孫田

摘 要：城市地下管線的安全運行對于城市的正常運轉至關重要，該文將GIS技術引入到城市地下管線管理中，設計實現了城市地下管線信息系統(tǒng)，并結合青海某市的地下管網數據，探討了具體的應用效果。結果表明，將GIS引入到城市地下管線的管理中，對于提升城市地下管線的現代化管理水平，有著重要的意義。

關鍵詞：城市 地下管線信息系統(tǒng) 功能 數據庫

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（c）-0079-02

城市地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，是城市賴以生存和發(fā)展的生命線。由于資金和技術等原因，管線數據長期以來以圖表和文字資料形式保存，管理手段落后，管理效率低下，對城市的建設與發(fā)展造成嚴重影響。近年來雖然采用計算機輔助制圖（CAD）等手段，仍不能適應信息時代城市規(guī)劃管理和建設的需求。隨著GIS、空間數據庫、計算機網絡等技術的發(fā)展與成熟，基于GIS技術建立的城市地下管線管理系統(tǒng)綜合了計算機圖形技術和數據庫技術，實現了對繁雜的管線數據進行現代化科學管理，達到管線數據的可視化和實時更新，并進行動態(tài)綜合規(guī)劃管理和分析。

1 系統(tǒng)建設目標與體系結構

1.1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)邏輯上從下到上依次為數據層、中間層、應用層。

1.1.1 數據層

系統(tǒng)采用關系數據庫管理系統(tǒng)Oracle管理空間數據和屬性數據，確保了空間和非空間數據的一體化集成，還可實現事物處理、記錄鎖定、并發(fā)控制、數據倉庫等功能。

1.1.2 中間層

采用ArcSDE作為空間數據庫的引擎，將應用層提出的請求轉換為服務器數據層的請求，并將數據層返回的結果提交應用層。

1.1.3 應用層

應用層是用戶直接接觸的部分，提供給用戶的是整個系統(tǒng)的最終表現，用戶通過應用層實現數據入庫、查詢統(tǒng)計、圖層管理、空間分析、成果輸出等功能，完成系統(tǒng)應用。

1.2 系統(tǒng)結構

在系統(tǒng)的應用結構設計上，采用基于分布式GIS的結構設計方案，采用C/S和B/S相結合的結構體系。這樣一方面可以保證內部業(yè)務的處理和數據安全性，另一方面又可實現數據共享和綜合應用。具體設計如圖1所示。

2 數據庫設計

數據是地下管線信息系統(tǒng)的核心，數據庫的建立是實現地下管線信息系統(tǒng)功能的關鍵所在。

2.1 數據庫結構設計

地下管線數據庫結構如圖2所示，包括屬性數據庫設計和空間數據庫設計，其中空間數據庫包括地下管線圖形信息和1∶1000基本比例尺地形圖，屬性數據庫分為管線線數據庫和管線點數據庫。

2.2 數據模型

管線數據由管點和管線組成。

2.2.1 管點的定義

包括一般測量點（位置點）、特征點（依管線種類不同而異，如給水有：彎頭、三通、四通等）、附屬物點（依管線種類不同而異，如給水窖井、消防檢、閥門等）。

2.2.2 管線的定義

兩相鄰管點之間的連接?？勺鳛楣芫€起點和終點的管點類型有特征點（三通、四通、人孔）、附屬物（閥門、消防栓、窖井、接線箱、污水箅、手孔、上桿）、變徑點/變材點、埋設年代變化點、權屬單位變化點、報建案號變化點、測量任務變化點。

2.3 數據組織

系統(tǒng)數據包括管線圖形數據和屬性數據，圖形和屬性數據統(tǒng)一存儲在關系型數據庫中，通過ArcSDE訪問，避免了以往圖形和屬性數據分離存儲的缺點。整個城市的數據以管線種類進行分類，每一類管線占用兩個數據表（管點表和管線表）。這種數據組織方式的特點是數據不再需要特定的GIS格式數據，更易于數據的社會化共享。特別是能與規(guī)劃管理辦公自動化系統(tǒng)緊密結合，相互共享數據庫。

