孟祥銳，張 悅

（長春師范學(xué)院城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉林長春 130032）

地理信息系統(tǒng)的主要功能有數(shù)據(jù)的收集處理和空間分析。其中空間分析功能包括數(shù)字地面模型分析、緩沖區(qū)分析、空間疊合分析、空間網(wǎng)絡(luò)分析、空間統(tǒng)計分析、空間集合分析、空間數(shù)據(jù)查詢等分析功能［1］。隨著全球城市化的發(fā)展，排水系統(tǒng)在社會可持續(xù)發(fā)展中起著越來越重要的作用。排水系統(tǒng)包括建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)和室外排水系統(tǒng)。本文研究室外排水系統(tǒng)。

在城市和工業(yè)企業(yè)中通常有生活污水、工業(yè)廢水和雨水，城市排水系統(tǒng)是將城鎮(zhèn)的污水、廢水和雨水有組織地排除與處理的工程設(shè)施。校園排水系統(tǒng)是校園基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分［2］。

對校園地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)的功能要求，可歸納出該系統(tǒng)具有如下特征：（1）需有效地實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的操作、處理和管理。（2）數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性高。校園經(jīng)常會有新的建設(shè)工程，有些管網(wǎng)數(shù)據(jù)會發(fā)生變化，反映地下管網(wǎng)的動態(tài)變化是地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)要解決的一個突出問題。現(xiàn)勢性高的數(shù)據(jù)才能在校園建設(shè)中發(fā)揮更強的作用。（3）管網(wǎng)數(shù)據(jù)呈帶狀分布。作為建立校園地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)源的各種管線一般是指公共區(qū)域的地下管線，按校園規(guī)劃要求，管線應(yīng)盡量埋在校園道路或小區(qū)道路紅線以內(nèi)；同時，只布設(shè)至各教學(xué)樓門口；管網(wǎng)圖采用分幅帶狀形式制作。（4）應(yīng)具有明確的邏輯關(guān)系。作為肩負能量傳輸和廢物排泄的地下管網(wǎng)系統(tǒng)，它雖隱匿于地下，卻按照自身的內(nèi)在規(guī)律，不停運作以保證校園各項功能正常運轉(zhuǎn)。這種內(nèi)在規(guī)律即是校園規(guī)劃及校園施工規(guī)范對校園管網(wǎng)布設(shè)、施工的要求，在校園地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)中這些邏輯關(guān)系應(yīng)得到反映［2］。

1 排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

數(shù)據(jù)來源為長春師范學(xué)院的平面圖，使用AutoCAD軟件繪成的.dwg格式文件，有精確坐標，誤差為5cm。

1.1 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計

設(shè)計范圍為長春師范學(xué)院院區(qū)范圍，共有800多條污水管、400多污水井、兩個污水池、一個泵站、無污水處理廠和出水口。

污水管網(wǎng)是由污水管、污水井、沉淀池、泵站、污水處理廠和出水口組成。污水管網(wǎng)可以抽象為有向圖，出戶管的一端為網(wǎng)絡(luò)圖的源，檢查井和泵站為網(wǎng)絡(luò)圖的節(jié)點，污水管為網(wǎng)絡(luò)圖的邊，出水口為網(wǎng)絡(luò)圖的匯。

污水管網(wǎng)的水流動方式為重力流的管網(wǎng)，只有泵站處為非重力流。重力流可根據(jù)管網(wǎng)的起點高程和終點高程來決定水流動的方向。因此在實際屬性數(shù)據(jù)時要確定：（1）該管為重力管；（2）該管的起止點高程；（3）該管的連接設(shè)備，如污水井、泵站等。

污水管網(wǎng)的空間地物可分為：（1）點狀地物：污水井；（2）線狀地物：污水管道；（3）面狀地物：建筑物、綠地人工湖、泵站；（4）地物標注：建筑物標注、污水管標注、綠地標注。

根據(jù)排水系統(tǒng)的管理需要，可將以上地理數(shù)據(jù)劃分為幾個圖層：（1）地形圖：底圖（線、面）、建筑物圖（線、面）、綠地人工湖圖（線、面）、道路（線、面）；（2）管網(wǎng)圖：污水管線圖層（線）、污水井圖層（點）、沉淀池和泵站圖層（面）。

