[發明專利]一種市政管理中面向地下管網普查的分區方法

有效

• 申請號: 202010400805.0
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111353202B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 朱少楠;邵家琦;李猛
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06T11/20;G06F113/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種市政管理中面向地下管網普查的分區方法，包括（1）收集待普查區域管網數據，根據待普查區域管網信息得到管點數據和管段數據，構造管網的拓撲結構圖；（2）基于裁剪算法，提取地下管網的主干網絡；（3）基于社區發現算法，以管網長度為收斂條件，將地下管網劃分為若干最小分區單元；（4）輸入指定的普查分區數量，以最小分區單元的長度、面積為約束條件，聚合各管網最小分區單元；（5）輸出管網分區結果，包括管網矢量數據以及各分區的管網長度、面積等統計信息。本發明克服了城市地下管網管理普查工作中傳統規則格網分區方法破壞管網連續性、普查工作量不均等缺陷。

技術領域

本發明涉及一種城市供水管網分區方法，尤其涉及一種市政管理中面向城市地下供水管網普查的分區方法，屬于市政工程管理技術領域。

背景技術

地下管線是城市重要的基礎設施，被稱為城市“生命線”。隨著城市規模的不斷擴張，地下管線新舊混雜，網絡結構日趨復雜化。由于缺乏全面的管線信息，特別是準確的空間位置信息，各種安全事故常有發生，甚至導致重大經濟損失。在加強管線科學規劃、信息化管理的同時，對現有城市地下管線的普查和探測工作也越來越受到重視。傳統的管網普查時，通常采用人工劃定普查區域或者是基于地圖圖幅的規則格網方式進行分區。不僅僅破壞了管網的整體拓撲連通性，造成了普查管段的不連續。同時忽略了區域內部管網的結構，導致了基于分區的普查工作量分配不均衡。因此，面對地下管網普查時，如何科學、有效地對管網進行區域劃分是管網普查具體作業中的關鍵問題。

當前，管網分區的技術主要是針對管網設計、分析等各項問題的研究，出于降低管網的規模和復雜程度，通常建立在管網簡化的基礎上，重點探討了管網的主干情況，應用于城市新增管網的規劃以及針對已有管網的壓力分區優化等方向。但從現勢管網普查出發，對城市地下復雜管網進行分析與建模，而進行的管網分區研究鮮有涉及。顧及管網的完整性和拓撲結構特征，以滿足普查分區中有特定工作區數量的需求，缺少針對性研究。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種市政管理中面向地下管網普查的分區方法，實現了管網分區普查總長度、面積大致相等，滿足普查工作量的合理分配的需求。適用于絕大多數的管網普查分區問題。充分考慮了管網的實體性質，保持了分區內管網的良好的連通性，避免了分區后管段的割裂。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種市政管理中面向地下管網普查的分區方法，包括以下步驟：

步驟1，收集待普查區域管網信息，根據待普查區域管網信息得到管點數據和管段數據。面向地下管網普查中管網設備具有重要的特征，重點關注管網設備（如三通、閥門井、泄氣等設施設備），以及管段的相關信息（如材質、管徑等）。本方法需要進行兩次抽象，第一次將管網設備抽象為矢量點，管段抽象為矢量線，綜合管點數據和管段數據形成管網矢量數據。第二次抽象將管點管段作為統一的空間實體對象，作為整體由歐式空間向拓撲空間進行投影。根據管網矢量數據將管點抽象成節點，將管段抽象成連接節點的邊，將管段的長度作為邊的權重，構造管網拓撲無向圖。

步驟2，步驟1得到的管網拓撲無向圖是實際的管網結構，并未通過簡化。使用特定裁剪算法將管網進行結構的劃分。劃分結果包括主干骨架網絡結構和分支網絡結構，主干骨架網絡結構是整個管網的核心，主要由主線管網和部分涉及關鍵拓撲位置的支線管網構成的。分支網絡結構有明顯的前驅后繼關系，形成有層次的樹形結構，其中只有一個前驅節點，而無后繼節點的為葉子節點。提取管網拓撲無向圖中的供水管網的主干網絡結構和分支網絡結構。在管網拓撲無向圖當中，存在諸多度為1的節點，刪除這些節點之后又會出現新的度為1的節點，迭代之后，剩下的拓撲結構即為主干骨架網絡結構。記錄刪除節點的順序，逆序輸出構建為樹形結構。

步驟3，根據得到的主干網絡結構和分支網絡結構將供水管網劃分為nc個單元。