本發(fā)明屬于建筑，涉及城市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市內(nèi)澇問(wèn)題日益頻發(fā)，此外大部分城市老城區(qū)排水管網(wǎng)建設(shè)時(shí)間較早，由于現(xiàn)有管網(wǎng)存在管道老化、管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理和管網(wǎng)容量不足等問(wèn)題，導(dǎo)致老舊排水管網(wǎng)可能無(wú)法滿(mǎn)足城市發(fā)展和人口增長(zhǎng)的需求，城市內(nèi)澇積水嚴(yán)重。為給城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考，方便城市管理部門(mén)了解排水管網(wǎng)運(yùn)行狀況，都需要排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)為依據(jù)。此外評(píng)估現(xiàn)有管網(wǎng)排水能力、優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計(jì)提高排水效率，也需要排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)用以構(gòu)建城市一維排水管網(wǎng)模型模擬管網(wǎng)和地表積水之間的水量交換情況。但大多數(shù)城市老舊城區(qū)排水管網(wǎng)建設(shè)較早，管網(wǎng)建設(shè)時(shí)沒(méi)有完整記錄管道的位置、尺寸和連接關(guān)系，后期管道更換、維修或新增時(shí)未及時(shí)更新數(shù)據(jù)，以及管網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式不合理等原因，導(dǎo)致管網(wǎng)資料缺失問(wèn)題嚴(yán)重，為以上工作的開(kāi)展造成了嚴(yán)重的阻礙。

2、目前國(guó)內(nèi)排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)主要通過(guò)cad圖紙保存，這種傳統(tǒng)的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方式存在數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)更新、不同圖紙數(shù)據(jù)一致性差、忽略了管網(wǎng)的空間拓?fù)潢P(guān)系無(wú)法直接用于模型分析和無(wú)法多人編輯等問(wèn)題。一般的，想要進(jìn)行排水管網(wǎng)模型分析需要先從cad中提取管網(wǎng)的“節(jié)點(diǎn)”和“管道”數(shù)據(jù)，再分別將采集的節(jié)點(diǎn)和管道數(shù)據(jù)導(dǎo)入到arcgis中創(chuàng)建好的“點(diǎn)要素”和“線要素”的shp格式文件，最后構(gòu)建好管網(wǎng)空間拓?fù)潢P(guān)系并將排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)保存到gdb數(shù)據(jù)庫(kù)后才能用于模型分析。然而，這種將采集的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)保存在cad圖紙中，導(dǎo)入到arcgis平臺(tái)后再導(dǎo)入到排水管網(wǎng)模型的方法，存在數(shù)據(jù)丟失和管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系創(chuàng)建困難等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的裝置及采集方法，該裝置主要通過(guò)gps定位獲取檢查井的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和地面高程，再利用超聲測(cè)距儀測(cè)量排水管道的尺寸和檢查井深度，同時(shí)將采集的管網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)導(dǎo)入arcgis平臺(tái)，建立一套“管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、拓?fù)潢P(guān)系檢查、報(bào)錯(cuò)數(shù)據(jù)改正和建立數(shù)據(jù)庫(kù)”的流程化操作，能夠有效的提高數(shù)據(jù)采集的效率，通過(guò)arcgis建立的一維排水管網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)也能直接導(dǎo)入一維排水管網(wǎng)模型，節(jié)省一維排水管網(wǎng)模型建模所需的時(shí)間。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明所述的一種用于城市內(nèi)澇排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置，包括gps接收器(1)、移動(dòng)電源(2)、藍(lán)牙接收模塊(3)、數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)(4)、三角支架(5)、超聲測(cè)距儀(6)、可調(diào)節(jié)伸縮桿(7)。

4、所述的gps接收器(1)和超聲測(cè)距儀(6)內(nèi)置藍(lán)牙接收模塊(3)，gps接收器(1)和數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)(4)與移動(dòng)電源(2)相連接，并且gps接收器(1)、數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)(4)和移動(dòng)電源(2)均固定在可收縮三角支架(5)上端，超聲測(cè)距儀(6)通過(guò)可調(diào)節(jié)伸縮桿(7)與三角支架(5)下端連接。

5、其中，所述的gps接收器(1)用于采集檢查井和管網(wǎng)附屬設(shè)施的地理位置坐標(biāo)和地面高程，超聲測(cè)距儀(5)用于采集檢查井深和排水管網(wǎng)尺寸，并通過(guò)藍(lán)牙接收模塊(3)將采集的檢查井?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)(4)；數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)(4)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將采集到的檢查井?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，通過(guò)arcgis平臺(tái)建立一維排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)。

6、本發(fā)明所述的一種用于城市內(nèi)澇排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集方法，步驟如下。

