一种地下综合管线敷设顺序分析方法与流程

本发明涉及地理信息处理技术领域，尤其涉及一种地下综合管线敷设顺序分析方法。

背景技术

伴随着城市范围的不断扩张，建成区面积的不断扩大，城市地下管线作为城市重要的配套基础设施，其建设发展也非常迅速，给水、排水、燃气、热力、电力、通信等各类地下管线贯穿于城市的各个角落，为推动城市的经济发展和保障人民生活稳定发挥着不可替代的作用。各类地下管线使得有限的地下空间中管网纵横交错、重叠杂乱，而由于各类管线的用途不同，性质各异，在进行地下管线敷设时，如果不对管线间相互顺序进行综合规划与管理，各种管线在水平以及竖向空间位置上可能会相互干扰和冲突，从而引发管道事故，危及城市安全。

地下管线敷设顺序是管线安全隐患的重要形式，也是引发其他安全问题的重要因素。尽管地下管线敷设顺序越来越受到管线相关部门的重视，《城市工程管线综合规划规范》(gb50028-2006)等国家、行业标准均对管线水平和竖向敷设顺序做了明确的要求，各地方也根据具体的地形环境条件以及本地习惯性做法对管线敷设顺序进行了约束。但是在实际设计和施工环节往往出现管线敷设顺序错乱的情况，目前没有一个有效、准确的技术手段可以辨识、发现这些问题，对于地下管线敷设顺序识别等相关的研究也几乎处于空白。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种地下综合管线敷设顺序分析方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括以下步骤：

(一)对地下管线进行管网敷设水平顺序识别：

1)道路方向判断；

2)判断是否与x轴垂直；

3)数据旋转；

4)交点计算；

5)交点排序；

6)判断是否符合安全排序；

7)隐患分析数据输出；

(二)对地下管线进行管网敷设垂直顺序识别：

1)平面交叉判断；

2)交点计算；

3)窗口区分析；

4)埋深计算；

5)埋深排序；

6)判断是否符合安全排序；

7)空间统计分析数据输出。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种地下综合管线敷设顺序分析方法，与现有技术相比，本发明本发明解决了地下管线敷设顺序难以有效、准确识别的问题，形成了一整套对地下管线敷设顺序分析、隐患管线类型和位置的确定以及如何对城市地下管线和城市道路面等空间数据综合利用的统一分析方法，为实现城市地下管线敷设顺序隐患评价，地下管线安全评价提供管理基础和信息化工具。其分析结果能为管线相关部门进行管线合理布局及科学化管理提供理论支撑，对减少管线事故，保障城市安全和社会稳定有重要意义。

附图说明

图1为水平顺序分析流程图；

图2为水平顺序识别数学模型中坐标旋转示意图；

图3为竖直顺序分析流程图；

图4为竖直顺序识别数学模型中管线在平面上的投影示意图；

图5为竖直顺序识别数学模型中管线上点的内插示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

一种地下综合管线敷设顺序分析方法，以给水管线为例。包含以下步骤：

地下管线敷设顺序是根据工程管线的性质、埋设深度等确定的，敷设顺序包括水平顺序和垂直顺序。参考《城市工程管线综合规划规范》(gb50028-2006)要求，设定管线水平布置的一般顺序为：电力电缆、电信电缆、燃气配气、给水配水、热力干线、燃气输气、给水输水、雨水排水、污水排水。各种工程管线交叉时地下管线自地面向下垂直敷设的一般顺序为：电力管线、电信管线、热力管线、燃气管线、给水管线、雨水管线、污水管线。

步骤(1)、判断给水管线与其他管线间的水平位置关系，进行给水管线水平顺序隐患分析。分析过程如图1所示。

1)分别从城市基础地理信息数据和地下管网数据中提取城市道路面、道路中心线、地下管线数据。

2)如图2(a)所示，进行道路方向的判断，计算道路中心线端点的连线与y轴的夹角α(-90°～90°)。

3)进行地下管线间水平顺序安全隐患排查时，首先应确定已有管线的敷设顺序，如图2(a)所示，道路与坐标轴有一定的夹角，因此，以道路中心线r端点a、b连线的中点p为旋转中心，以该线与y轴的夹角α为旋转角，将道路中心线r和管线整体进行坐标旋转，旋转后如图2(b)所示。

4)旋转后如图2(b)所示，计算中心点所在位置道路中心线、道路红线以及各类管线的x坐标值。

道路中心线端点坐标为a(xa,ya)，b(xb,yb)，道路中心线端点连线的中点坐标为旋转后的各点坐标式为数学模型①因此，旋转后道路中心线端点连线中点p的坐标式为数学模型②

过道路中心线端点连线中点位置p，做个各管线的垂线段，依次得到各管线在y坐标值为yp'时的x坐标值。

5)将道路中心线、道路红线以及各类管线的x坐标值，按照从小到大的顺序进行排序。

6)将给水管线在各类管线中的排列位置对比规范的管线安全排列顺序，记录顺序错误的给水管线位置。当缺少某一类或多类管道时，可忽略所缺管线，直接比较。当某一类或多类管道存在多条管线时，则同类管线应相邻。

7)分别对每条管线重复上述分析。

8)统计排列顺序不符合要求的管段，记录其位置、类型等信息，将分析结果储存在数据库中。

9)对分析结果进行整理和总结，并将结果可视化输出。

步骤(2)、在步骤(1)完成后进入给水管线与其他管线间的竖向位置判断关系，进行给水管线垂直顺序隐患分析。分析过程如图3所示。

1)从地下管网数据中提取地下管线数据。

2)判断给水管线与其他管线的平面投影是否存在交叉，计算给水管线与各管线之间的交点，记录交点的平面位置、平面相交管线的类型以及管线在交点处各自的埋深等属性信息。

3)选取合理的窗口大小，从第一个交点开始，检索窗口内的交点，窗口内的交点作已被检索交点标记，不再参与窗口分析，依次检索所有交点。

4)对于每一个窗口中的交点，搜索与给水管线交叉的管线，插值计算各自管线上的埋深，作为该管线在该窗口处的埋深。埋深计算方法如下：

对各类管线两两进行分析，如图4所示，两类管线在平面上的投影线段ab和cd的端点坐标分别为a(xa,ya)，b(xb,yb)，c(xc,yc)，d(xd,yd)，做辅助向量坐标设为(0,0,1)，向量在空间直角坐标系中的坐标分别为(xb-xa,yb-ya,0)，(xc-xa,yc-ya,0)，(xd-xa,yd-ya,0)。

计算向量的混合积数学模型为③

计算向量的混合积数学模型④

当数学模型③和数学模型④满足以下数学模型⑤时：

则两条管线的投影线段在平面上存在交叉，因此，管线在垂直方向上存在交叉。交叉点p的平面坐标数学模型为⑥

如图5所示，已知各管线的起点埋深和终点埋深，运用线性内插法，得到管线交叉点p处的埋深。

则p点的埋深为数学模型⑦

5)依次得到所有在垂直方向上交叉管线的交叉点埋深，将同一窗口内的各类管线埋深按照从小到大的顺序排列。

6)对于每一个窗口内的给水管线与各类管线的埋深，检测是否满足安全垂直顺序，记录垂直顺序错误的给水管线位置。当缺少某一类或多类管道时，可直接将上述对应管道删除，顺序不变，直接比较；如果某一类或多类管道存在多条管线时，则同类管线应相邻。

7)分别对每条管线重复上述分析。

8)统计垂直顺序不符合要求的管段，记录其位置、类型等信息，将分析结果储存在数据库中。

9)对分析结果进行整理和总结，并将结果可视化输出。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。