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摘要 逐步实现校园数字化科学管理。不但在教学管理、学术研究、校园生活管理等方面建设以信息化为辅助的管理机制，在校园资源管理方面也应体现科研和生产、理论和实践的有机结合，本文以中国地质大学(武汉)校园地下管线管理为例进行分析，探索科学管理校园地下管线资源的有效方法。
关键词 校园地下管线 探测 建库 地理信息
中图分类号：G647.6文献标识码：A
Scientific Management Campus Underground Pipeline Resources
CHEN Lasheng[1], XIE Banghua[2]
([1]Logistics management office, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, Hubei 430074;
[2]Information Engineering School,China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, Hubei 430074)
AbstractGradually realize campus digital scientific management, need not only the construction of information into auxiliary management mechanism from aspects in teaching management, academic research, campus life management, etc, but also in school resource management. This paper takes China University of Geosciences (Wuhan) as an example to analyse the effective methods of scientific management campus underground pipeline resources.
Key wordscampus underground pipeline；probe; establish libray; Geo Information
0 引言
国内外诸多高等院校都利用校内已经建成的校园网络，开始进行数字校园的建设，但是校园地下管线资源管理一直比较薄弱，不少学校存在地下管线分布情况不明，管线资料不完整、不准确、不规范的现状。笔者从走访了东北地区、中南地区的一些校园，很多高校都还没有建立完整的地下管线资源管理体系，职业学校、专科学校等很多校园在地下管线资源管理工作中迫切希望能够得到更科学的管理方式和辅助系统。为完善校园地下管线资源的管理，建立适合学校特色的地下管线资源信息化辅助管理系统是当前工作中的一项迫切任务，它可以为校园规划、建设和完善管理提供可靠的支撑。
1 工作步骤
地大校区建校几十年以来各类地下管线纵横交错，分布复杂。这些管线担负着水电气的输送等工作，是学校赖以生存和发展的重要基础设施。经过长期的校园建设，校园内地形变化较大，尤其是地下管线增加了很多，目前使用的资料远不能满足管理的需要。如何用现代化手段来管理这些重要地下管线资源设施，是校园管理部门迫切需要解决的课题之一。地大经过与管理层讨证，拟在原有的资料基础上，首先对全校范围内的地下给水管线进行探测，同时对相关的地形进行测量，用现代信息化手段对现状资料进行科学的管理，建立了地大地下给水管理信息系统。
1.1 第一步 全面的地形测量
（1）平面控制测量。平面控制测量分为首级控制测量和图根控制测量。
首级平面控制测量：本次校园地形测量首级控制采用E级GPS控制网，利用校园测绘标志点，起算点用学校已有坐标控制点。E级GPS平面控制网采用静态定位模式同步观测。根据校园情况，布设E级GPS点应能覆盖整个校区，同时便于下一级控制的发展。每个GPS点应至少与另一个GPS 点通视。选点与埋石按《全球定位系统城市测量技术规程》有关要求执行，选用双频Trimble R6 RTK GPS接收机，并且在点作业过程中满足表中设计技术要求。
