CN110287532B - 基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法 - Google Patents

基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法 Download PDF

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Abstract

基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法，属于市政工程信息技术与地理信息***技术交叉领域。本专利无需对CAD排水管网规划图纸进行复杂的分层处理，也无需对检查井图层进行特定的处理、逐个绘制节点，并将人工逐个录入属性数据的工作进行大量的简化，通过InfoWorks ICM进行管网模型图形数据的自动转换、通过ArcGIS进行管网模型属性数据的自动转换，实现模型数据的自动化和批量化录入，既减少人工逐个录入数据的繁琐操作，还提高数据录入的工作效率，保证排水管网模型数据的质量，从而有效提高构建排水管网模型的质量。本发明无需进行复杂的程序编写，只需借助现有的软件工具即可完成各个步骤，操作简易。

Description

基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化 处理方法
技术领域
本发明涉及一种基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法，属于市政工程信息技术与地理信息***技术交叉领域。
背景技术
排水管网***是重要的城市基础设施，担负着收集和输送城市污水和城市降雨、融雪产生的径流的任务，具有保护环境和城市减灾双重功能，被称作城市的“生命线”和“血脉”，在城市规划和建设中的作用不容忽视。城市市政排水管网工程规划对于指导城市排水管网工程的建设工作意义重大，由于AutoCAD简单易学、界面美观等优点，市政排水管网工程规划图纸通常以CAD文件格式存储。排水管网规划图纸以多段线的形式存储了管线空间数据，以文字标注形式分别标注了管线的管径信息和节点的地面标高及管底标高信息，并通过箭头标注了管道的流向信息，但图纸中未考虑管网数据的空间属性与属性数据之间的关系，缺少对管网数据拓扑关系的描述，无法体现排水管网复杂的空间关系。
ArcGIS是一个全面的***，用户可用其来收集、组织、管理、分析、交流和发布地理信息，随着计算机技术的发展，ArcGIS在建立地理空间数据库方面的独特优势日益突出，在排水管网模型及排水防涝模型建模中的应用越来越多。应用ArcGIS可以进行数据管理和空间分析，也可以直观、动态地进行建模或可视化管理。在排水管网模型建设时，ArcGIS 模型数据库可以方便的输入至模型软件***，随着排水管网模型技术的发展，如何行之有效的将CAD排水管网规划图纸信息转换到ArcGIS模型数据库显得尤为重要。InfoWorks ICM(城市综合流域排水模型***)是当前国内外应用比较广泛的主流排水管网模型及海绵城市模型软件之一，在模型数据处理方面，具有灵活的数据接口，包括ArcGIS、CAD、 Excel等。InfoWorks ICM在导入CAD多段线数据时，可自动在线层数据两端生成点层数据，并自动进行编号，可为图形数据的转换提供便利，但属性数据的录入通常为人工操作逐个录入。
排水管网规划图纸信息输入ArcGIS模型数据库通常包括图形数据录入和属性数据录入两部分。传统排水管网模型的构建，需对CAD图形数据进行分层处理，并对检查井图层进行特定处理，但对CAD图纸进行分层处理的工作量大而繁琐；排水管网规划图纸的属性数据通常以文字形式按视觉展示原则就近标注在管线和节点附近，并无统一规律和标准，传统的属性数据录入通常是依靠大量的人工操作逐个录入，如检查井的井底高程、地面高程，管道的管径、上下游管底高程等，由于城市排水管网错综复杂，大量的人工录入容易出现错误，工作效率低，数据库的质量低，不能够保证排水管网模型的质量。
基于上述排水管网模型构建的缺陷，本专利从排水管网模型构建的需求出发，基于排水管网规划图纸信息的存储特点，无需对CAD排水管网规划图纸进行复杂的分层处理，也无需对检查井图层进行特定的处理、逐个绘制节点，并将人工逐个录入属性数据的工作进行大量的简化，通过InfoWorks ICM进行管网模型图形数据的自动转换、通过ArcGIS 进行管网模型属性数据的自动转换，实现模型数据的自动化和批量化录入，既减少人工逐个录入数据的繁琐操作，还提高数据录入的工作效率，保证排水管网模型数据的质量，从而有效提高构建排水管网模型的质量。
发明内容
本发明主要为解决当前基于排水管网规划图纸信息构建排水管网模型，对CAD规划图纸数据分层处理工作繁琐，人工逐个录入属性数据工作量大，工作效率低，容易出现错误，模型数据质量低的缺点，提出了一种基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法，所述方法依次包含以下步骤：
(1)规划图纸基础数据处理
1.1、规划图纸管线数据处理
