CN114328445A - 一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统及方法，涉及地下管线数据管理技术领域，本发明采用地理计算，通过节点构建，实现管网节点与节点之间的管段和节点组成，通过节点几何匹配和属性匹配分别赋予节点空间属性以及节点与节点之间管段、节点的材质、管径等属性；通过管段匹配，实现管网节点与节点之间的管段、管点组成，再通过管点几何匹配和属性匹配分别赋予管点空间属性与管段、管点的材质、管径等属性，建立管线数据库。采用此方法可以进行地下管线普查数据与竣工图数据的融合，建立详细的管线数据数据库，实现城市地下管线普查数据与竣工图数据的一体化组织与管理，为城市规划、建设提供准确、详细的地下管线基础数据支撑。

Description

一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统及方法

技术领域

本发明涉及地下管线数据管理技术领域，具体涉及一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统及方法。

背景技术

管线普查数据，又称为城市地下管线普查数据，一般以*.dwg、*.mdb格式进行存储的，按照为管点数据和管段数据分类进行组织。管点数据主要记录管点物探点号、X坐标、Y坐标、地面高程、特征点名称或附属物名称，管段数据主要记录了起点物探点号、终点物探点号、起点埋深、终点埋深、管径等；

竣工图数据以纸质形式进行存储的，包括总说明、纵断面图、横断面图、平面位置图和大样图等五个方面对进行分类与组织，相关属性数据也随不同的图形进行标注。竣工图上标注有公里桩号、地面标高、管底标高、管径、坡度、管长、管底(沟底)埋深、管材、设施设备型号、档案号、管线位置描述、管道基础、管道接口、管道防腐、借转角度、管道压力、弯头支墩方法、附属设施型号及编号等属性；

管线普查数据一般由城市规划建设主管部门组织实施，因此普查数据主要侧重管线的空间位置、空间关系等本体属性，其管点精度较高，重点在为了满足城市建设、城市规划的需要，但详细程度不足。相反，城市地下管线竣工图数据则侧重于管线设施设备型号、管线接口等，详细程度较高，目的是满足管线设施管理需要，但无坐标、高程，同时坐标系统、高程系统不明。若将二者进行属性融合，形成精度较高，属性全面的城市地下管线数据，对城市规划、建设和管线运维管理都是很好的基础支撑。为此本发明提出了一种基于节点构建、管段匹配的城市地下管线普查数据与竣工图数据进行更新融合系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，包括以下内容：

信息提取模块：用于提取管线普查数据、竣工图数据，并对提取到的数据进行字段映射、数据清洗与处理以及空间维度转换；

节点构建模块：用于根据管线普查数据和竣工图数据，对管线普查数据和竣工图数据分别对应的目标管线进行主干节点构建，并对主干节点进行属性赋予，构建节点数据库；

管段匹配模块：用于主干节点构建完成后，进行节点与节点之间的管线普查数据和竣工图数据的管段、管点计算，对管段、管点进行属性赋予，构建管线数据库。

优选的，所述信息提取模块还包括普查属性信息提取子模块、竣工图属性信息提取子模块；

所述普查属性信息提取子模块用于提取管线普查数据中的管段空间位置、管点空间位置、管段属性和管点属性，并建立管线普查数据库，将所提取的信息存储于管线普查数据库中；

所述竣工图属性信息提取子模块用于提取竣工图数据的中管段空间位置、管点空间位置、管段属性、管点属性和里程位置信息，并构建竣工图管线数据库，将所提取的信息存储于竣工图管线数据库中。

