摘要：随着排水管网管理的信息化步伐加快，雨水管网工程检测成果的可视化表达和数据采集标准化成为提升检测效率与数据利用率的关键。本文就雨水管网工程的资料规划化采集和成果智能分析技术展开了探讨，确定了相关术语的界定、工作边界与常用工具，并构建了相关标准化数据格式与数据获取流程，提出了基于标准化字段编码及逻辑节点的统一格式的构建思路以支撑检测成果的无缝GIS 应用，并从智能统计的维度出发，提出借助图像算法、空间聚类技术、多元统计法与风险分析，实现结构缺陷量化、运行状态预警与报表自动生成。

关键词：雨水管网检测；公共交通影响；行人通行安全；工程质量保证；汛期防汛保障

引言

受到全球变暖温室效应的气候问题干扰，我国各地频繁发生台风暴雨和局部强降雨等恶劣天气现象，为城市市政雨水管网的正常运行增加了负担；部分城市路面、街道产生积水、降雨积水难以迅速排出等问题，给城市的道路交通、正常生产、居民出行带来了严重不便。因此，有关市政规划设计管理部门应当考虑到上述问题，调整并优化市政雨水管网设计方案，确保经济生产、居民生活、道路交通等方面的正常、安全、稳定运行。在这种背景之下，加强对雨水管网运行状况的感知及数据的使用将会发挥重要的作用。对此，可以通过构建以可视化成果为导向的数据采集分析平台，从而对城市排水管道的运营提供科学合理、智能有效的辅助。

一、雨水管网工程检测的定义

（一）雨水管网工程检测的概念

雨水管网工程检测是指对城市排水系统中雨水管道、检查井、附属构筑物等设施运行状况、结构状况及功能状态进行系统化勘察、监测与评估的过程。随着城市建设密度的提升和极端气象事件的频次增多，雨水管网检查的频率和精度等要求也逐渐提高，传统的实地巡查的方式不断被机械化、数字化和智能化的检查方式取而代之，基于标准化的记载和数字化的存储可以后期支持维护维修、城市改造和防汛应急等任务，并可作为实现城市“隐秘基础设施”管理的精细化和阳光化的必要条件。

（二）检测内容包括的功能性项目

雨水管网系统性能检查主要基于管道系统运行性能、构造稳定性能及服务完备性能对雨水系统进行检查，包括多重要素。重要的测试项目有，管道内部堆积的污物所在位置、水位监控和流速测量、管道壁面裂开和形变的识别、节点偏移量、杂物的进入情况、井口垂直角度和保护罩的完好程度等。另外还包含有水质检测、淤泥量估算及排水量评价等其他功能。这些功能性检查除了关注结构物外，还将关注其排水性能与服务紧急反应能力。为了保证检查结果的公正性和具备可比性，通常采用 CCTV、管道潜望镜、管道内窥声呐和人工作业等组合的方式取得信息全面性的补充和交叉校核。

（三）检测数据的常用设备类型

为提升雨水管网检测工作效率及检测精度，一般都用不同的专门设备收集处理数据，主要有 CCTV、管道潜望镜、、管道内窥声呐、管道测绘机器人、探地设备、远距离摄像头采集平台等。CCTV，对中等直径管道且施工便于观测的雨水管道效果较好，可以看到破裂、错位、堵塞等问题的图片。管道内窥声纳技术，用于建立大直径管道截面形态、堆积和流态的极高分辨率三维模型。测绘机器人具有导航性、反馈性、定位性，适宜恶劣工作环境。深度测量高度精密地下测量设备可以确定井口深度、坡度、管口连接位置等。随着自动化程度的不断提升，越来越多的设备都融入了图像识别、标注、远程控制等功能，变“看得见”为“看得出”“看得懂”，为城市雨水排渠体系的运行状况提供了实时的精确的技术支持。

二、基于雨水管网工程检测可视化成果的资料规划化采集路（一）成果资料分类标准与数据结构规划路径

为了实现对监测结果数据的规范管理及标准化存储，有必要对不同类型的文件做严格的区分，且有约定的规整字段结构。具体结果资料分级分类方法和资料格式见表1。

按照这个分类表可以统一数据采集的各项内容，确保每一件成果资料能够归档和共享及后续系统的对接，减少数据重复采集的现象，提升数据可视化分析及工程跟踪的能力。

（二）统一采集格式下的字段规范与逻辑编码路径

为确保采集的数据的稳定性以及与不同设备的兼容，建议采用统一的采集格式和字段标准，形成一套逻辑关系明显、易读易解的数据体系架构。每种数据类型生成的产出文件都应具有相对应的字段排序和字段类型，例如文字、数字、日期、坐标、照片等，以此避免混淆和冗余。采用分段式、层次化的代码逻辑设计整个编码系统，编码组成如地区-类别-序号，例如政府地区的代码，工程代码、管道代码、构筑物种类代码、检查次序代码等，便于快速查找和查阅。缺陷类编码，可参照国家标准或行业标准编写，例如参照《城镇排水管道检测与评估技术规范》，破裂、变形、腐蚀、错口、起伏等编码可依照行业编码进行统一制定，将编码与影像相关联，实现自动标注及识别。针对统一化数据字段规格和编码定义可以确保采集的准确性，还可以为采集数据与地理信息系统(GIS)提供基础，对多源头的数据进行有条不紊的集成与应用。