本专利规划图纸基础数据处理，无需对CAD规划图纸按要素进行复杂繁琐的分层处理，也无需对检查井图层进行特定的处理、逐个绘制节点，仅需将规划图中管线统一在同一图层，如“雨水管”图层，将相连管线的端点连接于一点，再将处理后的管线数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“管线图”。
1.2、规划图纸标注数据处理
将各管段管径标注文字的***起点移至各管段的中间位置，将处理后的管线和管径标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“管径图”。
将各管段端点处地面标高标注文字的***起点移至端点位置，将处理后的管线和地面标高标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“地面标高图”。
将各管段端点处管底标高标注文字的***起点移至端点位置，将处理后的管线和管底标高标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“井底标高图”。
(2)管网图形数据的自动转换
在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“网络-导入-更新自AutoCAD dwg文件”工具，选择步骤1.1保存的“管线图”，在管线图层如“雨水管”图层所在行、“Lines/Polygons”所在列对应的表格中选择“Conduit”，即可将管线图形数据自动转换至模型网络中，同时在管线两端自动生成节点，并为节点号和管线上下游节点号进行自动编号。
(3)管网拓扑关系的梳理
步骤(2)为节点号和管线上下游节点号进行了自动编号，初步构建了管网的拓扑关系，但其中有部分管线的上下游节点号与实际管网流向相反，需要进行调整。在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“反向所有选定连接”工具，根据排水管网规划图纸中管网流向信息，对反向的管段进行流向的调整。
(4)管网Shp格式数据的输出
在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“网络-输出-数据导出中心”工具，将管线数据和节点数据分别输出为ArcGIS可以读取的Shape File文件，命名为“管线数据”和“节点数据”。其中节点数据图层属性表中的字段包括node_id(节点编号)、node_type(节点类型)、x(x坐标)、y(y坐标)、ground_lev(地面高程)、chamber_fl(井底高程)，管线数据图层属性表中的字段包括us_node_id(上游节点编号)、ds_node_id(下游节点编号)、shape_1(管段形状)、conduit_wi(渠宽)、conduit_he(渠高)、conduit_le(管长)、 us_invert(上游底高程)、ds_invert(下游底高程)。
(5)管网属性数据的自动转换
5.1、管线管径数据的自动转换
在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“管径图”和步骤(4)输出的“管线数据”。通过ArcGIS的“Spatial Join”(空间连接)工具将管径文本标注信息和管线进行空间连接，其中“目标要素”选择“管线数据”，“连接要素”选择“管径图”目录下的“管径图.dwgAnnotation”，“输出要素类”命名为“管线数据1”，空间连接之后“管线数据1”属性表中将自动添加Text字段并将管径信息自动转换到该字段下。
在“管线数据1”属性表中添加conduit_di(管径)字段。排水管网规划图中对圆管和渠的标注形式不同，如1000mm直径的圆管标注为d1000，宽3.2米高2米的渠标注为A3.2x2。在Excel中打开后缀为“.dbf”的“管线数据1”文件并另存为“管径信息.xls”文件，通过Excel的“分列”工具对管径文字信息进行拆分，如d1000拆分为d和1000， A3.2x2拆分为A、3.2、x和2，然后将圆管管径数据批量复制到“管线数据1”属性表的 conduit_di字段中，将渠宽和渠高数据批量复制到“管线数据1”属性表的conduit_wi和 conduit_he字段中。
5.2、节点标高数据的自动转换
1、在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“井底标高图”和步骤(4)输出的“节点数据”，通过“Spatial Join”(空间连接)工具将井底标高文本标注信息和节点进行空间连接，其中“目标要素”选择“节点数据”，“连接要素”选择“井底标高图”目录下的“井底标高图.dwgAnnotation”，“输出要素类”命名为“节点数据1”，空间连接之后“节点数据 1”属性表中将自动添加Text字段并将井底标高信息自动转换到该字段下。
2、在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“地面标高图”，通过“Spatial Join”(空间连接)工具将地面标高文本标注信息和节点进行空间连接，其中“目标要素”选择“节点数据1”，“连接要素”选择“地面标高图”目录下的“地面标高图.dwg Annotation”，“输出要素类”命名为“节点数据2”，空间连接之后“节点数据2”属性表中将自动添加Text1 字段并将地面标高信息自动转换到该字段下。