图根导线测量：根据地大校区地形情况，布设符合导线、闭合导线和支导线。以符合导线为主，辅助少量闭合导线。图根导线点用水泥钢丁在水泥路面作标志，其数量每个图幅控制点数大于2个。相邻的短边与长边边长之比不小于1/3。图根控制点编号方法为一级图根点用大写字母再附加001、002、003……进行编号。布设过程中要求支导线不超过三条边。
（2）水准控制测量。水准测量用AL322自动安平水准仪对大部分GPS点按四等水准要求进行水准联测，图根点采用全站仪三角高程。R6 GPS-RTK点高程自动采集。
（3）地形图测量。针对校园实际情况，安排每组3人的4组人员进行测量。相邻地物点间距中误差不大于图上0.4mm，地物点与邻近控制点的间距中误差不大于图上0.5mm，设定地形图比例尺为1:500，地形图图幅规格为50cm€?0cm。分幅编号按内图廓西南角坐标整公里数编码，X坐标在前，Y坐标在后，中间以短线连接。图名采用图幅内校园约定俗成地理名称或校区用地单位名称表示，并注重不重名。
1.2 第二步 地下管线探测
1.2.1 探测内容
对校园自来水管线进行探测是任务的重点。包括检修井、阀门井、三通、消防栓、阀门、进出水口、预留口、变径等。其次是对排水管线的探测，主要以窨井的测量定位为住，由于排水管道大部分不是金属性质，探测非金属管道有一定的难度，但是排水管道相对给水管道大、离地面近的特点使工作进展比较顺利。排水管道探测包括窨井、出水口、预留口等。再者是对全校范围的路灯进行定位，相关附属物包括变电室等的定位，同时对主电缆沟进行探测，对路灯之间的供电电缆实施探测。
1.2.2 管线探测的方法
探测的基本原则：从已知到未知；从简单到复杂；方法有效、快捷、轻便；相对复杂条件下根据复杂程度采用相应综合方法。地下管线探测方法很多著作做过论述，这里仅简单介绍该工作使用方法。
金属管道和电缆的探查方法：（1）金属管道，根据条件采用直接法、夹钳法及磁偶极感应法；（2）接头为高阻体的金属管道，采用频率较高的电磁感应法或电磁波法；（3）埋深（相对管径）较大的金属管道，采用功率大、频率低的直接法；（4）电力电缆先采用被动源进行搜索，初步定位，然后用主动源法精确定位、定深，当电缆有出露端时，采用夹钳法。
非金属管道的探查方法：（1）有出入口的非金属管道采用示踪电磁法；（2）钢筋混凝土管道采用磁偶极感应法，但需加大发射功率（或磁矩）、缩短收发距离；（3）管径较大的非金属管道，采用电磁波法。
仪器探查主要是针对隐蔽管线点，金属管线仪器容易探查，但实际上地下管线有许多都是非金属管线，安排有经验、所属单位的资料或通过打样洞方法探查其位置及埋深。
1.2.3 管线设施调查
管线设施的调查包括：建设维护时间、材质（砼、铸铁、PE、PVC、钢、铜）、埋深、管径、埋设方式(直埋、管埋、方沟)、根数等。在探测时记录表记录管线特征：自来水类管线三个方向以上（包括三个方向）用“三通”、“四通”等表示；两个方向有明显的转角，转角接近90 度用“转折”；管线的起点、终点用“起点”、“终点”表示。除出露、消防栓、阀门、进出水口、出水口、入水口等实际露在外面的管线特征外，其他情况埋深不为0。
1.3 第三步 数据加工处理
管线资源系统的数据包括图形数据与属性数据的采集。完成野外数据采集后，及时完成编辑成图，编辑处理采用我校自行研制的MapSUV和MapGIS平台软件系统软件。基础数据整理完成后如图所示。
消火栓、阀门、拐点等地物用点状符号表示。自来水、排水管道、电缆等用线状符号表示，并根据不同性质、用途、名称、材质等设置不同的图层，加上管径、埋深、编号和埋设时间、管理部门等属性字段。
在地理信息系统内将前期处理的点、线文件装入到管网处理系统里完成建网耦合，并完全处理耦合过程中出现的错误。
1.4 第四步 建立地下管线资源管理信息系统
（1）数据库建设：①拓扑关系建立。对道路、水系和建筑物等建立图形点、线、面间拓扑关系，并对图形数据结构进行检查。②属性数据录入。根据探测结果和测量数据，在结合管线设施调查数据，按系统的要求录入到数据库。③图形数据和属性数据挂接。对照图形数据逐一进行属性数据挂接，建立图形与属性的一一对应关系。尽量采用批处理方式进行属性挂接，挂接不上的要做图形和属性数据的对应检查。
（2）数据检查与入库：①数据检查。在数据入库前按规范对数据成果质量要求进行全面质量检查，并记录检查结果，对质量检查不合格的数据应予以修改或返工，质量检查合格的数据方可入库。检核数据完整性﹑准确性﹑逻辑性以及数据分层和文件命名的规范性等，满足要求后建立数据库。②数据入库。当数据检查合格后，在软件系统里进行试运行。
