CN103699634A - 一种一站式管线探测的数据建库方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一站式管线探测的数据建库方法，包括以下步骤：步骤1：导入底图资料到GNSS手薄中，并进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围内；步骤2：采用GNSS手薄，记录管线属性数据，获得空间信息；步骤3：对属性信息和空间信息进行处理，并将所述管线数据绘制成图，得到完整的管线数据；步骤4：对管线数据进行检查和修正；步骤5：将管线数据导出为符合GIS管线信息管理系统入库要求的中间数据格式文件。本方法在现场可同步完成探查、测量、数据处理工作，在手簿上实现了属性建库、数据成图，并可与地形数据叠加，从而实现探查、测量、数据处理一体化的一站式数据采集及建库。

Description

一种一站式管线探测的数据建库方法及系统

技术领域

本发明涉及一种一站式管线探测的数据建库方法及系统。

背景技术

传统的管线探测数据建库方法

管线探测是指在非开挖的情况下，利用特定设备探测地下管线的走向与埋深，测量坐标后绘制成图，实现可视化地图管理。此过程融合了物探、调查、测量、数据处理、GIS等技术和方法。物探、调查的过程一般称为探查，不仅确定地下管线的走向与埋深，还要调查管线的材质、管径等属性特征，测量过程用于确定管线的平面位置坐标与高程，数据处理过程用于将探查、测量的结果处理成包含属性信息的GIS数据库，最终服务于城市的管线管理。

1)探查

由于探查、测量、内业数据处理需要分工协作，探查阶段需要对管线构筑物和附属设施等管线点进行探查定位，制作标记，手簿(可以是纸质表格，有也可以是PDA电子手簿)编号，地面刷号，手簿记录管点、管线属性信息(包括埋深、材质、管径、沟截面宽高等)。手簿编号，地面刷号是为了后续管点测量的编码对应。探查手簿交由内业处理，如果是纸质记录，则需要录入管点信息(编号、特征)，以及由管点组成连接关系的管线信息；如果是电子手簿，则需要将电子手簿导出，经过这个过程处理，建立探查库。探查所用的设备技术包括管线探测仪、PDA电子手簿、纸质手簿。

2)测量

管点测量阶段将依据国家规范及行业规范作业要求对地面探查标记进行测量(测量同时，录入对应的管点编号)，测得三维坐标，导入计算机后，建立测量库，以管线点编号为索引和探查库形成对应关系。测量可使用的技术包括GNSS(全球导航卫星系统)设备和技术。

3)数据处理

探查过程后期和测量过程的后期已经包含了部分数据处理过程，这里不再叙述，重点在后期成图和成果输出。因为探查库包含了除去坐标之外的全部信息，而测量库包含了坐标信息，利用管点编码这个共同特征，将二者进行合并处理，就建立了包含管点坐标、管线连接关系及属性的管线数据库。这个数据库一方面满足成图需要，另一方面满足GIS建库需要。

利用管线数据库进行空间化转换处理，即可在制图工具里或在GIS系统里呈现管线地图，达到可视化管理的目的。数据处理一般借助PC计算机及相关工具进行。

4)管线管理

利用GIS对管线数据库进行管理，将进入用户的管理范畴。

5)动态更新

随着城市建设的发展，新建管线、改造管线需要GIS系统能够及时做到入库、修改，实现动态更新，才能保持管线数据库的现势性，才能发挥GIS在城市规划、建设、管理中的作用。要实现动态更新，就必须前三个步骤，因为坐标等信息的获取必须要到现场，经过专业的处理过程才能建立。

2、对传统管线探测数据建库方法的分析

城市地下管线探测经历了20年，伴随着软硬件技术的提高，管线探测的数据处理工艺经历了多次变革。探查记录方式由外业现场的纸质手簿记录逐步向纸质与电子手簿混合记录过渡，测量手簿基本采用数字化，这种探查与测量分开施工，后期再进行内业数据处理的模式是业界的普遍模式，实施了很多年。

这种探查、测量、数据处理分工协作的模式，在人员、时间上是分离的，不同人员、不同时段的判读、处理容易造成误差的产生，所以，在项目实施中，质检、修改将花去很多时间和精力。这些问题可以总结为以下几点：