3、在“节点数据2”属性表中通过ArcGIS的“Field Calculator”(字段计算器)工具，分别设置“ground_lev＝Text1”、“chamber_fl＝Text”，完成节点标高数据的自动转换。
5.3、管线上下游底标高数据的自动转换
1、在ArcGIS中通过“Join”(连接)工具将“管线数据1”属性表的us_node_id字段和“节点数据2”属性表的node_id字段进行连接，其中“Join Options”选择“Keep onlymatching records”，连接后通过ArcGIS的“Field Calculator”(字段计算器)工具，设置“管线数据1.us_invert＝节点数据2.chamber_fl”，完成管线上游底标高数据的自动转换。
2、在ArcGIS中通过“Join”(连接)工具将“管线数据1”属性表的ds_node_id字段和“节点数据2”属性表的node_id字段进行连接，其中“Join Options”选择“Keep onlymatching records”，连接后通过ArcGIS的“Field Calculator”(字段计算器)工具，设置“管线数据1.ds_invert＝节点数据2.chamber_fl”，完成管线下游底标高数据的自动转换。
本发明所述一种基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法的有益效果主要体现在：
1.采用本发明所述的方法，能够利用现有的排水管网规划图纸信息，实现排水管网模型数据的有效转换，为排水管网模型的构建提供极大的方便。
2.本专利无需对CAD规划图纸按要素进行复杂繁琐的分层处理，也无需对检查井图层进行特定的处理、逐个绘制节点，排水管网模型数据的录入主要通过ArcGIS和InfoWorks ICM自动实现，极大的降低了传统数据录入中人工逐个录入属性数据的工作量，避免了传统人工录入属性数据工作繁琐、效率低、易出错的缺点，极大程度的提高了工作效率，保证了排水管网模型属性数据的质量，从而为排水管网模型的质量提供保障。
3.本专利所述方法具有可操作性，无需进行复杂的程序编写，只需借助现有的软件工具即可完成各个步骤，操作简易，容易实现，保证了本专利的可实施性。
附图说明：
图1为本发明工作的流程示意图。
具体实施方式：
本发明的具体实施流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)规划图纸基础数据处理
1.1、规划图纸管线数据处理
将规划图中管线统一在同一图层，如“雨水管”图层，将相连管线的端点连接于一点，然后将处理后的管线数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“管线图”。
1.2、规划图纸标注数据处理
将各管段管径标注文字的***起点移至各管段的中间位置，将处理后的管线和管径标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“管径图”。
将各管段端点处地面标高标注文字的***起点移至端点位置，将处理后的管线和地面标高标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“地面标高图”。
将各管段端点处管底标高标注文字的***起点移至端点位置，将处理后的管线和管底标高标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“井底标高图”。
(2)管网图形数据的自动转换
在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“网络-导入-更新自AutoCAD dwg文件”工具，选择步骤1.1保存的“管线图”，在管线图层如“雨水管”图层所在行、“Lines/Polygons”所在列对应的表格中选择“Conduit”，即可将管线图形数据自动转换至模型网络中，同时在管线两端自动生成节点，并为节点号和管线上下游节点号进行自动编号。
(3)管网拓扑关系的梳理
在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“反向所有选定连接”工具，根据排水管网规划图纸中管网流向信息，对反向的管段进行流向的调整。
(4)管网Shp格式数据的输出
在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“网络-输出-数据导出中心”工具，将管线数据和节点数据分别输出为Shape File文件，命名为“管线数据”和“节点数据”。其中节点数据图层属性表中的字段包括node_id(节点编号)、node_type(节点类型)、x(x坐标)、y(y坐标)、ground_lev(地面高程)、chamber_fl(井底高程)，管线数据图层属性表中的字段包括us_node_id(上游节点编号)、ds_node_id(下游节点编号)、shape_1 (管段形状)、conduit_wi(渠宽)、conduit_he(渠高)、conduit_le(管长)、us_invert (上游底高程)、ds_invert(下游底高程)。
