一种城市地下管线数据建设方法

技术领域

本发明涉及地下管线管理技术领域，特别是一种城市地下管线数据建设方法。

背景技术

城市地下管线是城市基础设施建设的重要组成部分，其完整性、准确性和实时性对于城市的安全和规划至关重要，随着城市化进程的加速，地下管线的种类、数量和复杂性也在不断增加，尤其是在大数据和智能技术广泛应用的背景下传统的管线数据收集和管理方法难以满足现代城市的需求，因此，如何高效、准确地收集、管理和使用地下管线数据，成为了城市规划、建设和管理的重要课题。

发明内容

鉴于上述现有的城市地下管线数据建设方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的问题在于在大数据和智能技术广泛应用的背景下传统的管线数据收集和管理方法难以满足现代城市的需求。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种城市地下管线数据建设方法，其包括，进行地下管线资料收集和地下管线现状测绘，收集地下管线数据；

对收集的地下管线数据进行筛选识别，确认管线种类和信息有效性；

将筛选识别后的地下管线数据记录在数据库中，并且根据记录的数据建立地下管线三维模型；

在官网页面对地下管线数据和地下管线三维模型进行展示，用户通过官网对地下管线进行查询。

作为本发明所述城市地下管线数据建设方法的一种优选方案，其中：所述进行地下管线资料收集和地下管线现状测绘使用传感器、探测器、人工巡检以及地下管线建设资料完成收集，所述地下管线数据包括城市主干路、次干路、支路和宽度大于3米的街巷、地方政府所在行政区域内的城市基础设施及其附属设施地下管线。

作为本发明所述城市地下管线数据建设方法的一种优选方案，其中：所述收集的地下管线数据经过处理后通过K-means目标函数进行分析确定数据有效性；

首先对数据进行标准化处理：

其中x为收集地下管线数据，μ为地下管线数据均值，σ为地下管线数据标准差，x′为标准化后的地下管线数据，且0＜x′≤1；

接着将标准化后的数据代入K-means目标函数进行分析：

其中x为标准化处理后的数据，C

若y＞0，则判断地下管线数据有效，将数据记录在数据库中；

若y≤0，则判断地下管线数据异常，则对异常数据进行检验寻找数据异常原因进行修正并将修正数据记录在数据库中。

作为本发明所述城市地下管线数据建设方法的一种优选方案，其中：所述将筛选后的地下管线数据记录在数据库中时需要与数据库中数据进行比对：

若记录的数据在数据库中已经存在，则将记录数据与数据库中数据进行比对，完善数据库中数据；

若记录的数据在数据库中不存在，则在数据库中根据记录数据的特征创建新的分类，将数据记录在新的分类中。

作为本发明所述城市地下管线数据建设方法的一种优选方案，其中：所述建立地下管线三维模型使用了地址扫描技术和数值模拟技术，基于实际的地下管线测量数据，运用三维建模如那件对地下管线的物理形态、材质、连接方式进行建模，同时利用数值模拟技术对三维模型进行动态仿真，模拟地下管线在不同条件的数值变化对地下管线工作性能和风险进行预测。

作为本发明所述城市地下管线数据建设方法的一种优选方案，其中：所述官网页面对地下管线数据和地下管线三维模型进行展示使用互动式的三维可视化技术，用户可对三维模型进行旋转、放大、缩小操作从不同角度和不同层级查看地下管线三维模型，并且允许用户对地下管线进行筛选、标记以及高亮显示。

作为本发明所述城市地下管线数据建设方法的一种优选方案，其中：所述官网页面允许用户登录账号后对地下管线数据进行操作，用户登录账号操作包括：

若用户登录账号有效且具备管理权限，则允许对官网页面展示的地下管线数据和地下管线三维模型进行修改，并且对官网进行管理操作；

若用户登录账号有效但不具备管理权限，则允许用户对地下管线数据和三维模型进行查看和下载；

若用户登录账号无效则跳转至官网账号注册界面进行账号注册，注册完毕后允许用户登录官网进行数据查询。

作为本发明所述城市地下管线数据建设方法的一种优选方案，其中：所述官网对用户数据安全进行保护，用户在官网进行的操作记录使用去标识化处理去除用户隐私信息后保存在数据库中为地下管线数据建设提供反馈。

一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项城市地下管线数据建设方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项城市地下管线数据建设方法的步骤。

本发明有益效果为：本发明提供的一种城市地下管线数据建设方法综合利用多种现代技术收集分析地下管线数据，并将数据进行记录和展示，确保了数据的完整性，优化了现有数据的完整性，为新数据分类提供了高效路径同时保障了数据质量和用户体验，具有广泛的应用价值和推广前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为城市地下管线数据建设方法的流程示意图。

图2为城市地下管线数据建设方法的设备示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的″一个实施例″或″实施例″是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的″在一个实施例中″并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1和图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种城市地下管线数据建设方法，城市地下管线数据建设方法包括以下步骤：