1)手工纸质记录维护难度大、可追溯性差。

由于纸质记录的局限性，当数据量增大时，对图纸记录维护和查询将变得越来越来困难，如果因数据量大未及时进行处理，势必造成问题隐患或错误，则重号、错连、漏入等人为出错几率会直线增加。

2)建库过程长，出错几率大。

现有的管线普查流程可以看出，由外业管线探测到内业建立数据库，中间环节多，人为干预多，有时涉及不同人员、不同工序的协同工作。在不同人员，不同工序的影响下，加大了的数据出错的几率。

3)工作效率低。

外业采集的管线属性信息，需要逐一录入到计算机中建库处理，为防止人为录入错误，需要进行核对。这无疑增大了作业人员的工作量和劳动强度，导致工作效率低下。

这种模式虽然也有内外业一体化，但这个一体化是指内业数据处理与项目一起在现场完成所有工作，工序和时间仍然是分开的。

这种模式适合专业的管线探测队伍，它可以根据工艺的要求，建立不同的岗位，分工处理，实现管线探测的成果要求。但是对于管线的权属者、管理者而言，由于目标的不同，它的主体业务是运营、管理管线，而不是探测管线，没有人力和技术去处理这个业务，不能做到后期动态更新。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种将探查、测量和数据处理集合处理，并且实现实时更新的一站式管线探测的数据建库万法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种一站式管线探测的数据建库方法，具体包括以下步骤：

步骤1：导入底图资料到GNSS手薄中，并进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围内；

步骤2：采用GNSS手薄，记录管线属性数据，获得空间信息；

步骤3：对属性信息和空间信息进行处理，并将所述管线数据绘制成图，得到完整的管线数据；

步骤4：对管线数据进行检查和修正；

步骤5：将管线数据导出为符合GIS管线信息管理系统入库要求的中间数据格式文件。

本发明的有益效果是：可现场同步完成探查、测量工作，在GNSS手簿上实现了管线属性录入、坐标数据可视化成图，并可与地形数据叠加，从而实现探查、测量、数据处理一体化，一站式采集；采用GNSS定位技术、移动GIS平台和移动互联网技术，将原本分步实施的探查、测量、数据处理工序一次性完成，并在现场对实地管线予以核查，实现管线数据的一站式快速采集、建库；利用中间标准数据格式(SHP、MIF／MID、MDB点线表等)，建立与GIS平台系统的对接，实现数据入库和动态更新。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括步骤0：获取GNSS空间坐标系统到被测区域坐标系统的转换参数。

进一步，所述步骤0中获取的坐标系统转换参数可采用测量方法获得或直接获得。

进一步，所述管线属性数据包括管点特征、管线埋深、材质、管径、沟截面宽高和构成管线的连接关系。

进一步，所述GNSS设备采用RTK实时动态载波相位差分技术获得定位空间信息。

采用上述进一步方案的有益效果是采用RTK实时动态载波相位差分技术可获得厘米级定位精度的定位信息，具体实施过程可采用连续运行参考站模式(包含已经建立的一个或多个连续运行的基准站，提供差分定位服务；测量只需移动站观测，通过网络接入参考站获得差分后坐标)或者1+n模式(包含一个基准站和n个移动站，基准站一般是临时架设的，它们之间一般通过电台通讯，工作范围有限，差分方式与参考站相同)进行。

所述步骤3中对属性信息和坐标信息进行的处理包括加点、加线和加辅助线等GNSS手薄功能。

进一步，所述步骤5在将管线数据进行数据导出的具体方法为：将GNSS手薄的管线数据导出为SHP、MIF／MID或MDB点线表中间GIS格式，并复制到计算机中，形成文件数据，实现数据导出。

创新点：

①集成GNSS定位技术、移动GIS平台和移动互联网技术在GNSS手簿中；②作业时，将管线信息录入GNSS电子手簿，自动编码，减少工序，降低工作强度；③同时，GNSS定位测量，利用CORS或单基站差分，获取高精度测量坐标数据；④现场利用连接关系生成管线图形；⑤图库互查，现场检查、修正；⑥将探查、测量、内业集成于一体，实现管线数据的一站式快速采集、建库；③利用中间标准数据格式(SHP、MIF／MID、MDB点线表等)，建立与GIS平台系统的对接，实现探测数据的入库和动态更新。

