CN110362726A - 一种城市地下排水管网数据补充完善方法及*** - Google Patents

一种城市地下排水管网数据补充完善方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种城市地下排水管网数据补充完善方法及***，其中方法包括管件类型标记，还包括以下步骤：根据拓扑填充管径或断面形状数据；设置管线参考DEM；根据拓扑关系填充高程；根据默认埋深填充高程。本发明提出的一种城市地下排水管网数据补充完善方法及***，提供了一种城市管网数据属性自动补充完善的方案，利用基于空间关系的实现数据补充方法和基于管线比降填充高程值的方法，能够自动、快速地对城市地下水管网的数据进行补充完善。

Description

一种城市地下排水管网数据补充完善方法及***
技术领域
本发明涉及地下排水管网的技术领域，特别是一种城市地下排水管网数据补充完善方法及***。
背景技术
城市管网数据的数字化包括平面坐标、地面高程、上游管底高程、下游管底高程、管径或断面形状等数据，但实际存储管理的数据存在大量的属性缺失，无法满足城市管理、防汛等业务需求。
在2012年的《中国地质大学(北京)》上公开的严玉瑶的硕士论文《城市管网空间数据质量检查***设计与实现》，以城市管网空间数据为主要研究对象，在分析研究大量空间数据的规范和标准的基础上，根据不同质量元素的划分、数据模型的特点，从理论到实践全面***地讨论了质量控制、成果评价的技术和方法。该论文虽然分析了城市管网空间数据质量检查的规则模型和方法，提出了管网数据自动检查的规则，但没有对数据的补充完善提出快速合理的方案。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提出的一种城市地下排水管网数据补充完善方法及***，提供了一种城市管网数据属性自动补充完善的方案，利用基于空间关系的实现数据补充方法和基于管线比降填充高程值的方法，能够自动、快速地对城市地下水管网的数据进行补充完善。
本发明的第一目的是提供一种城市地下排水管网数据补充完善方法，包括管件类型标记，还包括以下步骤：
步骤1：根据拓扑填充管径或断面形状数据；
步骤2：设置管线参考DEM；
步骤3：根据拓扑关系填充高程；
步骤4：根据默认埋深填充高程。
优选的是，所述管件类型标记包括根据已有的管径数据人工分析干管和支管的管径阈值，根据所述管径阈值将管线区分为干管和支管。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤1还包括计算与该管线与之相连的所有管线的夹角，取夹角最小的管线的管宽赋值给该管线。
在上述任一方案中优选的是，所述夹角包括干管与干管和/或支管与支管的夹角。
在上述任一方案中优选的是，所述夹角的计算方法包括以下步骤：
步骤11：对每一根管线通过上下游节点位置计算余弦值cosθ；
步骤12：利用反余弦函数arccos计算反余弦结果B，B＝arccos(cosθ)；
步骤13：取min|Bn-B0|的该根管线的管径或断面形状，其中，n代表了与该管段连接第n条管段。
在上述任一方案中优选的是，余弦值cosθ的计算公式为
其中(x1，y1)，(x2，y2)为管线起始点空间坐标位置。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤2包括利用DEM数据或网格文件等高程信息计算管段上下游高程参考值，管线高程最大值为DEM-埋深-管径。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤4包括根据拓扑关系填充高程值和/或根据比降填充高程值。
在上述任一方案中优选的是，所述根据拓扑关系填充高程值包括上游高程填充和/或下游高程填充。
在上述任一方案中优选的是，所述上游高程填充是指当相连管线的下游高程都不为0时，找到与该管线上游节点相连的所有管线的下游节点高程，取最小值。
在上述任一方案中优选的是，所述下游高程填充是指在相连管线的上游高程都不为0时，找到与该管线下游节点相连的所有管线的上游节点高程，取最大值。
在上述任一方案中优选的是，所述根据比降填充高程值是指当某一根管线只有一个上游高程或者下游高程，根据比降计算另一个节点高程值。
在上述任一方案中优选的是，所述上游高程的填充方法为：
z1＝z2+i×L
其中，z1为上游高程值，z2为下游高程值，i为管段比降，L为管段长度。
