浅谈地下管线数据库动态更新
引言
地下管线就像人体的血管，负担着信息传递、能源输送、排涝减灾、废物排弃等重要任务，是城市赖以生存和发展的基础设施，被称为城市的“生命线”。笔者走访多个城市了解到，由于地下管线普查入库的数据不能及时更新，随着时间变迁、城市建设，道路改造、管线建设等因素的变化，数据库将失去时效性。为了掌握地下管线现状不得不多次普查，这不仅浪费政府财力、人力和物力，而且可能会给决策者提供错误的信息，造成决策失误。因此分析地下管线管理难点，研究如何开展地下管线数据库动态更新。
1.地下管线管理面临诸多挑战
目前，国内很多城市通过地下管线普查方式建立综合地下管线信息管理系统。但在地下管线普查之后，真正做到对地下管线数据库动态更新的城市很少。体制、机制和标准三个方面是造成数据动态更新困难的主要原因。
1.1 对管线管理重要性认识不足
在城市建设中，相关部门重视地上建设，轻视地下管线工程报建及档案资料收集归档。在城市新建道路施工中，配套管线施工监管不到位，导致各项技术指标是否符合相关技术规范均无法确定。由于管辖区域广、人员车辆有限，管理部门对在建地下管线工程巡查稽查不能做到面面俱到，影响地下管线数据更新的获取。对于新建、改建、扩建的地下管线建设工程，建设单位尚未形成自觉报送覆土前和竣工后的测绘资料。
1.2 缺少系统的规划
随着城市建设不断发展，新的地下管线不断增加，原有的地下管线不断改建或废弃，根据普查成果建立的综合地下管线数据库，需要通过跟踪测量等方式及时更新，以保证地下管线数据库与现状的一致性。但是多数城市仅考虑如何完成地下管线普查和建立数据库，在项目立项时，只从财政列出地下管线普查和建库的资金，对普查后的地下管线数据库维护和动态更新规划不足。缺乏资金，致使地下管线数据库动态更新成为无本之木。
1.3 缺少约束机制
地下管线普查工作结束后，数据库更新主要通过管线覆土前的跟踪测量方式获取，实现最大程度确保地下管线数据的准确性。
在法律法规方面，很多城市没有制定地下管线数据动态更新的地方性法规，而只是在部门管理中做出相关规定。在实际操作中，由于这种规范性文件约束力较差，又缺少相应的监管和处罚手段，新建、改建和抢修的地下管线工程没有及时进行竣工测量，成果也没能及时上交和入库。
在工作实践方面，跟踪测量工作严重依赖于管线权属单位对管线数据动态更新的积极性。部分管线权属单位在管线建设过程中，由于工期紧张或费用问题等原因，未能按要求及时委托具备相关测绘资质的单位进行管线覆土前跟踪测量。
城市地下管线工程作为隐蔽工程，一旦覆土，只能通过成本更高的管线普查来获取资料，且精确性也难以保证。
在技术规范方面，部分权属单位未按照国家要求的技术标准进行测量，常常出现测得数据与实际位置偏差较大的情况。
1.4 数据共享应用效果较差
在数据整理中，通过开展地下管线普查建立的城市地下综合管线数据库，与各管线权属单位、规划、建设、市政、城建档案馆、测绘部门等单位建立的地下管线数据库，由于数据格式、符号图式、坐标系统等方面不一致，导致无法整合成可用的综合管线图。
2. 地下管线数据库动态更新
2.1 地下管线数据采集的质量控制
地下管线信息收集的全面、准确、适时是数据库建设的基础。因此，采用一系列措施确保管线信息收集的质量。
2.2 专业机构施测
通过政府采购，委托有资质的测绘单位统一实施，有利于全面掌握各类地下管线的建设信息，提高地下管线数据采集的质量管理和综合应用水平。
2.3 统一的技术标准
为满足地下管线探测、跟踪测量、系统建设的需要，在国家和市有关技术标准的基础上，制定了《地下管线核验测量与竣工测量技术规程》，严格按照统一技术标准施测、统一数据格式制作。
