供水管網(wǎng)可視化信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

摘要：主要討論了在城市建設(shè)中有著重要地位的供水管網(wǎng)信息的管理。采用GIS技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的可視化信息系統(tǒng)是當(dāng)今的主要技術(shù)手段，能為爆管搶險(xiǎn)處理、管線維護(hù)等提供高效率的軟件工具。是數(shù)字城市規(guī)劃與建設(shè)中的重要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：管網(wǎng)；供水；信息系統(tǒng)；可視化

0 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為市政建設(shè)最重要的供水管道，其分布變得愈來(lái)愈復(fù)雜，形成了愈來(lái)愈密集的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。供水管網(wǎng)是城市賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，它的安全運(yùn)行是現(xiàn)代化城市高效率、高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。只有盡快全面系統(tǒng)地掌握供水地下管線的現(xiàn)狀資料，才能為開(kāi)發(fā)利用地下空間，如地下工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等提供完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但由于種種原因，目前城市供水地下管線的管理存在較多問(wèn)題。首先，由于地下管線現(xiàn)狀資料的缺失和偏差而造成的盲目施工，經(jīng)常破壞地下管線，導(dǎo)致爆管、停水等災(zāi)害事故。其次，由于事先缺乏地下管線現(xiàn)狀資料，有些道路及管線工程無(wú)法按計(jì)劃進(jìn)行施工，不得不在現(xiàn)場(chǎng)修改設(shè)計(jì)方案，造成管線數(shù)據(jù)難以動(dòng)態(tài)更新。此外，在傳統(tǒng)的管線資料管理模式下，圖文表格不統(tǒng)一。分類統(tǒng)計(jì)、檢索速度慢，不利于綜合分析，存在較多弊端。

歸納起來(lái)，管理工作中主要須解決以下問(wèn)題：

(1)如果出現(xiàn)爆管，應(yīng)將何處的閥門關(guān)閉，會(huì)影響到哪些用戶；

(2)新建樓盤或居民區(qū)要安裝水管。從哪里接管道距離最短；

(3)某處工地施工，會(huì)影響到哪些地下水管。

如果沿用以前的資料管理方式解決這些問(wèn)題，則費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，其復(fù)雜程度和工作量是難以想象的。

要實(shí)現(xiàn)城市管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，就必須實(shí)現(xiàn)管線資料的數(shù)字化管理。采用GIS等高新技術(shù)來(lái)高效管理地下水管線，滿足管理部門和施工單位的需要已成為當(dāng)務(wù)之急。

基于以上目的，我們采用目前國(guó)際先進(jìn)的數(shù)據(jù)可視化、地圖信息化的GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大、方便實(shí)用的城市水網(wǎng)可視化信息系統(tǒng)。

系統(tǒng)利用先進(jìn)的GIS技術(shù)，將錯(cuò)綜復(fù)雜的地下水管線在計(jì)算機(jī)屏幕上直觀地顯示出來(lái)，哪里有水管。哪里安裝水管會(huì)影響到其它管線，在計(jì)算機(jī)屏幕上均一目了然。借助于GIS強(qiáng)勁的空間分析能力，關(guān)閉某一閥門會(huì)影響到哪些用戶、需要檢修的閥門存在于哪一位置，這些分析會(huì)變得方便快捷。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)供水管網(wǎng)信息管理的實(shí)際情況，系統(tǒng)采用B／S模式和C／S模式相結(jié)合的技術(shù)開(kāi)發(fā)方案。在數(shù)據(jù)管理、專業(yè)應(yīng)用中采用C／S結(jié)構(gòu)模式。其他辦公部門以及用戶則采用B／S結(jié)構(gòu)(即瀏覽器方式)，兩種結(jié)構(gòu)共享同—數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。B／S結(jié)構(gòu)是基于Interent／Intranet應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)Web Server調(diào)用應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)信息的錄入、修改、查詢、統(tǒng)計(jì)等操作。

我們采用GIS技術(shù)將數(shù)據(jù)的屬性特征、空間地理信息和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可視化m。系統(tǒng)以城市布局為背景，以井位、管線實(shí)體為前提，在大型數(shù)據(jù)庫(kù)支撐下，以B／S和C／S模式相結(jié)合方式運(yùn)行，為業(yè)務(wù)部門和高層主管領(lǐng)導(dǎo)提供有效的輔助決策支持。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

(1)強(qiáng)大的查詢功能

系統(tǒng)以直觀、靈活、方便的查詢方式，如快速查詢、組合查詢、關(guān)聯(lián)查詢、空間查詢等來(lái)為城市建設(shè)各部門提供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，并把查詢和檢索的結(jié)果以圖形和文本方式顯示。用戶可對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行查詢，比如選取某—管道，系統(tǒng)會(huì)顯示其長(zhǎng)度、管徑、材質(zhì)、起止號(hào)、檢修日期等。用戶也可以根據(jù)數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)或空間位置，將數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)與其在地圖上的圖形元素相對(duì)應(yīng)，通過(guò)圖形對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，或者通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)查找、定位相應(yīng)的地理位置或圖示區(qū)域。系統(tǒng)的查詢操作界面如圖2所示。

(2)完善的分析統(tǒng)計(jì)功能

系統(tǒng)設(shè)置分析統(tǒng)計(jì)功能，可以對(duì)關(guān)閉某地閥門會(huì)影響到哪些用戶等問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)各專業(yè)部門的信息進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果可以按表格、專題圖(綜合管線縱橫剖面圖、三維管線、三維地貌、等高線圈等)等形式直觀地輸出顯示。 統(tǒng)計(jì)方式有快速統(tǒng)計(jì)、組合統(tǒng)計(jì)、關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)、空間統(tǒng)計(jì)等；分析方式有垂距分析、爆管影響區(qū)域分析、交叉口連通分析、塞管分析、檢修分析、緩沖區(qū)分析、預(yù)警分析、流量分析計(jì)算等。

(3)事故處理

發(fā)生爆管事件時(shí)自動(dòng)搜索須關(guān)閉的閥門并且提供最佳事故處理方案(圖3)。

(4)管線運(yùn)行管理

管線平差分析、航測(cè)數(shù)據(jù)分析、爆管預(yù)警節(jié)點(diǎn)壓力分析、資源管理。

(5)管線規(guī)劃設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)平面圖生成軸測(cè)圖竣工圖、材料統(tǒng)計(jì)。

(6)數(shù)據(jù)維護(hù)

海量圖庫(kù)管理、航測(cè)影像數(shù)據(jù)瀏覽、管線及設(shè)備維護(hù)、圖形裁剪。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用GIS技術(shù)進(jìn)行供水管網(wǎng)的管理，對(duì)供水企業(yè)強(qiáng)化管理、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步等有著明顯的促進(jìn)作用。因此，Gls技術(shù)在供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)中有著廣闊的發(fā)展前景。