《厦门市地下管线探测及信息化建设》项目介绍

《厦门市地下管线探测及信息化建设》项目介绍

厦门市城市建设档案馆 林广元

一、项目简介

厦门市地下管线探测及信息化建设项目综合应用了测绘、物探、GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）、计算机和网络等学科的先进技术，融合了先进的管理理念，提出了管线普查一体化技术和管线信息管理新模式，实现了管线信息综合管理和动态管理。

项目通过一体化管线探测技术和数字化测绘技术同步采集地下管线的空间坐标和属性数据、测绘带状地形图、编绘地下管线图；采用先进的支持空间拓扑关系的Geodatabase空间数据模型、Oracle 9i + ArcSDE数据库平台，建立地下管线及地形空间信息数据库；采用ESRI系列GIS平台开发综合地下管线信息管理系统；通过建立地下管线数据管理服务中心和城域地下管线专用网络，实现地下管线数据集中管理和信息共享；通过建立管线管理机制，实行地下管线动态管理。

二、立项背景

我国城市地下管线信息管理基本上还处于纸质管理水平，有些城市虽然实现了计算机管理，但基本上都是单机管理，管线数据更新不及时，数据现势性很差。总体来说我国城市地下管线信息化管理程度低，远远不能满足现代城市规划、建设和管理的需要，严重滞后于城市办公自动化和业务管理信息化建设进程。

当前我国在地下管线信息管理存在的主要问题：地下管线资料信息不全，资料信息老化，资料更新慢，现势性差，滞后于城市建设的需要；资料分散管理，精度低，新增管线没有开展竣工测量；探测技术方法，数据建库技术，信息管理系统和信息管理机制等有待于改进、提高和完善。

随着科学技术的迅速发展，地下管线探测技术、GPS技术、GIS技术、计算机技术、网络技术、海量存储技术和信息管理理念等都有了很大的发展，这些技术的发展为地下管线项目的开展提供了有利的条件。如何综合应用各方面的先进技术，使地下管线普查探测和信息管理能适应现代技术和管理的要求，满足城市规划建设的需要，是城市地下管线工作者的重要任务。探讨新技术在城市地下管线工作中应用的方法、思路和途径成为大家关注的课题。

《厦门市地下管线探测及信息化建设》项目正是在全国建设行业对管线普查探测和信息化建设工作高度重视以及新技术不断发展的大好形势下，被厦门市政府列为《厦门市信息产业发展“十五”专项计划》的重点工程，并由厦门市计划委员会于2002年4月批准立项，财政投资3000万元，保证项目工作的顺利开展和完成，项目同时被列入2002年福建省建设厅科技课题。

三、总体思路 1、总体目标

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应用一体化技术探测各类地下管线并采集相应的地形数据和管线属性信息，建立地下管线及地形信息数据库，开发厦门市综合地下管线信息管理系统。建立综合地下管线信息管理系统、各专业管线信息管理系统；建成分级、分布式的地下管线数据库；建立地下管线数据管理服务中心，建立公共数据交换服务平台；建立具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统；建立切实可行的信息更新机制，实现地下管线信息的动态管理。为厦门市城市规划、建设和管理提供地下基础空间信息，为政府决策提供科学可靠的依据，为城市防灾减灾、保护城市地下管线提供准确的数据，为各类专业地下管线信息管理系统建设提供技术和数据支持等。

2、主要工作及其流程

项目工作包括：野外数据采集、数据处理、质量检查、工程监理、数据建库、系统开发、软件监理和动态管理等，各工序间的工作相互交叉，工程组织实施必须遵循科学规律和各工序的技术特点，进行科学组织，合理安排。其相互关系及工作流程如图一所示。

数据采集 测量 控制管线探查 管线点测量 带状图测绘 数据处理 建立图形数据文件 建立文本数据文件 管线图编绘 成果表编制 检查验收 技术总结 精度统计 质量评定 成果资料组卷 工 成 程验收果归档 工任务探测作业监理 软件监理 测绘作业监理 内业整理监理 程履 监行 理监理计算机成果监理档案资料监理成果验收管线动态管理 新建管线竣工测量 档案报送 建立地下管线数据库与管线信息管理系统 图一 地下管线工作流程图

