王艷娟

分析城市地下管線信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

王艷娟

Fen xi cheng shi di xia guan xian xin xi xi tong de guan jian ji shu

地下管線是城市建設(shè)中的重要部分，也是城市運(yùn)行中必不可少的環(huán)節(jié)。地下管線就像是人體中的血管一樣，起到傳遞信息和分配信息以及物質(zhì)交換的作用，在復(fù)雜的地下管線建設(shè)和管理中工作量極大，地下管線信息系統(tǒng)的建設(shè)是核心工作，可以對(duì)地下管線數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和更新，但是由于各地城市的不同原因，使得地下管線信息資料不完整、不全面、不精確，影響到地下管線的作用發(fā)揮，因此運(yùn)用GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)和地下管線系統(tǒng)相結(jié)合是關(guān)鍵，本文就地下管線信息系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和討論。

一、地下管線信息系統(tǒng)

1.地下管線信息系統(tǒng)的定義

地下管線信息系統(tǒng)是地下管線的綜合管理，是運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)的布局和管理，減少人工的投入，這需要前期的大量工作，比如前期信息的普查和信息的輸入整理等。

2.地下管線系統(tǒng)的特點(diǎn)

地下管線系統(tǒng)有四大特點(diǎn)。第一是隱蔽性，城市的地下管線顧名思義，都是建設(shè)在地下的，因此在數(shù)據(jù)收集的時(shí)候就會(huì)造成隱秘性，這就需要地下管線系統(tǒng)具有信息的準(zhǔn)確性和全面性；第二是動(dòng)態(tài)性，地下管線是四維系統(tǒng)，即包含了長(zhǎng)、寬、高和時(shí)間，在原有的三維空間中多了時(shí)間的變化，具體表現(xiàn)為地下管線系統(tǒng)會(huì)隨著城市的變化而變化，與城市緊密相關(guān)；第三是網(wǎng)絡(luò)化，就如人體的血管一樣交錯(cuò)分布，在地下管線系統(tǒng)中因?yàn)槌鞘械拿芗蛷?fù)雜使地下管線在相互連接時(shí)形成網(wǎng)絡(luò)化；第四是空間分布不均性，城市的地下管線主要服務(wù)于城區(qū)，離市中心越遠(yuǎn)其分布越稀疏。

3.地下管線的組成

城市作為一個(gè)現(xiàn)代化的表現(xiàn)，其功能繁多，管線供給也是多種多樣。城市地下管線密集交錯(cuò)分布，覆蓋廣泛的線路網(wǎng)，包括了供水管、排水管、煤氣管、通信管、熱力管、電力管等。

二、城市地下管線信息系統(tǒng)的技術(shù)背景和功能

1.地下管線信息系統(tǒng)的技術(shù)背景

地下管線是城市建設(shè)的基礎(chǔ)，在城市各項(xiàng)服務(wù)發(fā)展的同時(shí)，城市的面貌、地形都在發(fā)生著不同的變化，如何對(duì)地下管線進(jìn)行合理的建設(shè)和科學(xué)的管理是重點(diǎn)工作，傳統(tǒng)的人工建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上社會(huì)的發(fā)展和城市的需求，城市地下管線信息系統(tǒng)是城市建設(shè)和規(guī)劃的重要組成部分。

作為城市規(guī)劃和建設(shè)的基礎(chǔ)信息，應(yīng)該實(shí)行合理科學(xué)的布局，通過GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)能夠解決城市地下管線種類多、線路復(fù)雜的情況，實(shí)現(xiàn)管理的精準(zhǔn)和快捷。

2.地下管線信息系統(tǒng)的功能

地下管線信息系統(tǒng)可以用三維的模型做成圖形，根據(jù)地下管線的信息數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行檢索，能夠提供城市建設(shè)所需要的地下管線信息。地下管線信息系統(tǒng)用圖形對(duì)管線進(jìn)行保存，把現(xiàn)實(shí)中實(shí)體的管線以模型化進(jìn)行展現(xiàn)，有利于施工人員直觀全面地了解地下情況，這能夠保障施工的安全和效率。另外在今后進(jìn)行管線維修更換時(shí)候，能夠迅速進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)。

地下管線信息系統(tǒng)的運(yùn)用，有很大的社會(huì)價(jià)值。地下管線是城市的生命線，涉及到雨水、污水、生活用電等多個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的施工技術(shù)和管理難度會(huì)很大，運(yùn)用城市地下管線系統(tǒng)可以對(duì)管線進(jìn)行統(tǒng)籌管理利用和科學(xué)布局，不僅減少了現(xiàn)實(shí)中線路的占用問題，還科學(xué)地規(guī)劃了城市地下管線的空間分布狀態(tài)，以仿真的模型讓建設(shè)規(guī)劃單位能直觀地了解城市地下管線布局。

三、城市地下管線信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.前期的普查信息

在城市地下管線信息采集中可以利用管線權(quán)屬單位的資料直接進(jìn)行傳輸，城市地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)的建立可以從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分類進(jìn)行，完善地下管線的數(shù)據(jù)全面性。普查的內(nèi)容包括了文字、圖片、地理位置等，地下管線信息系統(tǒng)中的核心技術(shù)是GIS，在實(shí)際的操作中會(huì)涉及到各種信息，因此在普查期，要做到管線的材質(zhì)、走向、埋深、管徑等多方面的信息收集，為后期的城市地下管線系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)模型建立提供全面的資料。

2.地下管數(shù)據(jù)庫(kù)一體化技術(shù)