2 有效管理
管线资源管理着重在以下几个方面：
（1）信息查询。校园管线系统设定的合法用户可按条件对管线和管点的属性信息进行查询。用户选中想要查询的管线种类，那么与选中管线相关的一些属性信息便会显示在计算机窗口中。还可以查询影响某楼栋资源供应的管线范围、阀门等信息，对某种预案进行辅助信息管理，提供最优路径、最短路径查询等功能。
（2）图层管理。包括对图层进行管理控制的一些功能，图层显示控制便是其中的功能之一。用户可以根据实际需要打开所有图层全显示、全关闭或有选择的图层显示与关闭控制，还可以将某一设定图层单独保存成为文件或数据库的形式。
（3）图表统计。包括管线长度统计报表、管线分类长度统计报表、管点类型统计报表、管线长度统计图表及管点类型统计图表功能。例如用户可以在窗口上用矩形框、圆形或多边形框选择要统计的管线范围，也可以用自定义表达式的方式选择统计。统计的结果可以是报表的形式，也可以是直方图、饼图等图形的方式。
3 结束语
校园通过对地下资源的梳理、登记和清理废旧地下管线资源，建立相应的信息管理系统。为校园工程建设提供了可视化的查询依据，对依赖地下管线传输的其他资源实现统计分析，避免了浪费，为校园管理部门提高管理效率和决策依据。校园地形精细现状建设，地下管线资源的有效管理，为进一步全面建设数字校园奠定了坚实的基础。
参考文献
[1]陈述彭.城市化与城市地理信息系统.科学出版社,1999.
[2]曲世琳,马飞,刘立,金仁东.基于MapGIS的校园地下综合管网信息及动态管理系统的建立.金属世界,2009.
[3]边馥苓.GIS地理信息系统原理和方法[M].北京:测绘出版社,1999.
[4]孟亚锋.基于GIS的地下管线管理信息系统[J].建筑技术开发,2002.29(4):54-56.
[5]秦小阳.大中型企业地下管网信息系统的建立.河北煤炭,2002(4).
[6]廖开际,奚建清.城市综合地下管线信息系统开发模式与关键技术[J].计算机工程与科学,2002.24(6):4.
[7]李峰林,王韩波.应用地理信息系统动态管理地下管网信息.工程勘察,1997(2).
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关键词 校园地下管线 探测 建库 地理信息
中图分类号：G647.6文献标识码：A
Scientific Management Campus Underground Pipeline Resources
CHEN Lasheng[1], XIE Banghua[2]
([1]Logistics management office, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, Hubei 430074;
[2]Information Engineering School,China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, Hubei 430074)
AbstractGradually realize campus digital scientific management, need not only the construction of information into auxiliary management mechanism from aspects in teaching management, academic research, campus life management, etc, but also in school resource management. This paper takes China University of Geosciences (Wuhan) as an example to analyse the effective methods of scientific management campus underground pipeline resources.
Key wordscampus underground pipeline；probe; establish libray; Geo Information