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3、数据管理模式

以厦门市城市建设档案馆为依托建立市地下管线管理服务中心，集中对各类管线数据进行分类、整理、标准化、更新入库、管理、发布、查询、提供利用，实现地下管线集中统一管理下的信息共享机制。地下管线管理服务架构如图二所示。

自来水公司 燃气公司 电信公司 电力公司 ?? 各专业管线单 数据采集、数据更新 数据共享 数字城市 查询 普通用户 地下管线综合管理服务中心 数据收集整理、管线图编绘、成果表编 制、统一数据格式、数据查错、数据入库、数据交换共享、综合查询、事故分 析、服务应用、辅助决策。公共数据交换平台 数据共享 数据共享 数据共享 市政管理系统 规划管理系统统 辅助决策 政府机关 自来水管线 信息管理系统 燃气管线 信息管理系统 电信管线 信息管理系统 电力管线 信息管理系统 ?? 各专业管线 信息管理系统 图二 地下管线管理服务架构图

四、主要创新点和创新成果 （一）主要创新点

项目通过对城市地下管线信息化建设技术标准体系、数据建库技术、数据模型、基于Oracle 9i和ArcGIS系列平台的系统研发、系统架构设计等研究，并从技术和管理机制上对地下管线信息管理进行探索和实践，解决了管线信息管理系统中的部分关键技术和建立了地下管线动态管理机制。创新点如下：

1、为了保证数据建库的质量，率先采用Geodatabase空间数据模型实现综合地下管线与基础地形图数据的统一建库，数据包括了综合地下管线、1:500带状地形图，1:1000全要素地形图，对地下管网数据进行深层次的网络分析，如：爆管分析、关阀分析、横纵截面分析和管线三维动态显示等，为系统具有专业分析、辅助决策支持功能奠定坚实的基础。

2、应用领先的ArcGIS软件平台和Oracle 9i大型数据库系统，基于B/S、C/S相结合的模式，采用Geodatabase、ArcObjects和MapObjects相结合，提出包括综合应用、建库与入库、动态更新、内网发布和外网发布等5个专业子系统的可伸缩性系统架构。紧贴用户需求进行详细设计，各子系统间既相互独立又保持数据共享，分别为不同的应用需求提供相应的技术支撑。

3、在系统数据库建设中，研制了具有一定标准性的地下管线数据库的分类与编码方法，

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引入动态分段技术，建立“管网-管线-管段-管点”的地下管线Geodatabase数据模型。在基于Geodatabase数据模型的基础上对系统数据建库的内容、流程与实现进行深入研究,解决了厦门地下管线管理系统研发中的若干关键技术，如：地下管线空间数据的获取与建库、基于遗传算法的专业管线优化、地下管线三维数据模型和分布式应用等。

4、根据地理信息系统软件工程的思路与方法，结合厦门市地下管线的特点，对其进行科学的系统分析与设计，并在系统开发过程中引入软件监理机制，建立具有一定稳定性、规范性、实用性、可扩展性和可维护性的厦门地下管线信息管理系统。该系统基于数字地形图数据、地下管线的矢量数据库，实现对管线及相关数据的管理、查询显示、统计报表、制图输出、剖面分析、空间分析、管线工程辅助设计、地图综合、三维管线图、辅助决策等功能。

5、创新性地建立了城市地下管线工作的技术标准体系、管线信息管理模式和管线动态管理更新机制。编制了涵盖地下管线全部技术工作的6个技术标准，为项目的建设、实施与应用提供技术依据；建立了集中管理下的信息资源共享与交换机制，建立了管线档案管理法规、制定了管理制度和管理程序，为城市地下管线动态管理提供了管理模式和制度保障。

