杭州市水务控股集团有限公司城南分公司 浙江省杭州市 310000
摘要：本文基于杭州水务现行管线测绘的几种方式以及供水管线数据管理手段的不断创新，结合自身从事GIS工作十来年的工作经验，以杭州供水管网普查为研究对象，探讨了测绘手段创新与GIS系统管理相辅相成的相互关系，简单说明了供水管网信息系统的基本框架和管网普查工作开展的过程和经验总结，希望可以给相关人士提供一定的借鉴。
关键词：地理信息系统；GPS；RTK；全站仪；管网普查
1、杭州水务现行管线测绘方式
随着城市建设和城市管网的的快速发展，传统的小平板测量、三角测量和皮尺测量已不能满足测绘要求的需要，新型的测绘手段和高效的数据处理方式应运而生。杭州水务通过自身不断的探索和学习尝试各种测绘方法和数据管理方法，其目的都是为了更好的把控自身资产和更好的进行管网管理。目前杭水外业施测方式包括全站仪法、GPS-RTK法、全站仪加GPS-RTK法、图解法、地下管线探查法等。
（1）全站仪法
全站仪是是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的，可实现自动测角，自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器。全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确的对空间数据进行处理，计算出放样点的方位角与该点到测距点的距离，只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作。该方式一般用于大型小区水表普查等，如景芳六区夜间流量过大需要全面测绘就是通过全站仪布控测绘的。
（2）GPS-RTK法
RTK动态测量系统，是GPS测量技术一个新的发展，它把计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术融为一体，作业灵活，可以全天候作业。目前厘米级实时RTK技术已被广泛接受，并应用于各种测绘工程中。RTK在施工区周围没有遮挡物的情况下能够及时迅速地对施工管线进行快速和精准测量，工作效率及精度都令人满意。其缺点在于施工区如遇高大建筑物或在树下和高压电线附近时，就很难接收到卫星和无线电信号，也就无法进行测量。这在杭州这样高层建筑特别多及密集的地区尤为明显。该方法主要用于基建工程竣工验收复核、以及在开阔地带或信号较强位置的常规测绘，如阀门测绘复核、消火栓测绘复核、水表测绘复核、DMA测绘复核等。
（3）全站仪加 GPS-RTK法
单纯使用全站仪施测管线时，控制点的布设量会很大，因为传统导线布设受制于路线选择（如是否通视），为使控制点尽量靠近管线测量点，在利用全站仪加密控制点时，可能会有很多支站或较长距离的导线长度，导致工作量很大。而单纯使用GPS-RTK法，也易受到城市施工区周边高层建筑或高压电线影响，产生无法接收信号的问题。因此，可以在管线跟踪测量中采用RTK与全站仪联合跟测的方法，以优劣互补。该方法为：结合周边地形及管线测量点的分布，选择RTK能够测量的地点快速进行布控，使控制点尽量靠近管线测量点；在控制点基础上，用全站仪快速测量管线点。比如东山弄地块小区测绘复核时，由于地势较高，RTK信号不强，于是采取在曙光路已知阀门点用RTK快速布控东山弄小区控制点然后用全站仪测绘小区内部供水设施。实践证明该方法可减少作业人员和作业工序，提高采集数据的速度和质量，有效提高工作效率。
（4）图解法
即外业中用皮尺交会管线测量点，根据交会数据定出管线测量点位置。测绘生产已告别图纸时代，进入数字时代，单用图解法已逐步淘汰。但笔者认为，在地下管线跟测中，图解法有时也是一种必要和有益的补充。如实埋电缆的排放具有线路曲折、打点量大、施工时间多变的特点，单纯用全站仪或RTK采集并不经济。如城市中心区里的管线夜间施工时，时间紧、施测条件差，全站仪或 GPS-RTK等电子产品使用很不方便，这时利用周边坚固地形对管线测量点进行交会，也可及时快速获取管线测量点位置，完成跟测任务，否则，夜间施工关系道路交通，施工方留给测量工作的时间少之又少，如不及时采集数据，则造成测绘工作的延误。当然，图解法只是一些特殊时段、特殊管种施工时的一种补充性的跟测方式，不能大量、大范围使用。比如个别一户一表或者DMA由于位置限制安装在小区花坛里，且周边环境比较糟糕，这种情况就适合在施工现场用皮尺交会，随后再内业整理.