优选的，所述信息提取模块还包括字段映射子模块、数据清洗子模块；

所述字段映射子模块用于将管线普查数据库、竣工图管线数据库的原始数据字段映射为标准字段；

所述数据清洗子模块用于对字段映射过的管线普查数据、竣工图管线数据进行清洗。

优选的，所述信息提取模块还包括空间维度转换子模块，所述空间维度转换子模块用于将竣工图数据中的里程位置信息进行空间维度转换。

优选的，所述节点构建模块包括节点匹配子模块、节点空间匹配子模块、节点属性匹配子模块、节点检查建库子模块；

所述节点匹配子模块用于提取管线普查数据和竣工图数据中的节点信息，进行节点计算，构建节点数据库；

所述节点空间匹配子模块用于向管线普查数据中管段空间位置、管点空间位置赋予节点数据库管段空间位置属性和节点数据库管点空间位置属性；

所述节点属性匹配子模块用于将管线普查数据和竣工图数据中的管点属性、管段属性赋予节点数据库管段属性和节点数据库管点属性。

所述节点检查建库子模块用于建立节点数据库，并对节点数据库进行管段、节点拓扑关系构建和数据的检查入库。

优选的，所述管段匹配模块包括管点匹配子模块、管点空间匹配子模块、管点属性匹配子模块、管点检查建库子模块；

所述管点匹配子模块用于在节点数据库的基础上，从管线普查数据库、竣工图管线数据库中提取管点信息，进行管段、管点计算，建立管线数据库；

所述管点空间匹配子模块用于在节点数据库基础上，将管线普查数据、竣工图数据中的管段空间位置、管点空间位置赋予管线数据库管段空间位置属性和管点空间位置属性；

所述管点属性匹配子模块用于在节点数据库基础上，构建管线管段，将管线普查数据、竣工图数据中的管段属性、管点属性赋予管线数据库管段属性和管线数据库管点属性；

所述管点检查建库子模块用于建立管线数据库，结合节点拓扑关系构建管段、管点拓扑关系，对管线数据库进行检查。

一种基于节点构建与管段匹配的数据融合方法，包括以下步骤：

S1：通过信息提取模块获取管线普查数据、竣工图数据，并对获取到的管线普查数据、竣工图数据先进行字段映射、数据清洗和空间维度转换；

S2：通过节点构建模块提取管线普查数据和竣工图数据中的节点信息，进行节点计算，构建节点数据库，对节点进行属性赋予；

S3：节点检查子模块对属性赋予后的节点数据库进行节点拓扑关系构建和检查入库；

S4：基于节点数据库，通过管段匹配模块提取普查管线数据、竣工图管线数据的管段、管点信息，进行管段计算以及管段、管点属性赋予，建立关系数据库；

S5：管点检查建库子模块对属性赋予后的管线数据库进行管段管点拓扑关系构建和检查入库；

S6：根据管线节点拓扑关系、管段管点拓扑关系，建立管线数据库。

本发明的有益效果是：

本发明采用地理计算，通过节点构建，实现管网节点与节点之间的管段和节点组成，通过节点几何匹配和属性匹配分别赋予节点空间属性以及节点与节点之间管段、节点的材质、管径等属性；通过管段匹配，实现管网节点与节点之间的管段、管点组成，再通过管点几何匹配和属性匹配分别赋予管点空间属性与管段、管点的材质、管径等属性，建立管线数据库。采用此方法可以进行地下管线普查数据与竣工图数据的融合，建立准确、详细的管线数据数据库，实现城市地下管线普查数据与竣工图数据的一体化组织与管理，为城市规划、建设、施工提供准确、详细的地下管线基础数据支撑。

附图说明

图1显示为一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统的原理图；

图2显示为一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统的信息提取模块的原理图；

图3显示为一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统的节点构建模块的原理图；

图4显示为一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统的管段匹配模块的原理图；

图5显示为一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图1～5，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，包括以下内容：