（三）基于工程周期的资料采集节点设置路径

针对雨水管网工程而言，由于其检测工作具有一定的时间性、阶段性等特征，因此需要依据项目的建设、管理工期确定重要的时间段及时间点进行数据的采集、记录及存档。一般将其区分为四个大的阶段：初期物探阶段、施工过程中的数据采集结算、交付验收前的数据核对阶段及交付验收后的风险评估阶段。在不同的阶段中，需要侧重考虑的部分包括过去的记录、现在的情况分析和未来发展的风险预测等方面，与此同时，也需要确保每个阶段均通过一定的审查和隐蔽验收，保障工程建成的质量可信赖，必要时，可引入第三方对检测成果进行抽测评估。当整个项目建造完成后，需要对整个系统完整性进行核查，并整理成一个总结性文件作为最终报告。

（四）成果资料与GIS 系统接口的采集适配路径

伴随着城市基础设施的数字化进一步完善，在对雨水管网的测试结果接入 GIS(地理信息系统)平台的同时，也应该考虑到接口格式的兼容和数据组织的一致。在GIS 系统中，每一处数据都应该包含其所在坐标系和相关管道模型的网络，每一个管道、每一个结点、每一个构件都应该有唯一的编码位置，并且与之相关联的照片和其他属性数据。在数据的采集过程中，应根据数据接入平台的要求建立对应的图像路径、字段名称规则、日期格式和坐标数据格式，以保证通过对接引索在引入平台时数据是完整和逻辑上一致的。工作人员可通过手持设备完成实地采样与事先填写好的表格输入工作，系统后台会自动生成对应的对这些关系的对接匹配工作。

三、基于雨水管网工程检测可视化成果的智能化统计分析策略

（一）结构缺陷图像数据的智能识别与量化策略

伴随着图像识别技术的愈发成熟，图像识别技术也已经越来越多地应用在雨水管网结构检测工作中。通过深度学习模型，可以从CCTV 检测图片中自动定位出检测中的破裂、变形、腐蚀、错口、起伏等情况，并对其进行准确分类和统计。此种方法是基于标注好图片的数据集训练模型，可以实现像素级的缺陷定位，并能够给出缺陷类型、缺陷定位、缺陷长度、缺陷面积等定量化参数。此方法在极大程度提升识别效率和精度的前提下，将取代人工逐一阅读的弊端，能够将错误判断率有效降低。

（二）基于空间属性的分布趋势与聚类分析策略

基于空间属性的相关性分析，可应用于查明结构性缺陷、管道老化、管道堵塞等问题，找出问题集中区域和原因的规律。结合 GIS 软件中空间信息的整合及空间分析工具，我们可以进行分类识别、计算密度、生成热力图。将检查成果数据导入平台，通过算法，查找出问题密集区，进一步进行研究，确定该区域出现大量病害的原因方便了汛期应急排洪能力的判定和局部调整方案，由“被动应变”转为“主动预防”。

（三）成果数据多维交叉统计与报表自动生成策略

基于不同维度对检测成果进行交叉统计，有助于快速掌握整体运行状态与重点问题分布。可根据预设的模板自动生成系统报表。统计维度和典型组合方法常用统计维度见表 2 。

跨维度的要素交叉分析并不仅是一组表面的数字统计，而且还表示了问题的地理分布、随着时间变化而变化的事件模式以及管道网络结构的相关特征。例如，“区域位置 × 缺陷等级”能帮助判定高风险片区，“管径规格 × 缺陷类型”有助于了解特定段管径的老化过程和病害特征，“检测时间 × 缺陷数量”能帮助识别季节性积水中浸蚀问题或工程质量状况。用这种分析交叉的结果来实时更新并智能化地显示分析结果，可以帮助工作人员找出问题的重心位置，进而制定具有针对性的维修策略，调整分配资源，提高解决问题的效率。

（四）风险等级评估与管网运行状态预警分析策略

基于检测成果数据构建综合风险评估模型，可实现对不同管段运行状态的等级划分与预警提示。该模型根据管段材料缺陷类别和数量、功能受损程度、运行年限、所处敏感环境等因素按重要性打分，得出 0～100 的风险值。例如，对于某大城市市中心区 300km 管网的风险评估，结果显示其中 28 处的风险值在 80 以上，主要集中于人口密集区域和交通繁忙区，模型会对应部分贴上黄色或者红色预警的标签，并将维护需求和维修时间传递给运行管理系统平台。利用已有记录进行类比分析，此模式能够确定风险趋势，如部分管段连续年度 3 次的风险值均呈增长趋势，就会被自动标记为重点关注对象。

结语：城市雨水管网作为市政基础设施的一部分，其检测结果可视化呈现、检测数据的准确性及统计的自动化有助于高效提升管网管理水平。通过统一数据模型、流程以及系统接口来有效促进测试信息集成共享和多平台资源共享，并结合影像识别技术、地理聚类技术以及危险性评估模型快速识别结构性问题并警报，以此将测试的结果“数据孤岛”转化为“治理工具”。该项研究为市政运营管理机构提供一套可重复且可拓展的方法技术路线，以构建基于科学、高效、可见以及自动化的综合城市雨水管网运营维护管理架构来满足城市交通、防洪排涝、工程质量管控的要求。

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