（5）地下管线探查法
即在现况调绘的基础上采用实地调查和仪器探查相结合的方法，查明地下管线的敷设状况及其在地面上的投影位置和埋深、管线的相关位置及走向、地下管线的属性。因种种原因，管线施工并不能达到100%跟测，必须运用管线探查方式补齐信息。地下管线探查可选用电磁法、电磁波法（地质雷达）和地震波法等，使用设备有管线探测仪、地质雷达、管线导向仪、管线陀螺仪等。我司邀请探管设备公司的技术人员配合对难以定位几条大型的管道进行物探定位，取得了一定成果，但由于管材原因，如下沙二管线DN1000预应力管，虽经多日努力，仍无法探明确切位置。
2、地理信息系统的建立
2.1地理信息系统建立背景：
20世纪90年代以来，杭州水司对地下供水管线进行了全面的普查，获取了大量的供水管线资料，如大量的条形图、大方图、设计图和竣工图。如何管理这些宝贵的供水管线资料，最大限度地发挥供水管线普查的经济效益成为一项重要的任务。传统的管线资料管理手段大多采用文本文件或者数据库来存储管线的属性数据，用DWG图形文件来存储管线的图形数据，图形数据与属性数据完全分离，管线资料管理混乱，资料更新速度慢，跟不上现代城市建设的步伐，不能保证资料的现势性和正确性。因此，同步建立供水管线管理信息系统是确保供水管线普查使用目的的实现与广泛应用的最佳方法。
2.2地理信息系统建立优势：
（1）使用计算机存储管线信息大大缩小了存储空间。一个城市的纸介质图纸可多达几十吨，而使用计算机仅用若干磁盘或音光盘就可以存放全部信息。（2）提高了检索查询速度。利用计算机查询某一个区域、某地点或某种特征的管线信息仅需要一个命令或者按钮既可以完成，这是常规管理办法的人工查找无法比拟的。（3）图形显示更加直观。通过三维显示技术，真实再现地下管线二维布局结构。（4）可以实现管线资料的动态更新和管线工程的动态跟踪，提高了管理的水平。（5）便于资料的网络共享。
2.3地理信息系统数据建库：
数据建库工作的主要任务是以“数字准情况明责任清”为宗旨对供水管线数据利用专业GIS应用软件（MapGIS\ARCANFO\ArcGIS）与AutoCAD、MS Access等应用软件相结合，对原始数据进行检查、编辑、修改等处理。同时进行属性提取拓扑关系建立对基础参考数据（基础地形图）、供水管线数据和档案数据等进行统一整合等一系列工作，形成统一格式、统一数据分类和编码标准，最终建成集管线数据与基础地形数据、空间数据和非空间数据为一体的共享型数据库。当前我司数据库模型采用ArGIS的 GeoDatabase空间数据库模型，实现地形数据、管线数据和管点数据的全面管理。地形数据主要包括地图分幅、道路路网、建筑物、地块、注记等辅助要素。管线数据由管线线表实现，管点数据由管点点表实现。每条管线由两个管点组成，即管线的起点和管线的终点。在数据管理的基础上能够实现包括信息查询、数据统计决策分析、应急爆管处理、量算等多种功能。
3、杭州水务管网普查历程
3.1管网普查基本流程
管网普查主要分调绘、测绘和GIS三个流程，三个流程互为前提，相互补充，三个流程关系图如图1所示。（1）调绘人员负责收集整理管网资料，将收集到的资料按照1：500比例尺调绘到GIS系统输出打印的纸质图纸上，并对资料上不明确的内容在图纸上标注和文字说明并完成和测绘人员的沟通交接；（2）测绘相关人员根据图纸调绘情况，结合地形实际决定测绘方式。如果是开阔市政道路地形，一般选用GPS-RTK方式进行测量；如果是小区集中测量，一般采用全站仪测量；如果是零星散乱的位置一般选择GPS-RTK或者皮尺栓点方式测量；如果是现状GIS系统上没有管线的位置需要用探管仪进行探测测量。同时将测绘结果进行内业处理并且与调绘人员和GIS录入人员进行沟通协调，确定最终的测绘数据；（3）GIS相关人员根据调绘测绘好的图纸内容进行数据录入，对于有疑问地方及时和调绘人员和测绘人员进行沟通。最后将图纸信息内容全部更新在GIS系统中，对于一时仍无法证实的疑难点，在GIS系统中进行专题层特别标注，便于今后查漏补缺。
