基于规则驱动的城市地下管网智能化设计探讨论文_何波

基于规则驱动的城市地下管网智能化设计探讨论文_何波

(重庆数字城市科技有限公司,401121)

摘要:城市地下管网智能化设计有利于提高地下管网设计的合理性,同时可以缩短设计周期,节约建设成本。文章将对规则驱动下的城市地下管网智能化设计方法进行研究,首先介绍规则驱动设计的主要内容,进而研究其具体实现方法,包括综合布线数据库设计、启发式规则设计、智能化系统设计等。

关键词:规则驱动;城市地下管网;智能化设计

前言:

城市地下管网的设计规划是一项规范性工作,需要根据《城市工程管线综合规划规范》、《管线测绘技术规范》等国家标准要求,确保地下管网布置的合理性。在实际设计活动中,还需要结合城市街区已有管线设施的布置情况,对其进行协调设计,确保能够符合相关规范要求。采用基于规则驱动的智能化设计方法,可有效解决城市地下管网设计问题。

一、规则驱动设计的主要内容

(一)规则解析

规则是基于已有经验、认识、理论基础的规范性定义,是从事某项活动需要遵守的基本要求。对于城市地下管网设计和建设活动而言,主要应遵循国家相关规范中的规则,同时考虑管网施工的安全、环保、经济效益,对管网设计加以约束,尽可能提高管网建设的综合效益。比如在《城市工程管线综合规划规范》中规定给水管和电力管线的最小水平间距应为0.5m,没有规定其上限,但是需要考虑实际工程的空间限制要求,对其进行合理设定。在规则驱动设计过程中,首先要对各种语义环境下的规则作出正确解析。比如在道路宽度语义下,不同宽度就是不同语义环境。对于已存在的管线,需要在不同道路宽度下根据相关规范要求,对其进行形式化描述,为新管线的设计提供依据[1]。

(二)规则类型

对城市地下管网设计的规则进行解析具体可从以下几个方面着手:(1)空间规则解析,此类规则主要反映管线实体对象间的空间拓扑关系,在道路断面有限的前提下,通过合理布置各类管线,减少空间冲突。具体约束条件包括管线间的最小距离、管线与已有建构筑物之间的最小距离、最小覆土深度等。其中空间水平方向的约束条件可以用Dijmin≤Dij±d≤Dmax表示,垂直方向的约束条件可以用Hmin≤H表示。其中,Dijmin表示管线间最小距离,Dij表示规则设定距离,d为调整参数,Dmax为道路中线与红线距离,Hmin为最小覆土深度,H为埋深。可根据具体的语义环境确定调整参数d,如果在该语义环境下不满足管线设计规范要求,则对d进行重新取值,比如d=0.5d,直到符合要求位置。(2)分布规则,主要规定管线分布位置和数量,一般要求管线与道路中心线平行,数量则由具体工程确定。(3)属性规则,主要定义不同语义环境下的管线属性规则,比如管线类型、管材、管径等[2]。

二、规则驱动设计下的城市地下管网智能化设计方法

(一)综合布线数据库的设计方法

综合布线数据库的设计需要将规则库、系统数据库结合起来,由规则库作为城市地下管线空间数据规则的解析依据,由系统数据库储存经过处理的道路信息数据。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可以在规则库中对地下管线空间数据规则进行结构化表达,以XML文件格式存储。在规则库中需要定义6级XML标签,具体包括管线属性标签(PA)、管线类型标签(PT)、管线方位标签(PD)、道路宽度标签(RW)、道路类型标签(RT)和规则文件标签(RF)。在定义好各类XML标签后,可以利用XML文件表达不同语义环境的空间数据规则,获取管线空间位置、属性等特生信息。具体是在获取既定语义条件下,利用PD标签和PT表现确定管线种类、位置信息,在对应位置生成管线,并利用PA标签对其进行属性赋值。已有管线也以XML文件形式表达,在设计过程中以已有管线XML文件为基础,如果出现冲突,需要在保留原有规则基础上,采用启发式调整方法,设定新规则,进行属性变更,保证管线设计的灵活性。

(二)启发式规则的设计方法

传统人工设计方法的人工干预影响较大,容易降低管网设计的规范性。在智能化设计方法下,可采用启发式规则算法,基于规则文件,对城市地下管网设计进行反复调整,确保其能够达到规则要求。启发式设计过程就是一个机器认识、设计、再认识、再设计的过程,首先获取管线设计规范及已有施工经验,储存到规则库中,转化为一系列规则文件。然后导入基础数据,采用启发式算法建立规则模型,与规则库中的规则数据进行对比,如果不符合规则要求,则再次调用启发式算法,重新构建规则模型,带入基础数据进行计算,然后再与规则数据进行比对。再次情况下,可通过基础数据和规则数据的相互促进、相互逼近,得到理想化的设计方案,减少施工冲突的问题。

(三)智能化系统的设计方法

在采用上述规则驱动算法下,为方便城市地下管线设计的使用,可设计相应的软件程序,确保算法的可重复利用性。城市地下管线智能化系统以规则库和基础数据库为基础,通过设计数据转换、规则编辑、平面布线和符号化等功能模块,满足城市地下管线设计的实际需求。其中,数据转换模块支持Dxf数据和Shp数据的相互转换。规则编辑模块主要完成上述空间规则、属性规则等的编辑工作、平面布线模块支持可视化管线选择和调整操作,然后在符号化模块中完成符号的制作和显示。其中,规则编辑模块是智能化系统的重点模块,关系到与规则库的连接效果。对规则的设计和编辑,也是实现智能化设计的前提,比如可利用规则内容对重力管线流向进行自动化标注,确保其符合管线设计要求。

(四)管线最佳位置的自动计算

基于规则驱动的城市地下管网智能化设计系统在C#.NET环境下实现,可以对城市地下管线进行综合设计。通过CAD数据格式化显示道路信息,也可保存为shp文件格式。在程序运行过程中,可在多种语义环境下完成地下管线规划设计。在设计过程中,可以采用启发式算法按照规则要求对管线设计进行微调,最终自动计算出管线的最佳设计位置。

结束语:

综上所述,规则驱动下的城市地下管网智能化设计可以通过规则库、基础数据库和智能化系统的设计实现,自动按照相关标准要求,完成地下管网设计工作。在此情况下,能够有效提升城市地下管网智能化设计效率及质量,从而为城市地下管网建设施工提供可靠依据。

参考文献

[1]谢亚坤,杨骏,冯德俊.规则驱动的城市地下管网智能化设计[J].地理信息世界,2018,25(06):73-78.

[2]贾振涛.GIS技术在地下城市管网测绘中的应用[J].科技与创新,2016(08):156-157.

论文作者:何波

论文发表刊物:《信息技术时代》2018年10期

论文发表时间:2019/5/22

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