采用移动GIS技术进行数据采集的优势：

移动GIS系统在地下管线普查中的应用，有如下几方面显示的突出优势，已经成为地下管线普查的有力工具。

①改善管线普查原始作业模式、优化了作业流程；

使管线普查的外业探测和内业数据处理二者真正联系起来。省略了纸质外业草图绘制、原始记录整理和内业数据建库等原始作业步骤，提高了工作效率，简化了工作流程。

②可接入CORS系统，实现管线点实时定位；

采用RTK电台或基于移动通讯的CORS差分技术实现厘米级定位精度，为地下管线系统的图形绘制及生产管理提供了一种快速准确高效的方法。

③系统图库互动、简单易用；

通过对管线属性数据和图形的图库互动的管理模式，能够生成当前数据库的现状管线图形和操作记录文件，为管线数据的实时野外图形查询、排错提供了有力的方法和手段，实现了所见即所得的外业作业模式。

④全程记录外业作业情况；

系统能以生成日志数据库的方式对GNSS手簿设备的所有操作过程进行记录，如添加、删除管点、管线段，修改管点、管线段属性等，同时记录所有操作进行的时间和人员信息，方便对数据的真实性进行判断。

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种将探查、测量和数据处理集成处理，并且实现实时更新的一站式管线探测的数据建库系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种一站式管线探测的数据建库系统，包括：导入模块、采集模块、成图模块、修正模块和导出模块；

所述导入模块用于导入底图资料到GNSS手薄中，并进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围内；

所述采集模块用于GNSS手薄，记录管线属性数据，并采用GNSS定位技术，获得空间信息，得到管线的属性信息和坐标信息；

所述成图模块用于对属性信息和空间信息进行处理，得到完整的管线数据库，并将所述管线数据在系统中绘制成图；

所述修正模块用于对管线数据库中的数据进行检查和修正；

所述导出模块用于将修正后的管线数据库进行数据备份，并将修正后的管线数据库导出为符合GIS管线信息管理系统入库要求的中间数据格式文件。

本发明的有益效果是：本发明可现场同步完成探查、测量工作，在手簿上实现了属性建库、坐标数据可视化成图，并可与地形数据叠加，从而实现探查、测量、数据处理一体化，一站式采集；采用GNSS定位技术、移动GIS平台和移动互联网技术，将原本分步实施的探查、测量、数据处理工序一次性完成，并在现场对实地管线予以核查，实现管线数据的一站式快速采集、建库；利用中间标准数据格式(SHP、MIF／MID、MDB点线表等)，建立与GIS平台系统的对接，实现数据入库和动态更新。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括参数获取模块，所述参数获取模块用于获取GNSS坐标系统到被测区域坐标系统的转换参数；所述参数获取模块获取的坐标系统转换参数可采用测量方法获得或直接获得。

进一步，所述管线属性数据包括管点特征、管线埋深、材质、管径、沟截面宽高和构成管线的连接关系；所述GNSS设备采用RTK实时动态载波相位差分技术获得空间信息。

进一步，所述在将管线数据库进行数据导出的具体方法为：将GNSS手薄的管线数据导出为SHP、MIF／MID或MDB点线表中间GIS格式，并复制到计算机中，形成文件数据，实现数据备份。

附图说明

图1为本发明具体实施例1所述的一种一站式管线探测的数据建库方法流程图；

图2为本发明具体实施例2所述的一种一站式管线探测的数据建库系统框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、导入模块，2、采集模块，3、成图模块，4、修正模块，5、导出模块，6、参数获取模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明具体实施例1所述的一种一站式管线探测的数据建库方法流程图，具体包括以下步骤：

步骤0：获取GNSS空间坐标系统到被测区域坐标系统的转换参数；

步骤1：导入底图资料到GNSS手薄中，并进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围内；

步骤2：采用GNSS手薄，记录管线属性数据，获得空间信息；

步骤3：对属性信息和空间信息进行处理，并将所述管线数据绘制成图，得到完整的管线数据；

步骤4：对管线数据进行检查和修正；

步骤5：将管线数据导出为符合GIS管线信息管理系统入库要求的中间数据格式文件。

所述步骤0中获取的坐标系统转换参数可采用测量方法获得或直接获得。

所述管线属性数据包括管点特征、管线埋深、材质、管径、沟截面宽高和构成管线的连接关系。

所述GNSS设备采用RTK实时动态载波相位差分技术获得定位空间信息。

采用上述进一步方案的有益效果是采用RTK实时动态载波相位差分技术可获得厘米级定位精度的定位信息，具体实施过程可采用连续运行参考站模式(包含已经建立的一个或多个连续运行的基准站，提供差分定位服务；测量只需移动站观测，通过网络接入参考站获得差分后坐标)或者1+n模式(包含一个基准站和n个移动站，基准站一般是临时架设的，它们之间一般通过电台通讯，工作范围有限，差分方式与参考站相同)进行。