在城市地下管線信息普查后，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整存工作，定期進(jìn)行更新，使其達(dá)到整體化和實(shí)時(shí)信息監(jiān)控化。在自我進(jìn)行排查和建設(shè)中，減少施工的難度。這就需要一個(gè)安全科學(xué)的技術(shù)平臺(tái)來進(jìn)行分析和模擬，GIS技術(shù)的運(yùn)用可以解決這個(gè)問題，它自身技術(shù)中的主要功能和特點(diǎn)就是需要信息的收集和整理，來達(dá)成一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，在運(yùn)行時(shí)能夠精確和全面地展現(xiàn)實(shí)體的情況。在地下管線信息系統(tǒng)中運(yùn)用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一致的作業(yè)技術(shù)和數(shù)據(jù)輸入平臺(tái)，制定合理的作業(yè)規(guī)劃，避免在信息輸入時(shí)重復(fù)作業(yè)，利用GIS中的制圖等相關(guān)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)、圖片等信息產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的一體化。

3.地下管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)和管理技術(shù)

城市地下管線每天都在起著重要的作用，維持著人們的正常生活，因此要做到城市地下管線的實(shí)時(shí)監(jiān)控。運(yùn)用GIS技術(shù)中的處理和分析功能，在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)中，針對(duì)每條管線進(jìn)行輸入時(shí)間、更新時(shí)間的標(biāo)注和排序。在GIS技術(shù)中，輸入數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間一般是作為地下管線現(xiàn)勢(shì)性說明，更新時(shí)間是為了更好的在系統(tǒng)中體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的變化動(dòng)態(tài)。還有就是對(duì)地下管線系統(tǒng)中的標(biāo)記，針對(duì)特殊管線或者是交錯(cuò)管線進(jìn)行特殊標(biāo)注，這樣在管理時(shí)能更清晰地展現(xiàn)出來。

4.地下管線信息共享技術(shù)

共享的前提是保證信息采集時(shí)的統(tǒng)一性，這樣在進(jìn)行服務(wù)和管理時(shí)就會(huì)方便和快捷許多。采用統(tǒng)一的信息，不會(huì)因?yàn)閮?nèi)容的多樣造成數(shù)據(jù)信息容量過大，另外，若是所有的權(quán)屬單位都把具體數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，會(huì)涉及到安全保密以及行業(yè)機(jī)密等問題，所以在采集時(shí)盡量采集具有統(tǒng)一性的信息，這不僅在數(shù)據(jù)的運(yùn)行效率上簡(jiǎn)單快捷，管理人員也不需要對(duì)各項(xiàng)管道進(jìn)行深入的專業(yè)知識(shí)了解。除此之外，在數(shù)據(jù)信息共享的同時(shí)可以防止城市其它公眾服務(wù)單位在進(jìn)行建設(shè)時(shí)不明確管道信息而導(dǎo)致同一個(gè)路段反復(fù)施工現(xiàn)象。

5.地上與地下一體化、三維表達(dá)與展示技術(shù)

由于地下管線具有隱蔽性特點(diǎn)，利用三維可視化和GIS的虛擬展示技術(shù)，將地下管線信息系統(tǒng)中三維場(chǎng)景效果更好地展現(xiàn)出來。要想讓地下管線信息系統(tǒng)的三維場(chǎng)景清晰地展現(xiàn)出來，需要建立地面建筑和地下管線的模型繪制，其效果就如地理地圖的實(shí)景展現(xiàn)。運(yùn)用數(shù)字高程模型（DEM）疊加數(shù)字正射影像（DOM）的方法制圖，把街道上的建筑物、道路等建立模型，和地下管線信息結(jié)合，更好地提供管線信息在城市中可利用的價(jià)值。

6.城市地下管線信息的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)就是數(shù)字處理技術(shù)，是一種可以在大量信息中，迅速、快捷地提取有用價(jià)值的一種手段，城市地下管線信息系統(tǒng)可以充分利用此技術(shù)。在城市地下管線系統(tǒng)中存儲(chǔ)著大量的信息，這些數(shù)據(jù)包括地上的建筑物、道路、河流和地表植被等信息，通過這些數(shù)據(jù)可以組建一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用挖掘技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行建設(shè)和管理。例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身具有良好的組織適應(yīng)性、并行處理、分類儲(chǔ)存和高度容錯(cuò)特性等，結(jié)合城市地下管線的復(fù)雜交錯(cuò)情況，利用此技術(shù)，可以科學(xué)地分類和預(yù)測(cè)，對(duì)于出現(xiàn)的地下管線故障能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行信息上報(bào)，并依據(jù)前期收集的信息進(jìn)行判斷和處理，在復(fù)雜的城市地下管線系統(tǒng)中，能夠清晰地管理地下管線分布狀態(tài)。

四、結(jié)語(yǔ)

在城市建設(shè)中地下管線建設(shè)往往會(huì)比地面上的建設(shè)更為麻煩，涉及的層面更深，在地下管線信息建設(shè)中運(yùn)用到很多技術(shù)，其中關(guān)鍵的技術(shù)就是地理信息系統(tǒng)，它可以更好地展現(xiàn)出地下管線的分布，使其合理地進(jìn)行布局操控和管理。在城市地下管線建設(shè)中運(yùn)用合理的技術(shù)和城市的發(fā)展相結(jié)合，并為城市的發(fā)展提供有用的幫助，因此地下管線在施工、選擇材料廠家時(shí)一定要做好整體的規(guī)劃，為地下管線信息系統(tǒng)提供有力的建設(shè)數(shù)據(jù)。

（作者單位：河南省中緯測(cè)繪規(guī)劃信息工程有限公司）