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管网数据内外业一体化采集新模式探索

分类:
行业新闻
2020/07/28 15:07
【摘要】:
管网是城市公共基础设施的重要组成部分,如何快速及时地获取、维护更新管线信息是城市管理的基础内容之一。本文通过分析当前城市管线数据采集工作存在的问题及研究现状,创新提出了一种管网数据内外业一体化采集新模式,并进行了新模式的探索与应用实践。实践证明:该模式有效减少了作业工序,提高了管线数据采集效率与质量,实现了内外业一体化,能够很好的满足城市管理中管线信息及时获取更新的需求。

摘要

管网是城市公共基础设施的重要组成部分,如何快速及时地获取、维护更新管线信息是城市管理的基础内容之一。本文通过分析当前城市管线数据采集工作存在的问题及研究现状,创新提出了一种管网数据内外业一体化采集新模式,并进行了新模式的探索与应用实践。实践证明:该模式有效减少了作业工序,提高了管线数据采集效率与质量,实现了内外业一体化,能够很好的满足城市管理中管线信息及时获取更新的需求。

关键词:管网,内外业一体化,管线数据采集

01 引言

管网是现代化城市的重要基础设施,也是企业生存发展的大动脉。面对错综复杂的城市管网,全面查清各类管网现状,快速精确的获取管线数据,掌握管网基础信息情况和存在的事故隐患,是现代化城市可持续发展和有效应对突发灾害的重要保证。

近年来各城市不断出现的管线事故已经使城市管理者越来越认识到准确现势的城市管线空间数据对于城市建设及管理的重要性,这也加快了获取和应用管线空间数据的步伐,尤其是对于管线空间数据的快速采集和更新服务需求日益显现[1]。

目前国内管线数据实时采集和编辑常用的作业模式为内外业分离方式:外业通过测量设备记录位置,利用草图记录管线信息,然后内业进行记录信息的手工录入,经过记录数据和草图的合并处理完成数据入库及成图。这种作业模式需要作业人员白天外业,晚上加班处理成果,不仅工作量大,程序繁杂,劳动强度高,而且难以保证数据的时效性、准确性和可靠性。

因此,国内诸多专家学者纷纷开展了管线数据采集新作业模式的研究和探索[2-6],意图通过一种新的作业模式来解决传统方式存在的弊端。但是,当前这些模式主要还处于理论研究阶段,真正落地实施较少。针对当前研究现状,本文提出了一种管网数据内外业一体化采集新模式,实现从数据采集、成图、审核到入库流程的一体化操作。目前,该模式已在多个单位企业开展了应用实践,并得到了用户的肯定。

02 管网内外业一体化采集新模式探索

本文对管网内外业一体采集入库新模式的探索,旨在通过结合平板电脑等智能手持终端与高精度定位仪(RTK、全站仪),以独创的业务应用模式打破传统的“外业采集+内业处理”的方式,解决传统数据采集工作内外业分步处理、现场核实困难、精度难以保证、入库流程繁琐等问题,实现数据“采集—成图—审核—入库”一体化操作,有效降低人力及时间成本,显著提高数据采集工作效率,保障数据的现势性和准确性,为后续信息化系统的建设提供完善的数据基础。管网内外业一体采集入库新模式的工作流程如下图1所示:


图1 工作流程图
2.1 元数据配置:采集工程数据结构与原始管网数据结构保持一致

 

不同行业乃至同一行业中不同的企业的管网数据结构都不尽相同,数据采集更新过程中将涉及到与原始数据的对接,因此在进行管网数据采集之前,应该先了解原始的数据结构,在后续数据采集过程中与原数据结构保持一致。因此,笔者认为在管网内外业一体化采集的新模式中,将重点设置元数据配置功能,实现对采集工程数据结构的灵活配置,使采集更新的数据结构与原始管网数据保持一致,为后续采集数据快速入库奠定良好的基础。

2.2 融合采集:空间、拓扑、属性及多媒体信息同步采集与关联

当前,传统模式下空间信息主要是外业操作过程中通过测量设备进行记录;拓扑及属性信息主要是通过现场绘制的草图进行记录,在内业过程中对外业提交的多类型记录进行人工处理,这种作业模式程序繁杂,劳动强度高,而且难以保证数据的时效性、准确性和可靠性。对此,笔者认为,为了消除在外业转内业过程中出现的不必要的信息错误,应当尽可能在外业过程中实现空间、拓扑及属性多类信息同步采集录入工作。

1.管网设备经纬度、高程等数据的自动采集

智能手持终端通过对接高精度定位设备(RTK、全站仪)实现对管网设备的定位采集,获取到管网设备的经纬度坐标、高程数值,可通过内置转换算法实时将经纬度坐标转换为平面坐标,并且水平精度和垂直精度能够达到误差范围之内。