（二）创新成果

1、编制完成六个技术标准，已由相关技术部门颁发作为地方技术标准，作为厦门市地下管线探测、信息化和动态管理的技术依据。

2、建立了厦门市地下管线和地形图综合数据库。

3、开发了厦门市地下管线信息管理系统，系统功能齐全，标准化程度高，共享性、通用性强。

4、实现地下管线信息集中统一管理和数据共享。 5、制定颁发《厦门市地下管线工程档案管理办法》。 6、建立了地下管线管理机制，实现地下管线动态管理。

7、在国内外刊物上发表地下管线学术论文15篇，为地下管线专业研究和实践提供了参考。

（三）专家鉴定意见

由工程院院士王家耀教授等专家组成的鉴定委员会一致认为：

1、项目采用的技术方法、取得的技术成果、管理模式、管理机制和项目实施经验，为我国城市地下管线普查与管理提供了成功的范例；

2、项目的整体技术成果和项目管理经验处于国内领先水平。 （四）项目成果获奖情况

项目技术成果在全国科技成果评奖中多次获奖，其中《厦门岛内地下管线探测与1：500带状地形图测绘》2005年获中国测绘学会优秀测绘工程铜奖，《厦门市综合地下管线信息管理系统》2006年获中国地理信息系统协会地理信息系统优秀工程银奖和厦门市科技进步三

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等奖，《厦门市地下管线探测及信息化建设》项目2007年分别获中国测绘学会科技进步奖二等奖、福建省科学技术奖二等奖和厦门市科技进步奖二等奖。

五、研究方法和手段 1、技术方法

应用先进的仪器设备和计算机技术，采用内外业一体化的作业模式。利用专业管线权属单位已有资料，在提供现况调绘图的基础上，探测单位以开井调查和仪器探测相结合，应用管线探测仪器探查管线点位置和埋深，通过全站仪数字化采集管线点的空间坐标，同步采用数字化测绘技术测绘带状地形图，采用机助成图一体化作业同时获取地下管线数据成果；通过巡查、抽查、开挖检查和电子数据查错等方式对探测过程实行工程监理；按档案管理要求一次性组卷归档；采用先进的支持空间拓扑关系的Geodatabase数据库模型、Oracle 9i数据库平台，建立包含管线数据和地形图数据的管线信息数据库；采用ArcGIS系列组件化产品的方案构建地下管线信息系统；通过建立地下管线数据管理服务中心、管线信息数据库、数据交换平台和城域专用网络，将管线数据中心和专业管线权属单位互通互联，实行地下管线数据集中管理和信息共享，实现管线信息现代化管理和信息多元化的应用；通过管线档案管理立法、制定管理制度、规范管理程序、管线工程报建和竣工测量等制度，实行地下管线动态管理。

2、实施步骤

第一阶段：完成地下管线数据采集建库，实现地下管线资料信息化管理。即普查探测城市地下管线，建立地下管线数据库，建立地下管线信息管理系统，建立地下管线信息交流和共享机制，为城市建设提供地下管线档案资料的检索、查询和提供利用。

第二阶段：建立严格的信息更新和档案归档制度，实现地下管线动态管理。即建立起有法规约束的地下管线数据更新机制，及时采集新建的地下管线数据并更新管线数据库。

第三阶段：实现地下管线信息多元化的应用。在保证信息安全的前提下，做到地下管线信息数据最大限度开放和应用。

六、管线动态管理

城市建设的迅速发展带来地下管线不断变化，地下管线不同于地面建筑，敷设覆土后就难以直接了解其详细情况，为此只有实行管线竣工测量，实现管线动态管理，才能保证管线数据的现势性和准确性。由于管线项目工程周期较长，管线探测过的区域可能会出现新建管线，如果等工程完成以后再实行竣工测量，就会形成管线数据空白。为此我们把如何进行管线动态管理问题列入管线项目计划，从项目一开始就抓起，如管线档案管理立法、规章制度建设、管理体制建立和工程实施期间新增管线的补测等。

1、立法工作

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地下管线档案管理的立法工作要经过一定的程序，需要经历较长的时间。我们在项目开展之初就把管线立法工作作为工程的一项工作内容来抓，在主管部门的支持和帮助下，经过我们的努力，《厦门市地下管线工程档案管理办法》于2004年7月2日以厦门市人民政府令第112号颁布。该办法对建设行政主管部门、地下管线建设部门和地下管线档案管理部门的职责和义务进行明确的界定，对地下管线工程开展竣工测量、档案报送的内容、程序及要求等作出了规定，它的出台和实施为实现地下管线动态管理提供了有力的法律保障。

