管线普查知识库与技术平台建设初探

范海林，王大成，李姗迟

(广州绘宇智能勘测科技有限公司，广东广州510665)

一、前 言

管线是城市重要的基础设施，是城市的“生命线”，是城市物质流、能量流和信息流输送的重要脉络，是城市赖以生存和发展的物质基础。管线种类多、数据量大、埋设错综复杂，管线相关技术发展日益多元化，传统的管线信息存储系统已不能满足实际应用需求，不能有效解决管线规划设计不科学、维护管理不到位、数据不规范、普查开展不及时等问题。

在大数据时代，管道运行、评估、管理、决策和思维模式，需要依靠移动互联，利用管道大数据，发掘数据价值，建立管线普查知识库和技术平台，使管道运行更安全、经济可靠和智能化，是管线事业发展的一大趋势。

二、平台建设的意义

1.必要性

(1)深入推进地下管线数字化战略的重大工程

2013年9月16日国务院发布《关于加强城市基础设施建设的意见》，强调加大城市管网建设和改造力度。本平台的建设以统一的数据结构为基础，实现城市给水、排水、排污、燃气、电力、通信、热力、工业等八大类地下管线的信息入库工作，为城市规划管理、资源开发利用、公共安全保障等提供基础信息支撑。

(2)推进智慧城市建设、提高城市精细化管理水平的重要举措

推进智慧城市建设是加快实现创新驱动、转型发展的重要手段。但城市管线设施的信息化管理一直落后于其他城市基础设施管理。本平台针对此城市建设管理中的重点和薄弱环节，利用先进、可靠、适用的信息技术和创新的管理理念，建立统一的知识架构和技术交流平台，进一步提高管线建设管理的精细化、智能化水平。

(3)推动地下空间开发利用规范化的重要支撑

城市地下空间开发利用是城市建设和发展的重要组成部分。本平台的建设有利于管线项目相关技术规范的推广和落实，管线技术的提升有助于地下空间的优化布局。在存量土地不足、地面空间利用接近极限的背景下，本平台是推动地下空间开发利用、构筑高水平崛起载体的重要支撑。

2.推广效益

社会效益方面，改变地下管线管理模式，提高管理效率和可行性，减少因管线事故发生而导致的损失;经济效益方面，管线数据的规范管理和适度共享有利于为权属单位提供数据，为政府部门提供决策参考，为城市管线规划、设计和建设节省资金和时间，为城市管线档案管理节省开支。

三、发展思路

以现代化创新技术手段为支撑，以数据库建设为基础，以长效机制为核心，以共享应用为目的，将管线数据标准、技术规程、管理规范、数据管理和体验、项目资讯等信息集成在一个平台中，以云服务的形式进行应用和交流。

1.知识的提取

从广义上讲，知识是一种用符号表示的信息。知识库的构建是实现人工智能必不可少的部分，关键技术在于知识的提取。管线数据的有关知识主要有以下几个来源:

1)项目采用的标准、规程、规范、图式、技术设计等有关规定，如《城市工程管线综合规划规范》(GB 50298—1998)、《室外给水设计规范》(GB 50013—2006)、《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)、《建筑给水排水设计规范》(GB 50015—2003)、《城市电力规划规范》(GB 50293—1999)、《电力工程电缆设计规范》(GB 50217—2007)、《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)等。

2)管线管理、施工、探测和应用领域的专家意见、学术论著和思维方法。

3)基于常识的判断准则和现场调查实际情况。

将以上来源的信息进行挖掘和整理，形成概念化的知识及相关的语法规则和语义规则，在此基础上构建管线知识库。其中，概念化的知识是指从管线有关规定、专家意见、学术论著和现场调查中抽象出来的事实，语法规则主要指管线数据、技术规范等在内容组成、结构、格式等方面的要求，语义规则主要指管线数据、技术设计、思维方法等之间存在的内容逻辑推理方面的要求。管线知识库构建的技术路线如图1所示。

图1 管线知识库构建的技术路线

2.侧重体系库建设

由于不同种类的管线有不同的数据特点和业务规则规范，因此，基于管线种类的体系库建设是平台构建的基础。平台体系库如图2所示，管线种类包括给水、排水、燃气、电力、通信、工业管道、热力、石油管道和综合管沟等。完整的管线信息包括管线信息和管点信息，具体内容包括空间特征(几何形状、平面位置、起始埋深、起始标高、终止埋深、终止标高、拓扑关系)、属性特征(管材、管径、埋设方式、建设时间、使用状态和权属单位)、技术特征(最小覆土深度、最小净距、与附属设施的连接关系、布设顺序、编绘标准)等。

3.建立管线科技索引

知识库的内容很全面、很准确，但是如果没有良好的搜索或索引结构，就不能将最需要的知识快速地传递给使用者，同样在这种情况下使用知识库的热情就会下降，失去知识库的核心价值。知识库的价值在于知识的运用而非文档的管理。虽然企业必须把文档管理好，但是好的文档管理保证不了成功的知识管理。本平台拟建立3种索引方式引导使用者进行信息搜索。

图2 平台体系库

1)空间信息索引:根据管线的空间位置建立管线的索引平面图，按照管线的位置查找管线的相关知识。

2)属性信息索引:建立管线属性的编码规则，依据规则对管线数据进行编码，编制索引表，以此来查找管线的相关知识。

3)技术信息索引:以文档的形式储存管线的技术信息，通过关键词搜索查找管线的相关技术，进而查找其他管线知识。

4.建立管线技术交流机制

在平台的基础上，进行探测、内页成图、数据管理、项目监理、动态更新、动态监测与运维、信息化测绘等技术交流。强化专家、学者和专业技术人员在技术交流中的主导地位，并畅通产、学、研的沟通合作渠道。将沟通交流的成果整理到知识库中，保证管线技术信息的现势性。

5.运行云服务模式

云服务的商业模式是通过繁殖大量创业公司提供丰富的个性化产品，以满足市场上日益膨胀的个性化需求。将这种模式应用到本平台中，实现平台建设的最终目的—指导管线项目运作，实现管线的智能化管理。云服务的实现理念是“所要即所得”，即根据PMI(pertinent＆matched information)原则提供与用户需求相关的信息，为用户提供相应的分析统计、辅助判断和决策等服务及数据体验(如图3所示)。

四、结束语

管线普查知识库和技术平台的建设仍处于初步设计阶段，平台的功能特点和适用范围决定了相关工作需要由政府来主导推进。目前使用较成熟的管线综合信息管理系统虽然拥有该平台的部分功能，但其实现技术不足以支撑系统的继续扩展。随着人工智能和云计算技术的日渐成熟，在不远的将来，管线普查知识库和技术平台必将展示出强大的生命力，并广泛服务于管线行业，对管线技术的发展产生深远的影响。

图3 云服务示意图

［1］魏鑫磊，王高平.基于本体的地下管线知识库研究［J］.电脑知识与技术，2011，7(7):1498-1499.

［2］FONSECA F T，EGENHOFER M J，AGOURISP，et al.Using Ontologies for Intergrated Geographic Information Systems［J］.Transactions in GIS，2002，6(3):231-257.

［3］CJJ 61—2003城市地下管线探测技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2004.