0 引言
国内外诸多高等院校都利用校内已经建成的校园网络，开始进行数字校园的建设，但是校园地下管线资源管理一直比较薄弱，不少学校存在地下管线分布情况不明，管线资料不完整、不准确、不规范的现状。笔者从走访了东北地区、中南地区的一些校园，很多高校都还没有建立完整的地下管线资源管理体系，职业学校、专科学校等很多校园在地下管线资源管理工作中迫切希望能够得到更科学的管理方式和辅助系统。为完善校园地下管线资源的管理，建立适合学校特色的地下管线资源信息化辅助管理系统是当前工作中的一项迫切任务，它可以为校园规划、建设和完善管理提供可靠的支撑。
1 工作步骤
地大校区建校几十年以来各类地下管线纵横交错，分布复杂。这些管线担负着水电气的输送等工作，是学校赖以生存和发展的重要基础设施。经过长期的校园建设，校园内地形变化较大，尤其是地下管线增加了很多，目前使用的资料远不能满足管理的需要。如何用现代化手段来管理这些重要地下管线资源设施，是校园管理部门迫切需要解决的课题之一。地大经过与管理层讨证，拟在原有的资料基础上，首先对全校范围内的地下给水管线进行探测，同时对相关的地形进行测量，用现代信息化手段对现状资料进行科学的管理，建立了地大地下给水管理信息系统。
1.1 第一步 全面的地形测量
（1）平面控制测量。平面控制测量分为首级控制测量和图根控制测量。
首级平面控制测量：本次校园地形测量首级控制采用E级GPS控制网，利用校园测绘标志点，起算点用学校已有坐标控制点。E级GPS平面控制网采用静态定位模式同步观测。根据校园情况，布设E级GPS点应能覆盖整个校区，同时便于下一级控制的发展。每个GPS点应至少与另一个GPS 点通视。选点与埋石按《全球定位系统城市测量技术规程》有关要求执行，选用双频Trimble R6 RTK GPS接收机，并且在点作业过程中满足表中设计技术要求。
图根导线测量：根据地大校区地形情况，布设符合导线、闭合导线和支导线。以符合导线为主，辅助少量闭合导线。图根导线点用水泥钢丁在水泥路面作标志，其数量每个图幅控制点数大于2个。相邻的短边与长边边长之比不小于1/3。图根控制点编号方法为一级图根点用大写字母再附加001、002、003……进行编号。布设过程中要求支导线不超过三条边。
（2）水准控制测量。水准测量用AL322自动安平水准仪对大部分GPS点按四等水准要求进行水准联测，图根点采用全站仪三角高程。R6 GPS-RTK点高程自动采集。
（3）地形图测量。针对校园实际情况，安排每组3人的4组人员进行测量。相邻地物点间距中误差不大于图上0.4mm，地物点与邻近控制点的间距中误差不大于图上0.5mm，设定地形图比例尺为1:500，地形图图幅规格为50cm€?0cm。分幅编号按内图廓西南角坐标整公里数编码，X坐标在前，Y坐标在后，中间以短线连接。图名采用图幅内校园约定俗成地理名称或校区用地单位名称表示，并注重不重名。
1.2 第二步 地下管线探测
1.2.1 探测内容
对校园自来水管线进行探测是任务的重点。包括检修井、阀门井、三通、消防栓、阀门、进出水口、预留口、变径等。其次是对排水管线的探测，主要以窨井的测量定位为住，由于排水管道大部分不是金属性质，探测非金属管道有一定的难度，但是排水管道相对给水管道大、离地面近的特点使工作进展比较顺利。排水管道探测包括窨井、出水口、预留口等。再者是对全校范围的路灯进行定位，相关附属物包括变电室等的定位，同时对主电缆沟进行探测，对路灯之间的供电电缆实施探测。
1.2.2 管线探测的方法
探测的基本原则：从已知到未知；从简单到复杂；方法有效、快捷、轻便；相对复杂条件下根据复杂程度采用相应综合方法。地下管线探测方法很多著作做过论述，这里仅简单介绍该工作使用方法。
金属管道和电缆的探查方法：（1）金属管道，根据条件采用直接法、夹钳法及磁偶极感应法；（2）接头为高阻体的金属管道，采用频率较高的电磁感应法或电磁波法；（3）埋深（相对管径）较大的金属管道，采用功率大、频率低的直接法；（4）电力电缆先采用被动源进行搜索，初步定位，然后用主动源法精确定位、定深，当电缆有出露端时，采用夹钳法。
非金属管道的探查方法：（1）有出入口的非金属管道采用示踪电磁法；（2）钢筋混凝土管道采用磁偶极感应法，但需加大发射功率（或磁矩）、缩短收发距离；（3）管径较大的非金属管道，采用电磁波法。