在上述任一方案中优选的是，所述下游高程的填充方法为：
z2＝z1-i×L
其中，z1为上游高程值，z2为下游高程值，i为管段比降，L为管段长度。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤4包括利用DEM信息对进水口管线进行高程赋值，管线高程为DEM-埋深-管径，然后根据拓扑关系填充高程。
本发明的第二目的是提供一种城市地下排水管网数据补充完善***，包括用于管件类型标记的管件标记模块，还包括以下模块：
数据填充模块：用于根据拓扑填充管径或断面形状数据；
DEM设置模块：用于设置管线参考DEM；
高程填充模块：用于根据拓扑关系和/或默认埋深填充高程。
优选的是，所述管件标记模块还用于根据已有的管径数据人工分析干管和支管的管径阈值，根据所述管径阈值将管线区分为干管和支管。
在上述任一方案中优选的是，所述数据填充模块还用于计算与该管线与之相连的所有管线的夹角，取夹角最小的管线的管宽赋值给该管线。
在上述任一方案中优选的是，所述夹角包括干管与干管和/或支管与支管的夹角。
在上述任一方案中优选的是，所述夹角的计算方法包括以下步骤：
步骤11：对每一根管线通过上下游节点位置计算余弦值cosθ；
步骤12：利用反余弦函数arccos计算反余弦结果B，B＝arccos(cosθ)；
步骤13：取min|Bn-B0|的该根管线的管径或断面形状，其中，n代表了与该管段连接第n条管段。
在上述任一方案中优选的是，余弦值cosθ的计算公式为
其中(x1，y1)，(x2，y2)为管线起始点空间坐标位置。
在上述任一方案中优选的是，所述DEM设置模块还用于利用DEM数据和/或网格文件高程信息计算管段上下游高程参考值，管线高程最大值为DEM-埋深-管径。
在上述任一方案中优选的是，所述高程填充模块用于根据拓扑关系填充高程值和/或根据比降填充高程值。
在上述任一方案中优选的是，所述根据拓扑关系填充高程值包括上游高程填充和/或下游高程填充。
在上述任一方案中优选的是，所述上游高程填充是指当相连管线的下游高程都不为0时，找到与该管线上游节点相连的所有管线的下游节点高程，取最小值。
在上述任一方案中优选的是，所述下游高程填充是指在相连管线的上游高程都不为0时，找到与该管线下游节点相连的所有管线的上游节点高程，取最大值。
在上述任一方案中优选的是，所述根据比降填充高程值是指当某一根管线只有一个上游高程或者下游高程，根据比降计算另一个节点高程值。
在上述任一方案中优选的是，所述上游高程的填充方法为：
z1＝z2+i×L
其中，z1为上游高程值，z2为下游高程值，i为管段比降，L为管段长度。
在上述任一方案中优选的是，所述下游高程的填充方法为：
z2＝z1-i×L
其中，z1为上游高程值，z2为下游高程值，i为管段比降，L为管段长度。
在上述任一方案中优选的是，述高程填充模块还用于利用DEM信息对进水口管线进行高程赋值，管线高程为DEM-埋深-管径，然后根据拓扑关系填充高程。
本发明提出了一种城市地下排水管网数据补充完善方法及***，给管网拓扑结构结合实际管网工程实际情况提供了一种城市管网数据属性自动补充完善的方案，完善后的管网可以为城市管理、防汛等业务提供科学、合理、完整的数据支撑。
附图说明
图1为按照本发明的城市地下排水管网数据补充完善方法的一优选实施例的流程图。
图2为按照本发明的城市地下排水管网数据补充完善***的一优选实施例的模块图。
图3为按照本发明的城市地下排水管网数据补充完善方法的另一优选实施例的水体提取模型流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例一
一种城市地下排水管网数据补充完善方法，如图1所示，执行步骤100，管件类型标记，根据已有的管径数据人工分析干管和支管的管径阈值，根据所述管径阈值将管线区分为干管和支管。
执行步骤110，根据拓扑填充管径或断面形状数据。计算与该管线与之相连的所有管线的夹角，取夹角最小的管线的管宽赋值给该管线，夹角包括干管与干管和/或支管与支管的夹角。夹角的计算方法包括以下步骤：
步骤111，对每一根管线通过上下游节点位置计算余弦值cosθ，余弦值cosθ的计算公式为其中(x1，y1)，(x2，y2)为管线起始点空间坐标位置。步骤112：利用反余弦函数arccos计算反余弦结果B，B＝arccos(cosθ)；步骤113：取min|Bn-B0|的该根管线的管径或断面形状，其中，n代表了与该管段连接第n条管段。