信息提取模块：用于提取管线普查数据、竣工图数据，并对提取到的数据进行字段映射、数据清洗与处理以及空间维度转换；

节点构建模块：用于根据管线普查数据和竣工图数据，对管线普查数据和竣工图数据分别对应的目标管线进行主干节点构建，并对主干节点进行属性赋予，构建节点数据库；

管段匹配模块：用于主干节点构建完成后，进行节点与节点之间的管线普查数据和竣工图数据的管段、管点计算，对管段、管点进行属性赋予，构建管线数据库。

如图2所示，具体的，所述信息提取模块还包括普查属性信息提取子模块、竣工图属性信息提取子模块、字段映射子模块、数据清洗子模块和空间维度转换子模块。

所述普查属性信息提取子模块用于提取管线普查数据中的管段空间位置、管点空间位置、管段属性和管点属性，将提取的信息存储于管线普查数据库中；

所述竣工图属性信息提取子模块用于提取竣工图数据的中管段空间位置、管点空间位置、管段属性、管点属性和里程位置信息，将提取的信息存储于竣工图管线数据库中。

所述字段映射子模块用于将普查管线数据库、竣工图管线数据库的原始数据字段映射为标准字段；

所述数据清洗子模块用于对字段映射过的普查管线数据、竣工图管线数据进行清洗。

所述空间维度转换子模块用于将竣工图数据中的里程位置信息进行空间维度转换。由于管线普查数据库、竣工图数据库的原始数据不统一，所以采用字段映射子模块，将管线普查数据库、竣工图管线数据库的原始数据进行统一，实现数据结构的统一；数据清洗模块针对管线普查数据的管段空间位置、管点空间位置、管段属性和管点属性，以及竣工图数据的管段空间位置、管点空间位置、管段属性、管点属性和里程位置信息中所包含的兀余数据，基于数据清洗规则进行清洗，数据清洗规则为：按照数据统计标准规范对经过提取后的管线普查数据、竣工图数据进行一致性检查，合理地处理其中的缺失值和异常值，缺失值是指数据列表不完整，主要包括记录的缺失和记录中某个字段信息的缺失，采用了简单的统计分析，得到每个属性的缺失数和缺失率，并对缺失值进行以下三种处理：删除缺失值的记录、对可能值进行插补和不处理，异常值是指数据中有明显异常的属性值，如管点坐标数据位数错误，通过数据比对，并参考相应的标准规范，对数据进行检查，手动修正。

空间维度转换子模块针对以里程形式记录空间位置的竣工图，需要将里程转换为横纵坐标的方式与普查数据进行统一，空间维度转换根据管线竣工图数据中里程位置信息，基于空间维度转换模型，进行空间维度转换，即一维的里程数据转换为二维坐标数据，建立竣工图数据库。

如图3所示，具体的，所述节点构建模块包括节点匹配子模块、节点空间匹配子模块、节点属性匹配子模块、节点检查建库子模块；

所述节点匹配子模块用于提取管线普查数据和竣工图数据中的节点信息，进行节点计算，构建节点数据库；

所述节点空间匹配子模块用于向管线普查数据中管段空间位置、管点空间位置赋予节点数据库管段空间位置属性和节点空间位置属性；

所述节点属性匹配子模块用于将管线普查数据和竣工图数据中的管点属性、管段属性赋予节点数据库管段属性和节点属性。

所述节点检查建库子模块用于建立节点数据库，并对节点数据库进行管段、节点拓扑关系构建和检查入库。

节点匹配子模块依据“管径、管材属性相同，管线的设施设备、预留口、非普查、盖堵、入户等管线特征点或附属设施作为管线的起始点或截止点，管网中三通、四通、变径点、变材点等管线特征点作为管网节点”的原则，分别在管线普查数据、竣工图数据中提取并构建管网结构，按照一定的缓冲距离，采用地理计算，辅以人工辅助方式进行节点构建计算，构建管网节点、起始点或截止点)以此作为管网的节点或起始管点；依据节点构建原则，分别从管线普查数据、竣工图数据中提取管点空间位置信息和相应管点属性项信息，建立管线节点数据库；