仪器探查主要是针对隐蔽管线点，金属管线仪器容易探查，但实际上地下管线有许多都是非金属管线，安排有经验、所属单位的资料或通过打样洞方法探查其位置及埋深。
1.2.3 管线设施调查
管线设施的调查包括：建设维护时间、材质（砼、铸铁、PE、PVC、钢、铜）、埋深、管径、埋设方式(直埋、管埋、方沟)、根数等。在探测时记录表记录管线特征：自来水类管线三个方向以上（包括三个方向）用“三通”、“四通”等表示；两个方向有明显的转角，转角接近90 度用“转折”；管线的起点、终点用“起点”、“终点”表示。除出露、消防栓、阀门、进出水口、出水口、入水口等实际露在外面的管线特征外，其他情况埋深不为0。
1.3 第三步 数据加工处理
管线资源系统的数据包括图形数据与属性数据的采集。完成野外数据采集后，及时完成编辑成图，编辑处理采用我校自行研制的MapSUV和MapGIS平台软件系统软件。基础数据整理完成后如图所示。
消火栓、阀门、拐点等地物用点状符号表示。自来水、排水管道、电缆等用线状符号表示，并根据不同性质、用途、名称、材质等设置不同的图层，加上管径、埋深、编号和埋设时间、管理部门等属性字段。
在地理信息系统内将前期处理的点、线文件装入到管网处理系统里完成建网耦合，并完全处理耦合过程中出现的错误。
1.4 第四步 建立地下管线资源管理信息系统
（1）数据库建设：①拓扑关系建立。对道路、水系和建筑物等建立图形点、线、面间拓扑关系，并对图形数据结构进行检查。②属性数据录入。根据探测结果和测量数据，在结合管线设施调查数据，按系统的要求录入到数据库。③图形数据和属性数据挂接。对照图形数据逐一进行属性数据挂接，建立图形与属性的一一对应关系。尽量采用批处理方式进行属性挂接，挂接不上的要做图形和属性数据的对应检查。
（2）数据检查与入库：①数据检查。在数据入库前按规范对数据成果质量要求进行全面质量检查，并记录检查结果，对质量检查不合格的数据应予以修改或返工，质量检查合格的数据方可入库。检核数据完整性﹑准确性﹑逻辑性以及数据分层和文件命名的规范性等，满足要求后建立数据库。②数据入库。当数据检查合格后，在软件系统里进行试运行。
2 有效管理
管线资源管理着重在以下几个方面：
（1）信息查询。校园管线系统设定的合法用户可按条件对管线和管点的属性信息进行查询。用户选中想要查询的管线种类，那么与选中管线相关的一些属性信息便会显示在计算机窗口中。还可以查询影响某楼栋资源供应的管线范围、阀门等信息，对某种预案进行辅助信息管理，提供最优路径、最短路径查询等功能。
（2）图层管理。包括对图层进行管理控制的一些功能，图层显示控制便是其中的功能之一。用户可以根据实际需要打开所有图层全显示、全关闭或有选择的图层显示与关闭控制，还可以将某一设定图层单独保存成为文件或数据库的形式。
（3）图表统计。包括管线长度统计报表、管线分类长度统计报表、管点类型统计报表、管线长度统计图表及管点类型统计图表功能。例如用户可以在窗口上用矩形框、圆形或多边形框选择要统计的管线范围，也可以用自定义表达式的方式选择统计。统计的结果可以是报表的形式，也可以是直方图、饼图等图形的方式。
3 结束语
校园通过对地下资源的梳理、登记和清理废旧地下管线资源，建立相应的信息管理系统。为校园工程建设提供了可视化的查询依据，对依赖地下管线传输的其他资源实现统计分析，避免了浪费，为校园管理部门提高管理效率和决策依据。校园地形精细现状建设，地下管线资源的有效管理，为进一步全面建设数字校园奠定了坚实的基础。
参考文献
[1]陈述彭.城市化与城市地理信息系统.科学出版社,1999.
[2]曲世琳,马飞,刘立,金仁东.基于MapGIS的校园地下综合管网信息及动态管理系统的建立.金属世界,2009.
[3]边馥苓.GIS地理信息系统原理和方法[M].北京:测绘出版社,1999.
[4]孟亚锋.基于GIS的地下管线管理信息系统[J].建筑技术开发,2002.29(4):54-56.
[5]秦小阳.大中型企业地下管网信息系统的建立.河北煤炭,2002(4).
[6]廖开际,奚建清.城市综合地下管线信息系统开发模式与关键技术[J].计算机工程与科学,2002.24(6):4.
[7]李峰林,王韩波.应用地理信息系统动态管理地下管网信息.工程勘察,1997(2).
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”