7、s1，將排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置置于檢查井上方，同步開(kāi)啟gps接收器、超聲測(cè)距儀和數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)，排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置在每一個(gè)檢查井上方采集其坐標(biāo)和地面高程( x,?y,?z 1)、檢查井深度( h)、管道形狀和管道尺寸等信息。

8、s2，數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)獲取采集裝置在檢查井上的坐標(biāo)和地面高程( x,?y,?z1)和檢查井深度( h)，并利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將接收到的檢查井的坐標(biāo)和地面高程( x,?y,?z1)和檢查井深度( h)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，并基于檢查井的坐標(biāo)和地面高程( x,?y,?z1)和檢查井深度( h)計(jì)算檢查井底高程( z2)，其中井底高程計(jì)算公式如公式(1)；

9、 z2= z1- h???????????????????????????????????????????????????????????(1)

10、其中： z2、 z1， h分別為檢查井地面高程、檢查井底高程和檢查井深度。

11、s3，排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置將采集的各個(gè)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入arcgis平臺(tái)，對(duì)每個(gè)管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)添加節(jié)點(diǎn)屬性，所述的節(jié)點(diǎn)屬性包括節(jié)點(diǎn)編號(hào)、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、地面高程和井底高程。

12、s4，建立一維排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)，基于arcgis平臺(tái)根據(jù)排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置采集的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，在相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間添加管道，并對(duì)每根管道添加管道屬性，所述的管道屬性包括管道序號(hào)、管道類(lèi)型、管道形狀、管道尺寸、管道起始點(diǎn)編號(hào)及高程和管道終止點(diǎn)編號(hào)及高程。

13、s5，驗(yàn)證一維排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)是否正確，利用排水管網(wǎng)模型的合理性檢查工具，對(duì)一維排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)的合理性進(jìn)行檢查，其一，檢查管網(wǎng)數(shù)據(jù)是否存在缺失或重復(fù)，識(shí)別節(jié)點(diǎn)和管道屬性是否有缺失，節(jié)點(diǎn)和管道編號(hào)是否重復(fù)；其二，檢查管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)是否正確，識(shí)別相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間管道流向是否正確，管道起始點(diǎn)和終止點(diǎn)編號(hào)是否有誤；其三，檢查節(jié)點(diǎn)與管道數(shù)據(jù)是否沖突，管道的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)高程是否低于井底高程。

14、s6，改正一維排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)合理性檢查時(shí)報(bào)錯(cuò)數(shù)據(jù)，對(duì)合理性驗(yàn)證存在問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)和管道進(jìn)行逐項(xiàng)改正，其一，對(duì)存在屬性缺失的節(jié)點(diǎn)和管道，需要重新測(cè)量，確定數(shù)據(jù)無(wú)誤后在arcgis平臺(tái)更新節(jié)點(diǎn)和管道屬性；對(duì)于重復(fù)的節(jié)點(diǎn)和管道需要?jiǎng)h除，對(duì)編號(hào)重復(fù)的節(jié)點(diǎn)和管道需更改編號(hào)；其二，對(duì)錯(cuò)誤的管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)，改正后重新構(gòu)建一維管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)；對(duì)錯(cuò)誤管道流向，根據(jù)實(shí)際情況將其刪除，或者將管道連接到正確的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)；其三，對(duì)沖突的節(jié)點(diǎn)與管道數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際的管網(wǎng)連接情況，改正節(jié)點(diǎn)或管道數(shù)據(jù)，確保管道的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)高程不能低于起始點(diǎn)和終止點(diǎn)井底高程。

15、s7，改正后對(duì)合理性檢查無(wú)誤的排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)，保存到arcgis平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

16、在s3和s4中，根據(jù)s1和s2中采集得到的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和管道數(shù)據(jù)在arcgis平臺(tái)創(chuàng)建管網(wǎng)，利用arcgis的點(diǎn)集成線功能，自動(dòng)在每?jī)蓚€(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建管線，并根據(jù)采集得到的數(shù)據(jù)創(chuàng)建管道屬性表（包括管道序號(hào)、管道類(lèi)型、管道形狀、管道尺寸、管道起始點(diǎn)編號(hào)及高程和管道終止點(diǎn)編號(hào)及高程），根據(jù)創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)和管道可初步建立一維排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)。