(5)管网属性数据的自动转换
5.1、管线管径数据的自动转换
在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“管径图”和步骤(4)输出的“管线数据”。通过ArcGIS的“Spatial Join”(空间连接)工具将管径文本标注信息和管线进行空间连接，其中“目标要素”选择“管线数据”，“连接要素”选择“管径图”目录下的“管径图.dwgAnnotation”，“输出要素类”命名为“管线数据1”，空间连接之后“管线数据1”属性表中将自动添加Text字段并将管径信息自动转换到该字段下。
在“管线数据1”属性表中添加conduit_di(管径)字段。在Excel中打开后缀为“.dbf”的“管线数据1”文件并另存为“管径信息.xls”文件，通过Excel的“分列”工具对管径文字信息进行拆分，如d1000拆分为d和1000，A3.2x2拆分为A、3.2、x和2，然后将圆管管径数据批量复制到“管线数据1”属性表的conduit_di字段中，将渠宽和渠高数据批量复制到“管线数据1”属性表的conduit_wi和conduit_he字段中。
5.2、节点标高数据的自动转换
1、在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“井底标高图”和步骤(4)输出的“节点数据”，通过“Spatial Join”(空间连接)工具将井底标高文本标注信息和节点进行空间连接，其中“目标要素”选择“节点数据”，“连接要素”选择“井底标高图”目录下的“井底标高图.dwgAnnotation”，“输出要素类”命名为“节点数据1”，空间连接之后“节点数据1”属性表中将自动添加Text字段并将井底标高信息自动转换到该字段下。
2、在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“地面标高图”，通过“Spatial Join”(空间连接)工具将地面标高文本标注信息和节点进行空间连接，其中“目标要素”选择“节点数据1”，“连接要素”选择“地面标高图”目录下的“地面标高图.dwg Annotation”，“输出要素类”命名为“节点数据2”，空间连接之后“节点数据2”属性表中将自动添加Text1 字段并将地面标高信息自动转换到该字段下。
3、在“节点数据2”属性表中通过ArcGIS的“Field Calculator”(字段计算器)工具，分别设置“ground_lev＝Text1”、“chamber_fl＝Text”，完成节点标高数据的自动转换。
5.3、管线上下游底标高数据的自动转换
1、在ArcGIS中通过“Join”(连接)工具将“管线数据1”属性表的us_node_id字段和“节点数据2”属性表的node_id字段进行连接，其中“Join Options”选择“Keep onlymatching records”，连接后通过ArcGIS的“Field Calculator”(字段计算器)工具，设置“管线数据1.us_invert＝节点数据2.chamber_fl”，完成管线上游底标高数据的自动转换。
2、在ArcGIS中通过“Join”(连接)工具将“管线数据1”属性表的ds_node_id字段和“节点数据2”属性表的node_id字段进行连接，其中“Join Options”选择“Keep onlymatching records”，连接后通过ArcGIS的“Field Calculator”(字段计算器)工具，设置“管线数据1.ds_invert＝节点数据2.chamber_fl”，完成管线下游底标高数据的自动转换。

Claims (1)

1.一种基于ArcGIS+InfoWorks ICM的排水管网规划图纸信息模型化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)规划图纸基础数据处理
(1.1)规划图纸管线数据处理
将规划图中管线统一在同一图层，将相连管线的端点连接于一点，再将处理后的管线数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“管线图”；
(1.2)规划图纸标注数据处理
将各管段管径标注文字的***起点移至各管段的中间位置，将处理后的管线和管径标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“管径图”；
将各管段端点处地面标高标注文字的***起点移至端点位置，将处理后的管线和地面标高标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“地面标高图”；
将各管段端点处管底标高标注文字的***起点移至端点位置，将处理后的管线和管底标高标注数据另存为一张新的CAD图纸，命名为“井底标高图”；
(2)管网图形数据的自动转换