這些數(shù)據(jù)都是由AutoCAD2008軟件繪制的.dwg格式的文件，ArcMap只能顯示CAD數(shù)據(jù)，卻不能編輯CAD數(shù)據(jù)，所以涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，即如何將.dwg文件轉(zhuǎn)換為ArcGIS能夠編輯管理的數(shù)據(jù)格式。

ArcGIS的組件ArcMap中可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。ArcToolbox工具箱的ConversionTools可以將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為shapefile文件。將guanxian.dwg轉(zhuǎn)換到“污水管線文件夾”中，從而自動生成guanxian.dwg的點數(shù)據(jù)集、線數(shù)據(jù)集、面數(shù)據(jù)集、文本數(shù)據(jù)集。這一功能可以將所有CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為我們需要的各種圖層數(shù)據(jù)。

1.2 屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計

地下管線和檢查井點的分類編碼結(jié)構(gòu)采用4位編碼法［7］：

也可用管線所在的道路編碼加上管線的分類編碼：

如：污水管道編碼為P4100，檢查井編碼為P4301，泵站編碼為P3511，沉淀池編碼為P3513。表1為管線的屬性表設(shè)計，表2為污水井即檢查井的屬性表設(shè)計。

表1 管線的屬性表設(shè)計

表2 污水井即檢查井的屬性表設(shè)計

2 系統(tǒng)功能及實現(xiàn)

2.1 基本的地圖操作

文件菜單中包括加載圖層、卸載圖層的功能。實現(xiàn)了基本的地圖放大、縮小、平移、全圖的視圖功能。在系統(tǒng)界面的左下角為鷹眼圖。鷹眼會隨著當(dāng)前主窗口變化，用顯著的顏色來顯示主窗口在全圖中的位置，并可以拖動紅色邊框在全圖中迅速定位。狀態(tài)欄中分別可以顯示當(dāng)前視圖的比例尺大小和鼠標當(dāng)前x、y坐標。

2.2 屬性查詢、編輯、查找功能

屬性查詢功能：點擊屬性查詢功能，再點擊地圖界面中某一地理要素，從而了解該要素的屬性內(nèi)容。

屬性編輯功能，對在地圖界面中所選擇的地理要素的各個字段的屬性進行更新、修改，點擊保存按鈕后所修改的屬性將保存在屬性表中。

查找功能通過建立表達式簡單查詢符合條件的管線、檢查井等管線數(shù)據(jù)，并在地圖界面中查看到的地理要素顯示為藍色和綠色。圖示為查找“所屬管線＝家屬樓一號”的管線，點擊查找按鈕后，所屬管線為家屬樓一號的所有管線將顯示為藍色。

2.3 流向效果

通過流向效果工具，可以實現(xiàn)直觀動態(tài)地顯示當(dāng)前所選管線及該管線所流經(jīng)的所有下游管線中污水的流向。

在實際應(yīng)用中，如果出現(xiàn)爆管、修動管線等情況時，使用該工具可快速地查詢到該應(yīng)修管道可能影響到和其直接連通的管道。

排水管線有其特有的屬性，即為管線中污水的流動方向。管線的流向效果功能正是結(jié)合這一屬性數(shù)據(jù)，即管線表中“管線編號”和“所屬管線”字段的數(shù)據(jù)來輔助完成這一功能的。它將靜態(tài)的數(shù)據(jù)動態(tài)地顯示給用戶［3］。

3 結(jié)論

本文提出了屬性數(shù)據(jù)處理方式；排水管線所特有屬性的表達，如流向?qū)傩员磉_；應(yīng)用于排水管線的算法等，希望對城市排水管線的建設(shè)發(fā)揮作用。

［1］李德仁，龔建雅，邊馥苓.地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論［M］.北京：北京測繪出版社，1993：2-3.

［2］王志宜.大連市排水地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)［D］.大連：遼寧師范大學(xué)，2008：13-15.

［3］趙冬泉，賈海峰，程聲通.基于MapObjects的排水管道流向表達與編輯［J］.測繪通報，2004（8）:36-55.