2.4 多样的测绘手段
在管理方面，对既有和新建、改扩建的管线分别采用探测和跟踪测量手段测量；
在技术方面，采取覆土前测量、覆土后开挖、开井盖进管测量等传统方式，结合地下管线惯性定位仪、超声波、雷达、X光探测仪等设备，现场采集资料。
地下管线惯性定位仪是零偏科技具有自主知识产权的地下管道定位设备，采用航天器的自主导航技术—惯性导航技术，利用组合导航以及基于IMU/里程/运动特征/环境特征的多传感器信息融合和误差在线补偿技术，能够精准可靠地获取城市复杂环境下的地下管线三维信息。全自主知识产权、厘米级测量精度、全口径测量范围40mm-1500mm，地下管线惯性定位仪解决了传统技术存在的受埋深、地质条件、电磁干扰等因素影响造成测试结果不可靠的问题。为城市地下空间的规划、设计和施工提供安全可靠的数据，同时有效防止国家管道信息的泄漏。
2.5 基础信息平台搭建
通过管理方法、手段与技术创新，加强地下管线数据的管理和共享应用，开发建设地下管线基础信息平台。平台共有六个子系统组成。
其中，监测子系统主要检测管线数据质量是否符合规范和标准要求；监理入库子系统作为数据中转库，用于存储未经检测或虽经检测合格但不作为进入信息系统的地下管线数据；管理子系统，存储经检验合格的信息，该系统还具有管线查询、统计、标注、分析等功能；二三维共享发布子系统，部署在政务内网，供政府管理部门应用；二维共享发布子系统，链接政务外网“上海市地理信息公共服务平台”，具有管线浏览、查询和定位功能；规划辅助管理系统，为行政审批提供信息参考。
平台实现二维管线数据和三维管线数据的同时浏览；提供丰富的数据资源服务，包括：矢量地图、大比例尺地形图、城市三维模型、地名地址等；开发了查询、统计、标注、分析等基础功能及规划、审批辅助功能。
平台实现了地下管线数据的存储、管理，以及应用，目前已经实现了管线数据的入库管理，并在多个政府部门内使用。
2.6 海量数据存储与管理
系统内涉及众多的管线数据和基础空间数据，其中包括：基础数据、管线及相关附属设施、三维城市模型数据及大量图档数据。系统涉及的数据是海量的，更为重要的是随着后续建设，历史数据也会越积越多，而且随着时间的推移，系统也会不断产生新的数据，历史数据也会越积越多。
系统必须采用海量数据存储和管理技术，保证数据查询访问的高效性、同时要考虑到系统的扩展性，满足日后不断增长的数据需求。因此，系统将这些数据统一存储在商用的大型数据库系统中。这样，可以充分利用 数据库系统提供的高性能、高可用性、高可靠性和安全性。对于较特殊的空间数据，则通过空间数据引擎，利用关系型数据库来管理空间数据，实现数据的统一管理和空间数据的高效访问。
3.结语
管线平台的建立可以保护数据的安全性和整体性。地下管线跟踪测量合同查验、规划和掘路审批、施工备案、覆土前跟踪测量、质量检测、成果汇交、数据处理、入库更新的业务链，形成全生命周期的地下管线信息采集机制，并对地下管线信息进行集中管理。地下管线数据库动态维护尚处于探索阶段。对此，应借鉴国内外典型城市经验，处理好地下管线数据的共享和保密关系，从而有助于数据库的维护和更新；进一步完善系统报送功能，确保数据采集全覆盖；进一步完善数据库建设及信息平台建设，从地下管线规划、建设、运行、应急、报废的全生命周期管理需要，从政府部门、管线企业、社会单位和公众对管线信息的应用需求出发，分层级、分类别的研发地下管线信息应用的功能模块，实现全方位、立体式的地下管线信息应用于服务，全面提升地下管线信息服务能力。