节点空间匹配子模块可提前设定阈值，并按照设定的阈值构建起始节点，节点空间匹配子模块、节点属性匹配子模块、节点检查建库子模块工作时均遵循工程图中节点构建标准。

如图4所示，具体的，所述管段匹配模块包括管点匹配子模块、管点空间匹配子模块、管点属性匹配子模块、管点检查建库子模块；

所述管点匹配子模块用于在节点数据库的基础上，从普查管线数据库、竣工图管线数据库中提取管点信息，进行管段、管点计算，建立管线数据库；

所述管点空间匹配子模块用于在节点数据库基础上，将管线普查数据、竣工图数据中的管段空间位置、管点空间位置赋予管线数据库管段空间位置属性和管点空间位置属性；

所述管点属性匹配子模块用于在节点数据库基础上，构建管线管段，将管线普查数据、竣工图数据中的管段属性、管点属性赋予管线数据库管段属性和管点属性；

管点检查建库子模块用于建立管线数据库，结合节点拓扑关系构建管段、管点拓扑关系，对管线数据库进行检查。

管点匹配子模块在节点数据库的基础上，依据“普查数据中管点予以保留，竣工图数据管点予以增加”的原则，依次按顺序从管线普查管线数据库、竣工图数据库中提取管点，采用地理计算，辅以人工辅助方式进行管段计算，直至将该管网的管线段连接关系计算完毕，构建一条完整的管网管段，管段两端管点分别为该管段的起始点和截止点；管点属性匹配子模块基于管点空间位置与管段匹配规则，在管点匹配的基础上，按照管段匹配原则和管线数据规定，赋予管线数据库管线、管点属性。管段匹配规则为：依据节点构建的结果，按照管网节点、起始点(或截止点)的坐标以普查数据为准的原则，采用地理计算的方式，赋予管网节点、起始点(或截止点)相应的空间属性和特征属性，依据节点构建的结果，按照“普查数据管点予以保留，竣工图管网中管点予以增加”的原则，依次按顺序读取普查数据和竣工图管网数据中管点，采用地理计算，辅以人工辅助方式进行管段匹配计算，直至将该管网的管段连接关系计算完毕，构建完成完整的管网管段，管段两端管点分别为该管段的起始点和截止点，并赋予管段相应的特征属性；.

管点检查建库子模块在对数据进行检查时，遵循管线数据检查规则如下：

如图5所示，一种基于节点构建与管段匹配的数据融合方法，包括以下步骤：

S1：通过信息提取模块获取管线普查数据、竣工图数据，并对获取到的管线普查数据、竣工图数据先进行字段映射、数据清洗和空间维度转换；

S2：通过节点构建模块提取管线普查数据和竣工图数据中的节点信息，进行节点计算，构建节点数据库，对节点进行属性赋予；

S3：节点检查子模块对属性赋予后的节点数据库进行节点拓扑关系构建和检查入库；

S4：基于节点数据库，通过管段匹配模块提取普查管线数据、竣工图管线数据的管段、管点信息，进行管段计算以及管段、管点属性赋予，建立关系数据库；

S5：管点检查建库子模块对属性赋予后的管线数据库进行管段管点拓扑关系构建和检查入库；

S6：根据管线节点拓扑关系、管段管点拓扑关系，建立管线数据库。

Claims (7)

1.一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，管线普查数据是指城市范围内供水、排水、燃气、热力等工业设施的管线及其附属设施的大规模全面调查数据，竣工图数据是指城市范围内供水、排水、燃气、热力等工业设施工程建造中管道的实际走向及其附属设施的实际安装情况，其特征在于，包括以下内容：

信息提取模块：用于提取管线普查数据、竣工图数据，并对提取到的数据进行字段映射、数据清洗与处理以及空间维度转换；

节点构建模块：用于根据管线普查数据和竣工图数据，对管线普查数据和竣工图数据分别对应的目标管线进行主干节点构建，并对主干节点进行属性赋予，构建节点数据库；

管段匹配模块：用于主干节点构建完成后，进行节点与节点之间的管线普查数据和竣工图数据的管段、管点计算，对管段、管点进行属性赋予，构建管线数据库。

2.根据权利要求1所述的一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，其特征在于，所述信息提取模块还包括普查属性信息提取子模块、竣工图属性信息提取子模块；