2.管网设备属性数据的快捷录入

智能手持终端能够提供丰富表单选项进行管网设备属性数据的快速录入,包括管点类型、管点特征、埋深、附属物等信息。

3.管点间自动连线,即时形成管网拓扑关系

智能手持终端支持对采集到的管点进行自动连线和手动连线,即时形成管网拓扑关系。当完成相邻管点的属性信息录入操作后,系统将自动将两点连接为线段,免去了人工手动连线的操作;同时,还可录入该管段的属性信息,包括材质、口径等信息。

4.外业现场多媒体数据与设备实时精准关联

在外业过程中,对管网设备的现场多媒体数据的采集工作也十分重要。传统模式中,通过手持端拍摄的照片、视频等多媒体资料无法及时与管网设备进行关联,只能通过时间顺序进行模糊匹配,准确度较低。对此,笔者认为应当在外业测量和采集属性信息时,对管网设备进行拍照并实时挂接,形成管网设备与多媒体信息的精准关联,提高设备多媒体数据采集的及时性、有效性。

2.3 现场成图:外业对采集数据实时生成管网矢量图

现场人员在外业操作过程中,需要经常查看已采集数据情况,以了解当前工作整体情况,并对采集数据进行检查,而传统的工作模式中,现场人员只能看到管网设备的单点信息,无法以全局的角度进行审查,从而导致无法及时发现错误情况。对此,笔者认为在外业过程中,手持终端系统应能够及时根据已采集数据形成管网矢量图,使用户能够方便地进行查看,实现自然缩放,对管网数据进行全面检查;同时,当发现错误时,可直接在手持终端系统上进行属性信息修改以及拓扑关系修改。

2.4 快速入库:与GIS系统对接审核后即可入库

传统模式中,当完成外业采集工作后,将形成excel点表、纸质草图以及其他文本资料,内业人员将在AutoCAD软件中基于这些资料将管线测量的位置进行展点,并利用草图进行属性数据及拓扑关系的录入。由于传统模式中,内业与外业的分隔,导致数据入库的时效性较差;同时,又由于进行内外业处理的人员不同,导致对采集数据信息获取的准确性也大打折扣。因此,笔者认为,在现场采集完数据后,可通过智能手持终端上的系统生成并提交小型GIS数据包文件至桌面端管网编辑软件,通过数据检查与审核后,即可实现快速入库。

03 应用实践

孝感市自来水公司于2016年率先采用内外业一体化采集方式进行了全市供水管线空间数据的采集工作,截至目前两年多时间,管线数据由原来的177公里增加至639公里,合计增加462公里管线数据,为企业节省了一大笔探测费用。

孝感市自来水公司利用平板电脑和RTK相结合的“内、外业一体化”的采集模式,由外业人员利用RTK及蓝牙连接的平板电脑,对管网经纬度进行测量,外业测量过程中平板电脑自动成图,使用下拉菜单设置管线属性信息。数据从平板电脑传至内业人员时,已经生成了带有经纬度坐标及属性信息的管线图。内业人员只需要简单检查数据是否存在错误(属性检查、空间检查、拓扑检查),即可一键录入GIS数据库完成数据的更新维护。

04 结语

本文针对当前城市管网数据采集管理现状,提出了一种管网数据内外业采集更新一体化的新模式,并应用于孝感市自来水公司供水管线资产普查,取得了令人满意的效果。通过此种新模式进行管网数据采集,打破了传统内外业分离数据分阶段采集、入库模式,实现了管网数据从采集、成图、审核到入库更新的一体化流程操作,简化了中间作业环节,有效降低了人力及时间成本,显著提高了数据采集的工作效率,保障了管网数据的准确性和现势性,取得了良好的经济效益和社会效益。


图3-1 2016年9月管线数据图

图3-2 2018年10月管线数据图


但是此种模式下外业人员工作量较大,工作时间较长,受外界因素(环境、气候等)影响比较大,对于工程范围大,工期紧,精度要求低的项目此种模式就显得捉襟见肘。因此,未来还需要进一步探索一种更加高效、更加完美的管网数据采集模式。

 

参考文献
[1] 范娟娟, 鞠建荣. 基于Android的管线移动采集更新系统设计与实现[J]. 城市勘测, 2016(1).

[2] 刘志华. 内外业一体化探测技术在地下管线数据更新中的研究及实现[C]// 2015年非开挖技术会议. 0.

[3] 郭鹏, 夏吉祥, 王超. 基于Android平台的地下管线数据移动采集软件设计与实现[J]. 地理信息世界, 2014(2):74-77.

[4] 尹志永, 沈飞飞, 徐运, et al. 基于IPad的管线数据采集系统设计与应用[J]. 测绘与空间地理信息, 2013, 36(3):83-85.

[5] 刘烜. 基于PDA的移动GIS城市供水管线数据采集[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2015, 5(24).

[6] 常洲, 戴相喜, 王华峰. 地下管线内外业一体化探测技术研究及实现[J]. 测绘通报, 2011(7):50-53.