执行步骤120，设置管线参考DEM，利用DEM数据或网格文件等高程信息计算管段上下游高程参考值，管线高程最大值为DEM-埋深-管径。
执行步骤130，根据拓扑关系填充高程，根据拓扑关系填充高程值和/或根据比降填充高程值。根据拓扑关系填充高程值包括上游高程填充和/或下游高程填充。上游高程填充是指当相连管线的下游高程都不为0时，找到与该管线上游节点相连的所有管线的下游节点高程，取最小值。下游高程填充是指在相连管线的上游高程都不为0时，找到与该管线下游节点相连的所有管线的上游节点高程，取最大值。根据比降填充高程值是指当某一根管线只有一个上游高程或者下游高程，根据比降计算另一个节点高程值。上游高程的填充方法为：z1＝z2+i×L，下游高程的填充方法为：z2＝z1-i×L，其中，z1为上游高程值，z2为下游高程值，i为管段比降，L为管段长度。
执行步骤140，根据默认埋深填充高程，利用DEM信息对进水口管线进行高程赋值，管线高程为DEM-埋深-管径，然后根据拓扑关系填充高程。
实施例二
如图2所示，一种城市地下排水管网数据补充完善***，包括管件标记模块200、数据填充模块210、DEM设置模块220和高程填充模块230。
管件标记模块200：用于管件类型标记，根据已有的管径数据人工分析干管和支管的管径阈值，根据所述管径阈值将管线区分为干管和支管。
数据填充模块210：用于根据拓扑填充管径或断面形状数据，计算与该管线与之相连的所有管线的夹角，取夹角最小的管线的管宽赋值给该管线。其中，夹角包括干管与干管和/或支管与支管的夹角。夹角的计算方法包括以下步骤：步骤11：对每一根管线通过上下游节点位置计算余弦值cosθ；余弦值cosθ的计算公式为其中(x1，y1)，(x2，y2)为管线起始点空间坐标位置。步骤12：利用反余弦函数arccos计算β；步骤13：取min|βn-β0|的该根管线的管径或断面形状，其中，n代表了与该管段连接第n条管段。
DEM设置模块220：用于设置管线参考DEM，利用DEM数据和/或网格文件高程信息计算管段上下游高程参考值，管线高程最大值为DEM-埋深-管径。
高程填充模块230：用于根据拓扑关系和/或默认埋深填充高程。其中，高程填充模块230用于根据拓扑关系填充高程值和/或根据比降填充高程值。1)上游高程填充是指当相连管线的下游高程都不为0时，找到与该管线上游节点相连的所有管线的下游节点高程，取最小值；下游高程填充是指在相连管线的上游高程都不为0时，找到与该管线下游节点相连的所有管线的上游节点高程，取最大值。2)根据比降填充高程值是指当某一根管线只有一个上游高程或者下游高程，根据比降计算另一个节点高程值。上游高程的填充方法为：z1＝z2+i×L；下游高程的填充方法为：z2＝z1-i×L，其中，z1为上游高程值，z2为下游高程值，i为管段比降，L为管段长度。高程填充模块230还用于利用DEM信息对进水口管线进行高程赋值，管线高程为DEM-埋深-管径，然后根据拓扑关系填充高程。
实施例三
本发明提供给管网拓扑结构结合实际管网工程实际情况提供了一种城市管网数据属性自动补充完善的方案，完善后的管网可以为城市管理、防汛等业务提供科学、合理、完整的数据支撑。
将城市管网数据进行数字化，数字化后的管线属性包括上游底高程、下游底高程、管径、管线类型(干管或支管)、埋深等参数，其数字化模型如图3所示。
在地下排水管网数字化的过程中，存在数据缺失的情况，无法开展业务应用，城市管网数据自动补充完善的方法包括管线类型标记、管径或断面形状数据填充、管线参考DEM设置、根据拓扑关系填充高程、根据埋深填充高程等过程，其过程如图1所示。
步骤一：管线类型标记：根据已有的管径数据人工分析干管和支管的管径阈值，根据该阈值将管线区分为干管和支管；
步骤二：根据拓扑填充管径或断面形状数据:计算与该管线与之相连的所有管线的夹角(干管与干管比较，支管与支管比较)。取夹角最小的管线的管宽赋值给该管线；
步骤三：管线参考DEM设置：利用DEM数据或网格文件等高程信息计算管段上下游高程参考值，管线高程最大值为DEM-埋深-管径。
步骤四：根据拓扑关系填充高程：
(1)根据拓扑关系填充高程值
①上游高程填充：找与该管线上游节点相连的所有管线的下游节点高程，取最小值。(该操作只在相连管线的下游高程都不为0时执行。)
②下游高程填充：找与该管线下游节点相连的所有管线的上游节点高程，取最大值。(该操作只在相连管线的上游高程都不为0时执行。)
(2)根据比降填充高程值
