管點的操作，如圖3所示。

圖3 長距離管線自動成圖及入庫程序界面

(1)新加點線功能的實現

新加點線功能需要手工繪制一段目標管線，并將該管線的數據讀入程序中。但對于長距離輸配管線來說，其管徑、埋設方式、建設日期、建設單位、管線材質等信息都是一致的且管點號逐一遞增；這些信息的重復錄入會浪費大量的時間。根據這一特點，項目基于AutoCAD設計的二次開發(fā)程序將這些重復信息的錄入內置于程序中進行，并通過讀取展繪點的特性信息對管點和管線進行屬性的自動錄入和成圖(不再邊對照外業(yè)草圖邊錄入屬性)。實施過程中為先選中起始段管線和管點，然后選中展繪點對象，即可自動繪制出正確的管點和管線。

(2)管點更改為設施井位功能的實現

相比管點，井設施的屬性增加了井底埋深的數據，所以在有限的點位更改為井設施中需要手工錄入井設施的井底埋深。項目程序能夠復制原有管點屬性連同錄入的井底埋深數據一同賦予井符號的擴展屬性，同時刪除原有的管點符號。

(3) 管線段間增加管點的功能實現

首先復制原有管線段的擴展屬性，然后對擴展屬性的數據進行計算得到需增加管點位置的埋深等數據，最后繪制新的管線段和管點。

(4) 管線數據入庫

如圖4所示為使用上述程序繪制的管線圖，圖中管點和管線的擴展屬性均為準確數據，可以快速導出為管線數據庫[5]文件。

圖4 成果管線圖樣式

5 結 論

實踐證明，相對于傳統(tǒng)方法，采用本文技術來繪制長距離管線圖及屬性入庫，可以大幅縮短內外業(yè)作業(yè)時間。引灤入津暗渠管線長度約為 35 km，共3根，需要完成入庫的管線段長度為 105 km，按照 150 m一個管點計算，同時若考慮地面設施及折點，共需管點數約為800個，管線段約800段，按照錄入一個管點和一段管線需要 0.5 min計算，一個操作熟練的技術員則需要約不間斷工作 6 h 40 min。如果使用基于AutoCAD的自動錄入程序進行操作，大約 40 min的時間即可完成所有管線的成圖及入庫工作，效率是手工錄入的10倍。所以對于長距離的管線數據成圖和入庫，使用本文方法和程序可大幅減少重復的操作過程，并能準確快速的錄入屬性數據并生成標準樣式的成果圖。優(yōu)化后的成圖效果對比如表4所示。

成圖效果對比表 表4

[1] 李小謙. AutoCAD圖庫聯(lián)動在城市地下管線入庫中的應用[J]. 城市勘測，2014(1)：77～81.

[2] 王鵬，范亞男，趙言. 探地雷達在城市管線測量中的應用研究[J]. 測繪地理信息，2013(6)：30～32.

[3] 劉榮強，陳彬. CORS在城市供水管線定位中的應用[J]. 城市勘測，2013(5)：146～149.

[4] 郭雷，劉曦燦，劉成寶. AutoCAD VBA在地形圖平面精度統(tǒng)計中的應用[J]. 測繪通報，2011(1)：40～42.

[5] 漆小英. 南寧市城市地下管線數據庫建設研究[J]. 測繪與空間地理信息，2015(8)：81～84.

Luan River-Tianjin Water Delivery Pipeline’s Data Collection and Automatical Mapping

Fan Yanan，Zhen Erlong

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

With the rapid development of the long distance pipelines which transport oil，water and gas in our country，it is more and more important that collecting and managing the geographic information data of these pipelines.This paper based on surveying and mapping of Luan River-Tianjin water diversion project，through using relevant skills，it optimized the work of surveying and mapping for long distance pipelines，and through designing program to deal with the data automatically，the work of pipelines’ mapping and storage was finished faster than before.

Luan River-Tianjin；water delivery pipeline；pipeline data’s collection；Automatic mapping and storage

1672-8262(2017)04-68-03

P209，P208.1

B

2016—12—25

范亞男(1987—)，男，工程師，主要從事工程測量及管線探測等工作。