中新生态城管线巡检系统的实现与精度分析

杨花亭 刘晓光

摘要：管线设施作为城市最基础的细胞单元，承担着能源、物质及信息传输的重要使命，是城市经济、社会活动的基本载体，准确掌握管线设施的内容、数量、状态、位置、属性，是实施有效城市管理的前提，本文研究了如何利用CORS技术、手持移动终端及GIS技术来开发城市管线巡检系统，并对该系统的定位精度进行了分析。

关键词：管线设施；管线巡检；CORS技术

⒈ 引言

中新天津生态城（Sino-Singapore Tianjin Eco-city），是中国政府和新加坡政府在天津滨海新区建立的一项战略性合作项目，自2008年9月28日温家宝总理和新加坡吴作栋资政共同为中新天津生态城开工奠基以来，生态城全力推进市政基础设施及生态住宅工程建设，项目总开工面积达到150万平方米。如此快速的发展进程，必然要求相对成熟的管理模式。对比过去粗放型、经验型的城市管理，现代化的城市管理要求达到以下两个要求：一是在管理空间的划分上精细化，二是在城市管理对象的管理上数字化。也就是说，要同时实现城市管理空间细化和管理对象的精确定位，从而实现精准、高效、全天候、全方位、智能化的城市管理。

管线设施作为城市最微小的细胞单元，是城市经济、社会活动的基本载体，准确掌握管线设施的内容、数量、状态、位置、属性，是实施有效城市管理的前提，也是提高城市管理效率的根本要求。因此，建设城市管线巡检系统，通过便携式移动终端及时掌握自然或人为原因对管线设施造成的破坏，是十分必要的。

⒉ 系统建设

2.1 建设目标

在中新生态城建设CORS基站，开发建立管线巡检系统服务平台及移动巡检手持终端数据采集系统。为管理部门的管线资产野外巡检提供实时定位、数据采集存储、数据上传、底图管理、巡检情况分析等功能，满足管理部门的管线巡检需要。具体包括以下6个目标：

1）建立CORS 基站，能够为管线精细化巡检提供定位服务；

2）通过手持GPS移动终端达到亚米级定位精度，实现野外巡检精确定位；

3）能够通过手持GPS移动终端浏览查看管线图形属性数据；

4）具有一定精度的管线相关数据采集及属性录入功能；

5）能够在专有网络平台上传、下载巡检数据及底图的功能；

6）具有用户管理、巡检人员工作量统计分析等功能。

2.2系统构架

2.2.1 CORS系统构架

CORS系统由基准站、系统控制中心、用户数据中心、用户应用、数据通信五个子系统组成，各子系统的定义与功能见表1。

2.2.2 管线巡检服务平台系统构架

根据系统的设计原则，本系统采用数据层、逻辑层、应用层的多层体系结构方式进行系统的构建，系统结构图如图2所示：

1）数据层

采用Oracle关系型数据库系统和ArcSDE空间数据引擎，实现数据库的高效存储和管理。

2）逻辑层

利用ArcGIS Server进行系统功能的开发，通过ArcSDE空间数据引擎，负责空间数据库系统业务逻辑实现，如空间数据的存取、表现和操作等。

3）应用层

对空间数据库的核心业务进行支持，实现空间数据库的具体应用。

2.2.3 管线巡检数据采集系统构架

管线巡检采集系统依靠GPS手持终端设备来实现，该系统采用ArcGIS Mobile进行底图数据的显示、浏览和查询，通过GPS获取坐标，手工录入属性数据，存储到本地数据库中，最后巡检数据上传至服务平台。构架如图3所示：

管线巡检数据采集系统的功能包括：

1）载入底图数据更新包

2）地图浏览

3）查询属性

4）快速定位

5）巡检数据采集

巡检数据采集包括定位坐标数据的获取和巡检点属性采集。通过连接CORS 基站获取精确的坐标数据。定位后按照巡检点数据格式，依次录入巡检点的属性信息，保存到手簿中。

6）任务查看

查看巡检任务的路线及任务内容，在图上标出待巡检的路线。

7）巡检记录管理

管理巡检记录，包括浏览、查询、修改和删除巡检记录等功能。

3. 精度分析

为了分析不同因素对手持GPS误差产生的影响，基于统计分析原则，首先利用Trimble R8在野外測定若干个控制点的坐标，并将获取的坐标作为理论坐标，而后再采用手持GPS（实验选取S760C型手持GPS）对上述控制点进行复测，通过对均匀选取的200多个控制点进行实测，来获取管线巡检系统的测量精度。数据成果见表2.

实验结论：根据S760C相对GPS观测值误差，计算测量中误差约为0.10米，满足项目设计的亚米级技术指标，说明利用手持GPS可进行高精度快速定位，满足管线巡检系统的建设要求。

4. 结束语

本文结合中新天津生态城管线巡检系统的建设实例，阐述了管线巡检系统的建设目标、系统构架，并对该系统的定位精度进行了检测分析。通过管线巡检系统可快速准确掌握市政管线设施的内容、数量、状态、位置、属性，是提高城市管理效率的有效途径，同时降低了日常维护与管理成本，产生了直接和间接的经济效益。

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