在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“网络-导入-更新自AutoCAD dwg文件”工具，选择步骤(1.1)保存的“管线图”，在管线图层所在行、“Lines/Polygons”所在列对应的表格中选择“Conduit”，即将管线图形数据自动转换至模型网络中，同时在管线两端自动生成节点，并为节点号和管线上下游节点号进行自动编号；
(3)管网拓扑关系的梳理
步骤(2)为节点号和管线上下游节点号进行了自动编号，初步构建了管网的拓扑关系，但其中有部分管线的上下游节点号与实际管网流向相反，需要进行调整；在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“反向所有选定连接”工具，根据排水管网规划图纸中管网流向信息，对反向的管段进行流向的调整；
(4)管网Shp格式数据的输出
在InfoWorks ICM的模型网络中，通过“网络-输出-数据导出中心”工具，将管线数据和节点数据分别输出为ArcGIS能够读取的Shape File文件，命名为“管线数据”和“节点数据”；其中节点数据图层属性表中的字段包括node_id即节点编号、node_type即节点类型、x即x坐标、y即y坐标、ground_lev即地面高程、chamber_fl即井底高程，管线数据图层属性表中的字段包括us_node_id即上游节点编号、ds_node_id即下游节点编号、shape_1即管段形状、conduit_wi即渠宽、conduit_he即渠高、conduit_le即管长、us_invert即上游底高程、ds_invert即下游底高程；
(5)管网属性数据的自动转换
(5.1)管线管径数据的自动转换
在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“管径图”和步骤(4)输出的“管线数据”；通过ArcGIS的“Spatial Join”空间连接工具将管径文本标注信息和管线进行空间连接，其中“目标要素”选择“管线数据”，“连接要素”选择“管径图”目录下的“管径图.dwg Annotation”，“输出要素类”命名为“管线数据1”，空间连接之后“管线数据1”属性表中将自动添加Text字段并将管径信息自动转换到该字段下；
在“管线数据1”属性表中添加conduit_di管径字段；在Excel中打开后缀为“.dbf”的“管线数据1”文件并另存为“管径信息.xls”文件，通过Excel的“分列”工具对管径文字信息进行拆分，然后将圆管管径数据批量复制到“管线数据1”属性表的conduit_di字段中，将渠宽和渠高数据批量复制到“管线数据1”属性表的conduit_wi和conduit_he字段中；
(5.2)节点标高数据的自动转换
在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“井底标高图”和步骤(4)输出的“节点数据”，通过“Spatial Join”空间连接工具将井底标高文本标注信息和节点进行空间连接，其中“目标要素”选择“节点数据”，“连接要素”选择“井底标高图”目录下的“井底标高图.dwgAnnotation”，“输出要素类”命名为“节点数据1”，空间连接之后“节点数据1”属性表中将自动添加Text字段并将井底标高信息自动转换到该字段下；
在ArcGIS中加载步骤(1)保存的“地面标高图”，通过“Spatial Join”空间连接工具将地面标高文本标注信息和节点进行空间连接，其中“目标要素”选择“节点数据1”，“连接要素”选择“地面标高图”目录下的“地面标高图.dwg Annotation”，“输出要素类”命名为“节点数据2”，空间连接之后“节点数据2”属性表中将自动添加Text1字段并将地面标高信息自动转换到该字段下；
在“节点数据2”属性表中通过ArcGIS的“Field Calculator”字段计算器工具，分别设置“ground_lev＝Text1”、“chamber_fl＝Text”，完成节点标高数据的自动转换；
(5.3)管线上下游底标高数据的自动转换
在ArcGIS中通过“Join”连接工具将“管线数据1”属性表的us_node_id字段和“节点数据2”属性表的node_id字段进行连接，其中“Join Options”选择“Keep only matchingrecords”，连接后通过ArcGIS的“Field Calculator”字段计算器工具，设置“管线数据1.us_invert＝节点数据2.chamber_fl”，完成管线上游底标高数据的自动转换；
在ArcGIS中通过“Join”连接工具将“管线数据1”属性表的ds_node_id字段和“节点数据2”属性表的node_id字段进行连接，其中“Join Options”选择“Keep only matchingrecords”，连接后通过ArcGIS的“Field Calculator”字段计算器工具，设置“管线数据1.ds_invert＝节点数据2.chamber_fl”，完成管线下游底标高数据的自动转换。
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