2、制度建设

为了配合地下管线档案管理办法的顺利实施，确保实现管线动态管理，我们对地下管线工作进行规范化管理，2005年3月1日由厦门市建设与管理局颁发了《〈厦门市地下管线工程档案管理办法〉实施规定》，厦门市城建档案馆在市政府112令发布后，很快就制定了《厦门市综合地下管线工程档案工作告知制度》、《厦门市地下管线工程档案（预）验收办法》、《厦门市地下管线工程档案利用暂行规定》、《厦门市综合地下管线信息管理系统数据入库和信息系统管理规定》、《厦门市城建档案馆国家秘密载体保密管理工作制度》等制度。

3、规范管理

为了做好管线法规和制度的落实，加强管线工作的管理，厦门市城建档案馆专门成立了地下管线科负责地下管线的管理工作，同时增加GIS专业和计算机专业技术人员的配备，规范了管线管理程序，主要程序如下：

（1）由地下管线审批部门将管线工程施工批准情况以“地下管线工程登记表”的形式抄送市城建档案馆，并在行政机关网站上公布；

（2）市城建档案馆将地下管线工程档案管理的相关规定和要求书面告知管线建设单位； （3）管线建设单位按要求委托具有测绘资质的测绘单位进行管线工程竣工测量； （4）管线建设单位将填写完成的“厦门市管线工程档案验收申请表”和整理装订后的管线档案报送市城建档案馆；

（5）市城建档案馆对接收的管线档案进行验收，并填写“建设工程档案内部（预）验收意见表”，验收合格后与管线建设单位办理“城建档案交接文据”； （6）市城建档案馆将管线数据更新进入管线数据库。 4、技术支持

地下管线竣工测量是一项新的测绘工作，其对测绘成果数据格式要求比较严格，管线权属单位和竣工测量单位不太了解，我们积极做好技术支持，以使管线竣工测量工作能顺利进行，我们的做法有：

（1）协助管线权属单位和竣工测量单位学习《厦门市地下管线探测及信息化技术文件汇编》，以使他们了解、掌握管线竣工测量的程序、内容和要求；

（2）组织对管线权属单位和竣工测量单位进行技术培训，培训的内容包括：管线竣工测

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量的内容与方法、管线数据结构、竣工测量成果表的填写、管线竣工档案资料报送的内容和要求等；

（3）在“城建档案专业网”上提供有关管线竣工测量工作电子文档和可下载的电子表格； （4）现场技术辅导，包括管线竣工测量、成果表的填写和管线工程档案的整理立卷等，做好技术保障，随时接受技术咨询。

经过我们的努力，已基本建立起管线动态管理的机制和技术支持体系，初步实现管线动态跟踪管理。

七、应用情况

厦门市综合地下管线信息管理系统包括综合应用、建库与入库、动态更新、内外网发布等5个子系统，应用了先进技术并有所创新，且功能完善，其完备性和创新受到国内同行关注，系统建设思路和架构已被沈阳、太原、和铜陵等城市引用和借鉴。

厦门市综合地下管线信息管理系统和城域专用网络的建立，政府管理部门、地下管线权属单位和专业管理单位可通过专用终端登录到地下管线信息管理系统，访问管线数据库，查询地下管线信息，并进行管线数据的共享和交换，提高了管线管理水平和工作效率。

系统自2005年初投入使用以来，为厦门市国土局、厦门市规划局、厦门市公安局、厦门市水务集团、厦门市燃气公司和各类专业管线管理单位提供管线信息共享；为城市规划、市政规划设计、重点工程、市政工程、公路工程、房地产工程和专业管线管理等提供了大量的管线信息资料。截至2007年10月，已累计为550余家单位提供了8926幅各类管线图及相关数据资料。

项目成果为社会提供了良好的服务，在厦门市城市规划、建设、管理和工程建设中发挥了重要作用。项目成果的应用避免了管线事故的发生，保证了管线安全。

本项目还建立了全市地下管线动态管理机制，使得我市的地下管线信息能实现动态更新。2005年管线普查完成以来，已更新入库约800公里的各类新建、改建地下管线数据，保证了地下管线信息的准确性、实时性和现势性。目前国内只有厦门市做到了地下管线数据的动态更新管理。