3 系統(tǒng)功能設計

3.1 基礎GIS管理

該模塊提供了對GIS數據管理的一些基本功能，包括文件和網絡管理、基本繪圖和圖形編輯、數據查詢和統(tǒng)計、數據輸出、數據轉換、符號管理和系統(tǒng)管理等。

3.2 管線查詢統(tǒng)計

該模塊可使管理人員快速方便地得到想要的資料和信息，統(tǒng)計所需要的數據，從而能夠幫助管理人員高效率、正確地進行管理和抉擇。功能包括管線及附屬設施的快速查詢、符合條件查詢、管線及附屬設施信息的統(tǒng)計分析、最近設施搜索等。

3.3 管線數據動態(tài)更新

該模塊提供管線工程竣工測量成果與普查成果的合并功能，包括誤差分析與沖突處理、管線數據的修改、管線數據批量導入、多樣化的管線數據增加、設計及竣工數據回貼、管線數據刪除與廢棄等。

3.4 管線綜合分析

該模塊可以幫助人們較直觀地了解到地下管線的現狀、分布和走向以及管線間的相互關系，并且可以在發(fā)生管線事故時為制訂處理方案提供技術支持。分析功能包括：管線的橫、縱斷面圖分析，管線的三維瀏覽和查詢，管線碰撞分析，管線爆管分析和關閥搜索，搶險分析，最短路徑分析，管線上下游追蹤、管線預警分析等。

3.5 管線工程輔助設計

根據國家規(guī)范和其他標準、現狀管線之間的關系，限定規(guī)劃管線的布設界限。通過系統(tǒng)實現對涉及信息的處理，完成管線設計、統(tǒng)計計算、分析、繪圖及方案比較以實現規(guī)劃報批、管線設計緊密結合。

4 青海某市地下管線信息系統(tǒng)實現及應用

本著界面友好、操作簡便的設計原則，系統(tǒng)采用了 Window界面風格，主界面包括菜單欄、工具欄、圖層控制欄、狀態(tài)欄、視圖窗口5個部分組成。

4.1 管線查詢應用

該系統(tǒng)提供了多種方式的查詢功能。主要有圖幅號、道路名、單位名、索引號以及包括紅線區(qū)域、坐標精確定位和道路的交叉路口等多種的查詢方法。在所有查詢過程中，所有被選中的管線或管線點，都將被高亮顯示，并即刻在信息屬性窗口中顯示其相關的屬性數據和空間信息。

4.2 管線統(tǒng)計應用

系統(tǒng)可以根據需要選擇一個或多個管線點圖層進行管線點數量的統(tǒng)計分析，并將統(tǒng)計結果以“圖表統(tǒng)計”和“報表統(tǒng)計”兩種方式顯示。當用戶選擇“圖表統(tǒng)計”時，當前窗口將跳轉至“圖表統(tǒng)計”窗口。

4.3 管線搶險分析應用

搶險分析提供了分析點到搶險地點的最佳路徑的功能。例如：當某處管線出現故障時，系統(tǒng)根據分析點進行搶險分析，尋找出能避開該故障點的另外一條可以連通分析點的最短路徑管線，并高亮顯示。搶險分析包括選擇分析點、選擇障礙點、顯示分析結果和清除分析結果4個操作步驟組成。

4.4 數據導出應用

在成果表輸出的過程中，系統(tǒng)可根據相應的成果表模板文件，對當前選擇集中的管線和管線點數據，進行匹配處理，進而查找計算各個屬性數據，把逐個屬性地讀出并填寫到 Excel文件中。

5 結語

將GIS引入到城市地下管線的管理中，對于提升城市地下管線的現代化管理水平有著重要的意義。但還必須意識到系統(tǒng)的動態(tài)管理與運行是系統(tǒng)能否成功應用的前提，在實現了城市地下管線信息系統(tǒng)的基礎上，建立城市地下管線數據的動態(tài)更新機制，實現管線數據實時動態(tài)更新，是保證系統(tǒng)生命活力和管理有效性的唯一途徑。

參考文獻

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