图1三个流程关系图
3.2管网普查工作开展
杭水管网普查采取先在新城区试点再在老城区全面铺开的方式进行。新城区管网敷设较新、管线资料较全，主要应用GPS-RTK进行测绘速度较快，GIS数据管理较简易。普查重点主要落在老城区范围。
1、通过与规划局的多次沟通后得到了规划局普查的杭州城区给水管网和地形测绘成果，签订共建共享协议，并定期更新。
2、普查任务在调绘人员、测绘人员和GIS录入人员之间全面展开。
3、对新增竣工工程数据进行坐标测量和信息复核，新增竣工工程数据主要包含基建工程、改管工程、一户一表工程、DMA工程、高层供水工程等，以修正和补充GIS中的管网数据。
4、配合其他业务部门的相关工作：
（1）为配合生产部向城管办上报重要供输水管渠上的违章建筑物，利用GPS仪测定违章建筑的坐标。（2）为有效掌握管网水质、水压等监测点分布情况，在生产部的大力配合下，对集团所有在线监测点进行了坐标定位；（3）利用GIS系统协助抢修期间寻找阀门，为及时关阀止水争取时间。
5、对外交流学习：
（1）为配合绍兴水司袍江分公司及绍兴县水司创现，我司测绘人员对其阀门井坐标和井内管道埋深复核，同时通过复核工作也检验了我司普查测绘工作的质量。（2）为配合水协专家组对舟山水司、桐乡水司营销分公司创现工作的检查，我司测绘人员赴舟山和桐乡对其申报创现分公司管辖的阀门井坐标和井内管道埋深复核。
6、定期进行GIS系统培训，提高GIS使用频率，积极推广全员使用GIS。
3.3管网普查经验总结
在普查过程中，我们感觉到老城区的普查工作要比新城区试点的情况复杂，进度明显放慢。分析原因有：（1）、老城区的管网年份跨度大，经过多年的改造、大修，加上管网资料的不健全，竣工资料绘制的不规范，给普查工作带来不少麻烦。（2）城区内构筑物密集，GPS仪对卫星信号的接受较下沙差很多；城区道路上车辆较多，城区停车位占道，一些阀门井被临时停泊车辆挡住，一定程度上也阻碍了外业测绘的工作进度。为此，现场测绘人员一方面要克服客观因素对测绘进度的影响程度，如卫星信号差时改用全站仪或精确栓点测量，如阀门井当天被车辆挡住，测绘人员就改日再去测量；另一方面调绘人员要尽最大可能，从各种渠道收集管网资料，并对资料上不明确的内容甚至找到当时的施工员进行咨询；再一方面针对普查过程中暴露出来的诸多问题，定期召开普查会审会，将会审后仍未解决的问题再逐一落实相关人员反复调查，对于一时仍无法证实的疑难点，我们在GIS系统中用不同颜色予以区分，便于今后查漏补缺。
结语：随着杭城的不断发展，供水管网越来越复杂，测绘手段也在不断升级，GIS数据管理也在不断变化。就杭州水务而言，1997年应用的是杭州相卫有限公司开发的小型gis软件，2000年开始使用的是武汉中地基于MapGIS的供水管网信息系统，2014年开始至今使用的是上海慧集公司基于ArcGIS的供水管网管理系统。由此可见，管网普查测绘是一项持续性的工作，且一定要做到“不欠新账，不留老账”。供水行业应改变过去对管网普查是阶段性的观念。随着管网普查的深入，普查的难度和复杂程度超出预期，普查工作的成果应更倾向于普查的质量，而非速度。只有保证了普查质量，才能确保普查数据的现势性，才能保住“智慧水务”的灵魂。
参考文献：
［1］陈琦.地理信息系统在城市测绘中的应用探究［J］.科技资讯，2016，23：65.
［2］白少林.工程测绘中地理信息系统的应用分析［J］.建筑选刊，2015，14：35
［3］李海涛.上海城市地下管线跟踪测量问题分析与管理对策［J］.上海国土资源，2013，（34）：66-68
［4］刘朝晖.地理信息系统在城市规划测绘中的应用探索［J］.价值工程，2016，（31）：217―218
论文作者:郑超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/12
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