所述步骤3中对属性信息和坐标信息进行的处理包括加点、加线和加辅助线等GNSS手薄功能。

所述步骤5在将管线数据进行数据导出的具体方法为：将GNSS手薄的管线数据导出为SHP、MIF／MID或MDB点线表中间GIS格式，并复制到计算机中，形成文件数据，实现数据导出。

如图2所示，为本发明具体实施例2所述的一种一站式管线探测的数据建库系统，包括：导入模块1、采集模块2、成图模块3、修正模块4和导出模块5；

所述导入模块1用于导入底图资料到GNSS手薄中，并进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围内；

所述采集模块2用于GNSS手薄，记录管线属性数据，并采用GNSS定位技术，获得空间信息，得到管线的属性信息和坐标信息；

所述成图模块3用于对属性信息和空间信息进行处理，得到完整的管线数据库，并将所述管线数据在系统中绘制成图；

所述修正模块4用于对管线数据库中的数据进行检查和修正；

所述导出模块5用于将修正后的管线数据库进行数据备份，并将修正后的管线数据库导出为符合GIS管线信息管理系统入库要求的中间数据格式文件。

还包括参数获取模块6，所述参数获取模块6用于获取GNSS坐标系统到被测区域坐标系统的转换参数；所述参数获取模块6获取的坐标系统转换参数可采用测量方法获得或直接获得。

所述管线属性数据包括管点特征、管线埋深、材质、管径、沟截面宽高和构成管线的连接关系；所述GNSS设备采用RTK实时动态载波相位差分技术获得空间信息。

所述在将管线数据库进行数据导出的具体方法为：将GNSS手薄的管线数据导出为SHP、MIF／MID或MDB点线表中间GIS格式，并复制到计算机中，形成文件数据，实现数据备份。

GNSS手薄端：

系统硬件CPU最低要求为800MHZ，程序内存和存储内存为256M以上。

扩展存储卡：受GNSS设备存储容量限制，在遇到资料量比较大的情况下，用户应根据需要扩展系统存储容量，根据设备情况添加SD卡等外部移动存储设备，将数据转移到存储卡上。

用户可根据自身需要选购相应精度的GNSS设备。

操作系统：微软的Windows Mobile系统，如：Windows CE6.0、Mobile5.0、Mobile6.0、Mobile6.5。

移动GIS平台：eSuperMap。

PC端GIS平台接口：软件接口或中间数据格式标准接口。

准备工作

1)坐标系统转换参数准备

一般情况是对测区控制点进行GNSS测量，获得测区坐标系统由GNSS地心坐标系到测区坐标系的坐标系统转换参数，也可由当地测绘主管部门提供。

2)测区底图(地形图)准备

为便于工作，测区地形图需要事先准备，可以是矢量地图，也可以是栅格地图。

3)GNSS准备

准备GNSS设备，导入地形图等底图资料，进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围之内。

数据采集作业

1)管线初始化

根据GIS平台系统数据标准的要求，建立测区待测管线图层及结构，包括数据字段及类型、数据字典(颜色、名称、代码、符号库、材质等数据)的设置。

2)探查记录

按管线专业进行定点，探查属性，利用GNSS手簿进行数据记录，包括管点特征、管线埋深、材质、管径、沟截面宽高及构成管线的连接关系等信息，软件自动编号。

为了方便数据检核，可在地面作必要标记。

3)测量

根据现有情况建立RTK电台连接或者利用移动通讯方式建立网络CORS连接。

输入坐标系统转换参数。

利用GNSS定位，对坐标进行差分计算，赋值到相应管点。

4)数据处理

GNSS手簿的移动GIS软件在屏幕上实时展点，将管线点直接按照实际坐标绘制到屏幕，软件利用探查建立的连接关系生成管线，自动绘制到屏幕上，根据数据字典设置，自动匹配管点、管线的颜色、符号等风格特征，便于识别。