八、社会效益和经济效益 1、社会效益

厦门市地下管线探测及信息化建设项目成果为城市的规划、建设和管理快速提供地下基础空间信息，为管线设计、施工、维护、管理提供准确的数据，为建设主管部门的管理和决策提供服务，为避免管线事故的发生提供可靠的依据，为防灾、减灾工程提供信息，为提高城市管理效率及城市可持续发展提供决策支持。

管线项目成果信息是“数字厦门”的重要信息资源，管线信息化工作为“数字城市”提供了充分高效的信息，使地下管线的空间信息与城市建设信息，构成了一个真实而完整的三

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维数字空间体系，为解决城市规划、管理服务，为城市改造、防灾、减灾乃至战争破坏回复重建提供依据。

归结起来具有如下特点:

(1）改变了城市管线档案管理的的理念、流程和方法，以信息化带动城市管线管理方式现代化，提高了工作效率和决策的科学性。实现了管理、监督与服务一体化。

(2）优化了工作流、数据流，使各部门之间协调更加科学合理。

(3）完成了城市管线信息数据库，建立了科学的数据更新机制，解决了城市管线信息更新不及时，管理被动后置的问题。

(4）贴近了管线权属部门、管理部门的实际业务需求，实现了管线信息化管理和办公自动化的一体化。

2、经济效益

项目成果广泛应用于城市建设的方方面面，极大的减轻、减少了管线灾害事故发生的经济损失。据不完全统计，厦门电业局、燃气总公司，中国移动厦门分公司、厦门电信分公司等管线权属单位管线事故发生率均有明显降低。以燃气总公司管线事故统计情况来看，2003年地下管线事故率约120次/年，2006年地下管线事故率减少为18次/年。

管线成果在保密条件下已极大共享于城市规划建设管理等部门，管线信息为规划设计、管线部门提供辅助决策信息，提高了规划和管理水平、缩短了规划周期、提高办事效率、减少因规划决策失误而造成的经济损失；提高了劳动效率，减少人员投入的费用。

项目成果应用至今，新增利润45万元，新增税收2.5万元，节支1859万元，减少了管线事故带来的经济损失，显示了良好的经济效益。

九、项目对我国城市地下管线信息化建设的所做的贡献

2005年5月厦门市综合地下管线信息管理系统通过福建省软件评测中心评测，等级优秀。2005年9月教育部科技查新工作站针对本项目技术成果进行科技查新，并将本项目总体技术水平与国内同类技术进行比较：

1、国内在地下管线信息系统建设方面采用ArcGIS 开发平台，实现Geodatabase、MapObjects、ArcObjects有机结合和ArcGIS桌面软件与ArcSDE空间数据管理配合使用，尚未见相关文献报道。

2、目前在综合地下管线数据采集建库方面采用内外业一体化技术，同时实现普查成图与监理入库相结合、全面普查与竣工测量相结合则相对较少。国内尚未见关于管线的管理体制方面，采用内外业一体化作业不仅应用全数字化野外数据采集，同步进行管线探测和地形图测绘使其初步具有空间决策支持系统和专家系统雏形，而且其配套的管理体制方面结合城市规划管理的法定程序解决了基础地图更新和管线信息的数据动态更新的相关报道。

3、不仅地下管线的数据采集、数据管理体制以及数据共享和安全方面均不亚于其他城市的地下管线信息系统的建设的同类系统，且建立了地下管线专用光纤网络，实现管线系统

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Intranet应用与数据远程在线更新，其信息系统的综合性能优于其他相关系统。另系统所采用的系统架构和软件关键技术方面尚未见行业相关软件报道。

本项目采用的技术方法、取得的技术成果、管理模式、管理机制和项目实施经验，为我国城市地下管线普查与管理提供了成功的范例。项目成果和经验已被建设部作为典型经验向全国推广介绍，全国已有100多个城市到厦门考察学习地下管线信息化建设成果和经验。

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