地上燃?xì)夤艿罃?shù)字化技術(shù)研究

石善忠

上海城市地理信息系統(tǒng)發(fā)展有限公司 江蘇 南京 210000

引言

目前，GIS系統(tǒng)在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配中的技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用，它主要是利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行輸入、分析、編輯、儲存、空間顯示及其屬性的地理資料[2]，建立為燃?xì)夤芫W(wǎng)維護(hù)、規(guī)劃、管線設(shè)計(jì)、管道施工和竣工資料、搶修決策及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)查詢的空間信息庫，實(shí)現(xiàn)方便地進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行調(diào)度及檔案管理[3]。然而，GIS系統(tǒng)中燃?xì)夤艿乐桓采w到地下管至建筑樓宇門口立管出土前，存在立管出土后至樓宇建筑內(nèi)管道和燃?xì)獗鞧IS信息的管理盲區(qū)，因此，需要構(gòu)建樓棟燃?xì)釭IS系統(tǒng)，將每幢樓宇內(nèi)、每個樓層、每個用戶的燃?xì)饬⒐芎腿細(xì)獗斫Y(jié)合起來，打通管網(wǎng)末端的樓棟管道管理盲區(qū)，摸清地上管數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，對用戶用氣安全監(jiān)測和應(yīng)急事故的輔助決策發(fā)揮著重要作用。

1 地上管數(shù)字化處理流程

圖1 地上管數(shù)字化處理流程

2 地上管數(shù)字化技術(shù)研究

2.1 準(zhǔn)備階段

收集地上管設(shè)計(jì)圖、竣工圖等原始圖檔資料，格式DWG、JPG。圖紙上應(yīng)明確標(biāo)注：工程地址、管道走向、口徑、高度、材質(zhì)、長度、燃?xì)獗淼然拘畔ⅰ?/p>

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

不同的原始資料采取不同的處理方式，建議最好收集電子版CAD數(shù)據(jù)。若客戶提供的數(shù)據(jù)格式為JPG，則先通過CAD軟件將圖面中的各類元素進(jìn)行矢量化操作，若客戶提供的數(shù)據(jù)格式為DWG，則跳過此步驟。

在CAD中將上步驟的矢量化數(shù)據(jù)，按照建筑、用氣設(shè)備、報(bào)警裝置、燃?xì)夤芫€、設(shè)施管件、標(biāo)注、引線進(jìn)行提取、轉(zhuǎn)層，并按單根立管或單層平面圖導(dǎo)出為獨(dú)立DWG文件。

2.3 圖形繪制

將處理好的CAD，依據(jù)管道設(shè)施繪制規(guī)則，對管線、設(shè)施管件、建筑、標(biāo)注進(jìn)行隨層繪制，并在0層中繪制圖形外框。

2.4 數(shù)據(jù)建庫

2.4.1 數(shù)據(jù)要素

2.4.1.1 地上燃?xì)饣A(chǔ)數(shù)據(jù)。地上燃?xì)夤芫€基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括網(wǎng)格數(shù)據(jù)、建筑數(shù)據(jù)。

網(wǎng)格數(shù)據(jù)采用自定義的規(guī)則虛擬網(wǎng)格，無實(shí)際地理位置，網(wǎng)格大小為200m×200m。

建筑數(shù)據(jù)指與地上燃?xì)夤芫€相關(guān)的建筑平面數(shù)據(jù)，包括建筑主體結(jié)構(gòu)，如：墻體、樓梯、電梯、門窗等。

2.4.1.2 地上燃?xì)廨o助數(shù)據(jù)。用氣設(shè)備指與燃?xì)獗磉B接的用戶設(shè)備，包括鍋爐、灶具、熱水爐，其中灶具主要包括：中餐燃?xì)獬床嗽?、矮腳爐、單灶、二用灶、保溫爐等。

燃?xì)鈭?bào)警裝置指用于燃?xì)庑孤z測及報(bào)警的裝置，含報(bào)警探頭、報(bào)警電源及報(bào)警控制器。

2.4.1.3 地上燃?xì)鈱I(yè)數(shù)據(jù)。地上燃?xì)夤芫€：按類型分為地上燃?xì)夤芫€、地上燃?xì)夥派⒐堋?/p>

設(shè)施：包括閥門、燃?xì)獗怼?/p>

管件：包括彎管、三通、悶頭、大小頭、補(bǔ)償器、套管、管塞、套筒。

2.4.2 GIS圖層及數(shù)據(jù)字典。

網(wǎng)格（面）：網(wǎng)格編碼、面積、備注。

建筑（線）：網(wǎng)格編碼、地址、總層數(shù)、所屬層數(shù)、用戶數(shù)、對應(yīng)立管編碼、備注。

用氣設(shè)備（點(diǎn)、線）、報(bào)警裝置（點(diǎn)、線）：設(shè)施名稱、網(wǎng)格編碼、對應(yīng)燃?xì)獗怼渥ⅰ?/p>

地上燃?xì)夤芫€（線）：管線編碼、運(yùn)行氣質(zhì)、壓力級制、口徑、材質(zhì)、長度、網(wǎng)格編碼、類別（軸測圖、平面圖）、對應(yīng)立管編碼、備注。