S1、进行地下管线资料收集和地下管线现状测绘，收集地下管线数据；

应说明的是，进行地下管线资料收集和地下管线现状测绘使用传感器、探测器、人工巡检以及地下管线建设资料完成收集，所述地下管线数据包括城市主干路、次干路、支路和宽度大于3米的街巷、地方政府所在行政区域内的城市基础设施及其附属设施地下管线。

还应说明的是，收集的地下管线类别包括供水、排水、热力、电力、通信、广播电视、工业管线、综合管廊等城市基础设施以及其附属设施地下管线，如下表所示。

表1：地下管线调查表

S2、对收集的地下管线数据进行筛选识别，确认管线种类和信息有效性；

应说明的是，收集的地下管线数据经过处理后通过K-means目标函数进行分析确定数据有效性；

首先对数据进行标准化处理：

其中x为收集地下管线数据，μ为地下管线数据均值，σ为地下管线数据标准差，x′为标准化后的地下管线数据，且0＜x′≤1；

接着将标准化后的数据代入K-means目标函数进行分析：

其中x为标准化处理后的数据，C

若y＞0，则判断地下管线数据有效，将数据记录在数据库中；

若y≤0，则判断地下管线数据异常，则对异常数据进行检验寻找数据异常原因进行修正并将修正数据记录在数据库中。

还应说明的是，将筛选后的地下管线数据记录在数据库中时需要与数据库中数据进行比对：

若记录的数据在数据库中已经存在，则将记录数据与数据库中数据进行比对，完善数据库中数据；

若记录的数据在数据库中不存在，则在数据库中根据记录数据的特征创建新的分类，将数据记录在新的分类中。

S3、将筛选识别后的地下管线数据记录在数据库中，并且根据记录的数据建立地下管线三维模型；

应说明的是建立地下管线三维模型使用了地址扫描技术和数值模拟技术，基于实际的地下管线测量数据，运用三维建模如那件对地下管线的物理形态、材质、连接方式进行建模，同时利用数值模拟技术对三维模型进行动态仿真，模拟地下管线在不同条件的数值变化对地下管线工作性能和风险进行预测。

进一步地，为了保证官网模拟的准确性、逼真性和可用性，对于不同的地下管线采用不同的建模方式：

抽象化的不规则形体的管点实体模型具有重要的形状和位置特征，如各种种类的水阀、水表、消防栓、配电箱、交接箱等，这类实体模型利用对象的平面底图数据、航空影像或地面摄影影像在3DMax等建模软件中手动建模；

尺寸结构属性驱动的管点实体模型例如各种不同型号的地下井室、蓄水池等，这类模型带有明显的底面边界尺寸信息，是带有一定厚度、固定方位的规则体元，这类实体模型采用构造实体几何法(Constructive Solid Geometry，简称CSG)来表达；

拓扑连接关系驱动的管点实体模型：例如变径、弯头、三通、四通、多通等，这类模型的规格尺寸多种多样，且具有不同的形态和方位，针对这类模型将采用扫描法+格网(Sweep+Mesh)建立，根据管径大小分别建立主管和支管模型，运用布尔运算，并集剖切连接形成完整的实体模型；

管段实体模型：包括圆筒形的圆管和方柱状的管块、管渠。这类模型具有不同的空间运动轨迹，该轨迹可以用解析式来定义，同样采用扫描法+格网(Sweep+Mesh)将一条管线看作是整张连续的曲面进行建模处理。

S4、在官网页面对地下管线数据和地下管线三维模型进行展示，用户通过官网对地下管线进行查询；

应说明的是，官网页面允许用户登录账号后对地下管线数据进行操作，用户登录账号操作包括：

若用户登录账号有效且具备管理权限，则允许对官网页面展示的地下管线数据和地下管线三维模型进行修改，并且对官网进行管理操作；

若用户登录账号有效但不具备管理权限，则允许用户对地下管线数据和三维模型进行查看和下载；

若用户登录账号无效则跳转至官网账号注册界面进行账号注册，注册完毕后允许用户登录官网进行数据查询。

还应说明的是，官网对用户数据安全进行保护，用户在官网进行的操作记录使用去标识化处理去除用户隐私信息后保存在数据库中为地下管线数据建设提供反馈。

实施例2

为本发明第二个实施例，该实施例不同于上一个实施例的是，还包括：

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，″计算机可读介质″可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

实施例3

为本发明第三个实施例，该实施例不同于前两个实施例，为了验证本发明的有益效果，采取了实验进行验证，实验结果如下表所示。

表2：本发明方法与传统方法对比表

通过上表可以得出，本发明方法在地下管线数据收集、数据准确率，故障预警周期、数据查询周期和群众满意度方面都优于传统方法，有效增强了城市地下管线数据管理和数据处理能力，具有广阔的前景。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。