17、在s5中創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)和管網(wǎng)數(shù)據(jù)繁雜且數(shù)據(jù)量大，為提高排水管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系驗(yàn)證效率，因此利用排水管網(wǎng)模型的合理性檢查工具驗(yàn)證管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系是否正確無(wú)誤，常見(jiàn)的拓?fù)潢P(guān)系報(bào)錯(cuò)主要為節(jié)點(diǎn)獨(dú)立或未連接至相應(yīng)管道、管道獨(dú)立未連接至相應(yīng)節(jié)點(diǎn)、管道起始點(diǎn)高程或終止點(diǎn)高程低于兩端節(jié)點(diǎn)高程導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)和管道數(shù)據(jù)沖突、管道流向錯(cuò)誤出現(xiàn)負(fù)坡或節(jié)點(diǎn)連接錯(cuò)誤，以上報(bào)錯(cuò)問(wèn)題需要在s6中根據(jù)實(shí)際排水管網(wǎng)連接情況對(duì)其改正。

18、本發(fā)明跳過(guò)cad圖紙存儲(chǔ)排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的方式，直接將采集的“節(jié)點(diǎn)”和“管道”數(shù)據(jù)以shp格式存儲(chǔ)到arcgis平臺(tái)的gdb數(shù)據(jù)庫(kù)中。該數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方式能夠提供一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)來(lái)存儲(chǔ)和更新管網(wǎng)相關(guān)的多維信息，基于arcgis平臺(tái)強(qiáng)大的空間分析和可視化能力，可以清晰地展示排水管網(wǎng)的空間布局和數(shù)據(jù)格式一致的屬性信息，通過(guò)直觀的圖形界面展示管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、流向以及潛在的缺陷，并且能夠無(wú)障礙的直接導(dǎo)入swmm、mike?urban、info?works和貴仁建模工具等主流排水管網(wǎng)模型中。

19、此外，arcgis平臺(tái)可以通過(guò)創(chuàng)建sde空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，只要將多臺(tái)子電腦連入相同局域網(wǎng)后，在arcgis工具箱中創(chuàng)建企業(yè)級(jí)地理數(shù)據(jù)庫(kù)，多臺(tái)子電腦連接到企業(yè)級(jí)地理數(shù)據(jù)庫(kù)后即可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)采集排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)保存為shp格式文件的“節(jié)點(diǎn)”和“管道”數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行編輯，這樣極大的提高了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)創(chuàng)建的效率。其中“節(jié)點(diǎn)”圖層需要?jiǎng)?chuàng)建muid、x、y、ground_level、invert_level和diameter字段，分別對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)、x坐標(biāo)、y坐標(biāo)、地面高程、井底高程和檢查井直徑；“管網(wǎng)”圖層需要?jiǎng)?chuàng)建id、from_node_id、to_node_id、up_level、down_level和diameter字段，分別對(duì)應(yīng)管道的編號(hào)、起始點(diǎn)編號(hào)、終止點(diǎn)編號(hào)、上游底高程、下游底高程和管徑。

20、采集多個(gè)節(jié)點(diǎn)和管道數(shù)據(jù)后，在arcgis中創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)并補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)編號(hào)、x坐標(biāo)、y坐標(biāo)、地面高程、井底高程和檢查井直徑這些屬性。補(bǔ)充完相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)后創(chuàng)建管道并補(bǔ)充管道編號(hào)、起始點(diǎn)編號(hào)、終止點(diǎn)編號(hào)、上游底高程、下游底高程和管徑，通過(guò)比較相鄰節(jié)點(diǎn)底高程或管道實(shí)際流向確定管道的起始點(diǎn)編號(hào)和終止點(diǎn)編號(hào)，然后利用arcgis中工具箱的空間連接工具直接將管道的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)編號(hào)直接連接到相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)后，即可直接通過(guò)字段計(jì)算器算出相對(duì)應(yīng)的井底高程。

21、有益效果：本發(fā)明提供了一種排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置及采集方法，該管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置包括gps接收器、移動(dòng)電源、藍(lán)牙接收模塊、數(shù)據(jù)接收與傳輸系統(tǒng)、三角支架、超聲測(cè)距儀、可調(diào)節(jié)伸縮桿；相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明如下優(yōu)點(diǎn)。

22、(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)一體化程度高、數(shù)據(jù)采集操作方法簡(jiǎn)單便利，可以一次性收集所需的數(shù)據(jù)，便于外出攜帶及數(shù)據(jù)采集。

23、(2)本發(fā)明能夠在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)在arcgis平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一維排水管網(wǎng)平面圖繪制，能夠在管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的同時(shí)發(fā)現(xiàn)有誤的管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及管道，在提高管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集工作效率的同時(shí)保證采集到管網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

24、(3)本發(fā)明采用排水管網(wǎng)模型中的合理性檢查工具驗(yàn)證一維排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)，該方法相對(duì)于人工驗(yàn)證管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性具有速度快、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。

25、(4)本發(fā)明利用arcgis建立排水管網(wǎng)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫(kù)，可以直接將數(shù)據(jù)庫(kù)中的管網(wǎng)信息導(dǎo)入到mike?urban等一維排水管網(wǎng)模型中，極大的提高了建模效率。