6)数据检查

利用图库互查、条件检索等方法检查数据的完整性、一致性等质量情况。

数据入库及更新

1)手簿数据导出

将GNSS手簿的移动GIS管线数据导出为SHP、MIF／MID、MDB点线表等中间GIS格式，并复制到计算机中，形成文件数据。

可兼做数据备份之用。

2)提交成果数据

至此，就建立了满足数据标准的管线数据，GIS平台软件就可以入库、更新了。

一站式管线探测的数据建库方法基于GNSS电子手簿、移动GIS技术，采用RTK电台或接入CORS网进行坐标差分，得到高精度测量数据。在探查的同时，实现数据录入，坐标获取，通过连接关系及数据字典的配置，现场成图，集成探查、测量、内业于一体，使工序得到简化，现场可以检查、修正，效率得到提高。对于管线竣工测量、数据建库，由于没有覆土或刚刚覆土，地面标记明显，不需要物探技术，本方法直接可以使用。对于现阶段管线普查的图纸成果，施工单位可以将管线数据接入自己的软件系统，进行绘图、成果表的制作，本系统方法仍然是管线探测建库的主体方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一站式管线探测的数据建库方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：导入底图资料到GNSS手薄中，并进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围内；

步骤2：采用GNSS手薄，记录管线属性数据，获得空间信息；

步骤3：对属性信息和空间信息进行处理，并将所述管线数据绘制成图，得到完整的管线数据；

步骤4：对管线数据进行检查和修正；

步骤5：将管线数据导出为符合GIS管线信息管理系统入库要求的中间数据格式文件。

2.根据权利要求1所述的一种一站式管线探测的数据建库方法，其特征在于，还包括步骤0：获取GNSS空间坐标系统到被测区域坐标系统的转换参数。

3.根据权利要求2所述的一种一站式管线探测的数据建库方法，其特征在于，所述步骤0中获取的坐标系统转换参数可采用测量方法获得或直接获得。

4.根据权利要求3所述的一种一站式管线探测的数据建库方法，其特征在于，所述管线属性数据包括管点特征、管线埋深、材质、管径、沟截面宽高和构成管线的连接关系。

5.根据权利要求4所述的一种一站式管线探测的数据建库方法，其特征在于，所述GNSS设备采用RTK实时动态载波相位差分技术获得定位空间信息。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种一站式管线探测的数据建库方法，其特征在于，所述步骤5在将管线数据进行数据导出的具体方法为：将GNSS手薄的管线数据导出为SHP、MIF／MID或MDB点线表中间GIS格式，并复制到计算机中，形成文件数据，实现数据导出。

7.一种一站式管线探测的数据建库系统，其特征在于，包括：导入模块、采集模块、成图模块、修正模块和导出模块；

所述导入模块用于导入底图资料到GNSS手薄中，并进行测量校核，保证控制参数的精度误差在要求范围内；

所述采集模块用于GNSS手薄，记录管线属性数据，并采用GNSS定位技术，获得空间信息，得到管线的属性信息和坐标信息；

所述成图模块用于对属性信息和空间信息进行处理，得到完整的管线数据库，并将所述管线数据在系统中绘制成图；

所述修正模块用于对管线数据库中的数据进行检查和修正；

所述导出模块用于将修正后的管线数据库进行数据备份，并将修正后的管线数据库导出为符合GIS管线信息管理系统入库要求的中间数据格式文件。

8.根据权利要求7所述的一种一站式管线探测的数据建库系统，其特征在于，还包括参数获取模块，所述参数获取模块用于获取GNSS坐标系统到被测区域坐标系统的转换参数；所述参数获取模块获取的坐标系统转换参数可采用测量方法获得或直接获得。

9.根据权利要求8所述的一种一站式管线探测的数据建库系统，其特征在于，所述管线属性数据包括管点特征、管线埋深、材质、管径、沟截面宽高和构成管线的连接关系；所述GNSS设备采用RTK实时动态载波相位差分技术获得空间信息。

10.根据权利要求7-9任一项所述的一种一站式管线探测的数据建库系统，其特征在于，所述在将管线数据库进行数据导出的具体方法为：将GNSS手薄的管线数据导出为SHP、MIF／MID或MDB点线表中间GIS格式，并复制到计算机中，形成文件数据，实现数据备份。

Images