設(shè)施管件（點(diǎn)、線）：設(shè)施編碼、網(wǎng)格編碼、對應(yīng)立管編碼、室號、表號、備注。

標(biāo)注引線（線）：網(wǎng)格編碼、備注。

標(biāo)注文本（點(diǎn)）：網(wǎng)格編碼、標(biāo)注內(nèi)容、備注。

2.4.3 編碼規(guī)則。

網(wǎng)格編碼采用G（網(wǎng)格的英文縮寫）+10位流水號（0000000001-999999999）。

管線編碼采用工程編號+棟號（2位流水號，01-99）+立管號（A-Z，燃1為A，燃2為B，依次類推）+2位流水號（01-99）。

設(shè)施編碼采用設(shè)施簡稱（其中閥門為FM，燃?xì)獗頌镸等）+立管號（A-Z，燃1為A，燃2為B，依次類推）+2位流水號（01-99）。

2.5 屬性勾連

將繪制好的管線、設(shè)施塊等圖形按層批量導(dǎo)出到對應(yīng)的SHP文件中，并對每條建筑、用氣設(shè)備、報(bào)警裝置、燃?xì)夤芫€、設(shè)施管件、標(biāo)注、引線記錄的字段進(jìn)行賦值。

2.6 數(shù)據(jù)整合

綜合運(yùn)用FME軟件工具、Python開發(fā)語句將處理好的管線、設(shè)施、標(biāo)記及建筑圖形進(jìn)行比例縮放、居中偏移、批量復(fù)制等關(guān)鍵操作，自動實(shí)現(xiàn)將多棟、多層地上管圖形存儲至對應(yīng)的網(wǎng)格范圍內(nèi)，且居中顯示。

2.6.1 比例縮放。運(yùn)用FME軟件的AreaCalculator 工具計(jì)算出圖形外框面積S，LenghCalculator計(jì)算圖形外框周長L，再用AttributeCreator工具賦值，a=1，b=-L/2 ，c=S。

利用Python語句，通過求根公式求出圖形外框長寬（x，y），并計(jì)算圖形的縮放比例，分別用網(wǎng)格的長寬200除以圖形外框的長寬，結(jié)果取最小值，即縮放比例=min(200/x，200/y)。

運(yùn)用Scaler工具按縮放比例對圖形外框及框內(nèi)的圖形進(jìn)行整體縮放。

2.6.2 居中偏移。運(yùn)用FME軟件的CenterPointreplacer和CoordinateExtractor工具分別求出圖形外框和網(wǎng)格的中心點(diǎn)坐標(biāo)，再運(yùn)用Offsetter工具按中心點(diǎn)坐標(biāo)差值進(jìn)行圖形的偏移，實(shí)現(xiàn)圖形整體平移至網(wǎng)格范圍內(nèi)，且居中顯示。

2.6.3 批量復(fù)制。運(yùn)用Python語句，通過循環(huán)復(fù)制方式，實(shí)現(xiàn)了多棟建筑的批量復(fù)制，確保了圖形全要素的完全復(fù)制，以及數(shù)據(jù)編碼的唯一性。

圖2 立管改造工程設(shè)計(jì)圖

2.7 數(shù)據(jù)導(dǎo)庫

依托ArcGIS平臺環(huán)境，創(chuàng)建SDE，輸入導(dǎo)入地上管數(shù)據(jù)路徑后獲取導(dǎo)入要素列表，并將列表依次追加到Oracle數(shù)據(jù)庫中。

3 地上管數(shù)字化成果應(yīng)用展示

某個立管改造試點(diǎn)工程，設(shè)計(jì)圖如下圖2，戶型一梯四戶，層高6層，圖中左上角為1層燃?xì)夤艿腊惭b平面圖，左下角為2-6層燃?xì)夤艿腊惭b平面圖，右側(cè)為其中1根立管（燃1）燃?xì)夤艿腊惭b軸測圖，燃1和燃2對稱。

通過3.1-3.6的數(shù)字化處理流程，其中，下圖3為軸測圖，圖4為地上管GIS數(shù)據(jù)的網(wǎng)格存儲，圖中左側(cè)為管線、設(shè)施、建筑及標(biāo)注的圖層列表，底端為打開的各圖層屬性列表，中區(qū)為圖形存儲區(qū)域。該工程按單個軸測圖、單層平面圖的拆分規(guī)則，存放在8個網(wǎng)格中，燃1和燃2分別存放1個網(wǎng)格，1層至6層平面圖分別存放1個網(wǎng)格，其中3-6層平面圖是在2層平面圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行4次復(fù)制獲得。

基于上述地上管數(shù)字化成果，在GIS系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)地上管二維視圖的應(yīng)用展示。點(diǎn)擊某個立管彈出地上管，如圖5。圖中，上端分為而維視圖展示區(qū)，同時(shí)展示軸測圖及對應(yīng)的1層（默認(rèn)展示層）平面圖，若單擊左側(cè)軸測圖某段管道或設(shè)施，右側(cè)平面圖對應(yīng)的管道或設(shè)施也被選中，并同時(shí)高亮展示，實(shí)現(xiàn)二維視圖的聯(lián)動展示，便于地上管展示及應(yīng)用。

圖5 地上管二維視圖展示效果

4 結(jié)束語

論文詳細(xì)闡述了地上管的GIS數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及如何運(yùn)用CAD工具、FME軟件及Python等信息化技術(shù)手段進(jìn)行自動化、批量化的數(shù)字化操作流程，并結(jié)合某個地上管試點(diǎn)工程，快速高效地實(shí)現(xiàn)了該工程的地上管數(shù)據(jù)庫存儲，及GIS系統(tǒng)的可視化展示，為燃?xì)獾厣?、地下一張圖管理提供基礎(chǔ)支撐。