所述普查属性信息提取子模块用于提取管线普查数据中的管段空间位置、管点空间位置、管段属性和管点属性，并建立管线普查数据库，将所提取的信息存储于管线普查数据库中；

所述竣工图属性信息提取子模块用于提取竣工图数据的中管段空间位置、管点空间位置、管段属性、管点属性和里程位置信息，并构建竣工图管线数据库，将所提取的信息存储于竣工图管线数据库中。

3.根据权利要求2所述的一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，其特征在于，所述信息提取模块还包括字段映射子模块、数据清洗子模块；

所述字段映射子模块用于将普查管线数据库、竣工图管线数据库的原始数据字段映射为标准字段；

所述数据清洗子模块用于对字段映射过的普查管线数据、竣工图管线数据进行清洗。

4.根据权利要求2所述的一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，其特征在于，所述信息提取模块还包括空间维度转换子模块，所述空间维度转换子模块用于将竣工图数据中的里程位置信息进行空间维度转换。

5.根据权利要求1所述的一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，其特征在于，所述节点构建模块包括节点匹配子模块、节点空间匹配子模块、节点属性匹配子模块、节点检查建库子模块；

所述节点匹配子模块用于提取管线普查数据和竣工图数据中的节点信息，进行节点计算，构建节点数据库；

所述节点空间匹配子模块用于向管线普查数据中管段空间位置、管点空间位置赋予节点数据库管段空间位置属性和节点数据库管点空间位置属性；

所述节点属性匹配子模块用于将管线普查数据和竣工图数据中的管点属性、管段属性赋予节点数据库管段属性和节点数据库管点属性。

所述节点检查建库子模块用于建立节点数据库，并对节点数据库进行管段、节点拓扑关系构建和数据的检查入库。

6.根据权利要求1所述的一种基于节点构建与管段匹配的数据融合系统，其特征在于，所述管段匹配模块包括管点匹配子模块、管点空间匹配子模块、管点属性匹配子模块、管点检查建库子模块；

所述管点匹配子模块用于在节点数据库的基础上，从普查管线数据库、竣工图管线数据库中提取管点信息，进行管段、管点计算，建立管线数据库；

所述管点空间匹配子模块用于在节点数据库基础上，将管线普查数据、竣工图数据中的管段空间位置、管点空间位置赋予管线数据库管段空间位置属性和管点空间位置属性；

所述管点属性匹配子模块用于在节点数据库基础上，构建管线管段，将管线普查数据、竣工图数据中的管段属性、管点属性赋予管线数据库管段属性和管线数据库管点属性；

所述管点检查建库子模块用于建立管线数据库，结合节点拓扑关系构建管段、管点拓扑关系，对管线数据库进行检查。

7.一种基于节点构建与管段匹配的数据融合方法，管线普查数据是指城市范围内供水、排水、燃气、热力等工业设施的管线及其附属设施的大规模全面调查数据，竣工图数据是指城市范围内供水、排水、燃气、热力等工业设施工程建造中管道的实际走向及其附属设施的实际安装情况，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过信息提取模块获取管线普查数据、竣工图数据，并对获取到的管线普查数据、竣工图数据先进行字段映射、数据清洗和空间维度转换；

S2：通过节点构建模块提取管线普查数据和竣工图数据中的节点信息，进行节点计算，构建节点数据库，对节点进行属性赋予；

S3：节点检查子模块对属性赋予后的节点数据库进行节点拓扑关系构建和检查入库；

S4：基于节点数据库，通过管段匹配模块提取普查管线数据、竣工图管线数据的管段、管点信息，进行管段计算以及管段、管点属性赋予，建立关系数据库；

S5：管点检查建库子模块对属性赋予后的管线数据库进行管段管点拓扑关系构建和检查入库；

S6：根据管线节点拓扑关系、管段管点拓扑关系，建立管线数据库。

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