如某一根管线只有一个上游高程或者下游高程，根据比降计算另一个节点高程值，
步骤五：根据默认埋深填充高程：利用DEM信息对进水口管线进行高程赋值，管线高程为DEM-埋深-管径，然后利用步骤四根据拓扑关系填充高程。
实施例四
在本实施例中详细介绍了基于空间关系的实现数据补充方法。
计算与该管线与之相连的所有管线的夹角(干管与干管比较，支管与支管比较)。取夹角最小的管线的管径或断面形状赋值给该管线。夹角计算方法：对每一根管线通过上下游节点位置计算余弦值cosθ，再利用反余弦函数arccos计算反余弦结果B，B＝arccos(cosθ)，取min|Bn-B0|的该根管线的管径或断面形状。其计算方法如下：
其中(x1,y1)，(x2,y2)为管线起始点空间坐标位置。
实施例五
在本实施例中详细介绍了基于管线比降填充高程值的方法。
如管线只有一个上游底高程或者下游底高程，根据比降计算另一个节点底高程值，
①上游高程填充方法：
z1＝z2+i*L
②下游高程填充方法：
z2＝z1-i*L
z1——上游高程值；
z2——下游高程值；
L——管段长度；
i——管段比降。
为了更好地理解本发明，以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。本说明书中每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于***实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种城市地下排水管网数据补充完善方法，包括管件类型标记，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤1：根据拓扑填充管径或断面形状数据；
步骤2：设置管线参考DEM；
步骤3：根据拓扑关系填充高程；
步骤4：根据默认埋深填充高程。
2.如权利要求1所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，所述管件类型标记包括根据已有的管径数据人工分析干管和支管的管径阈值，根据所述管径阈值将管线区分为干管和支管。
3.如权利要求1所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，所述步骤1还包括计算与该管线与之相连的所有管线的夹角，取夹角最小的管线的管宽赋值给该管线。
4.如权利要求3所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，所述夹角包括干管与干管和/或支管与支管的夹角。
5.如权利要求4所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，所述夹角的计算方法包括以下步骤：
步骤11：对每一根管线通过上下游节点位置计算余弦值cosθ；
步骤12：利用反余弦函数arccos计算反余弦结果B，B＝arccos(cosθ)；
步骤13：取min|Bn-B0|的该根管线的管径或断面形状，其中，n代表了与该管段连接第n条管段。
6.如权利要求5所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，余弦值cosθ的计算公式为
其中(x1，y1)，(x2，y2)为管线起始点空间坐标位置。
7.如权利要求1所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，所述步骤2包括利用DEM数据或网格文件等高程信息计算管段上下游高程参考值，管线高程最大值为DEM-埋深-管径。
8.如权利要求1所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，所述步骤3包括根据拓扑关系填充高程值和/或根据比降填充高程值。
9.如权利要求8所述的城市地下排水管网数据补充完善方法，其特征在于，所述根据拓扑关系填充高程值包括上游高程填充和/或下游高程填充。
10.一种城市地下排水管网数据补充完善***，包括用于管件类型标记的管件标记模块，其特征在于，还包括以下模块：
数据填充模块：用于根据拓扑填充管径或断面形状数据；
DEM设置模块：用于设置管线参考DEM；
高程填充模块：用于根据拓扑关系和/或默认埋深填充高程。
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