城市地下管線信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來

李逸紅

摘要：城市綜合地下管線系統(tǒng)是數(shù)字城市管理的重要標志，本文介紹了目前城市地下管線系統(tǒng)的現(xiàn)狀和將來的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：地下管線信息系統(tǒng)；GPS；GIS；RS

地下管網(wǎng)是現(xiàn)代化城市中的重要基礎設施，完善城市基礎設施的建設，提高城市地下載體的功能，對加速社會主義經(jīng)濟建設、改善人民生活條件、完善投資環(huán)境、提高城市現(xiàn)代化程度有著極其深遠的意義，同時也是一個城市管理水平的重要標志之一。

隨著中國信息化程度的顯著提高，越來越多的省份和城市開始將數(shù)字化建設提到議事日程上，例如"數(shù)字北京"、"數(shù)字廣州"這樣的口號目標已經(jīng)被多次提出還紛紛搬上了網(wǎng)。但要說到數(shù)字城市的建設，我們就不得不提到其托起高樓大廈的根基GIS地理信息系統(tǒng)。GIS（地理信息系統(tǒng)）與GPS（全球定位系統(tǒng)）和RS（衛(wèi)星遙感技術）三大空間科學技術并稱為"3S"技術，被認為是二十一世紀信息科學技術發(fā)展的重要前沿技術。特別是進入新世紀，GIS已經(jīng)列入我國信息產(chǎn)業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè)之一，這標志著我國的GIS應用研究進入到一個新的發(fā)展應用階段。

GIS系統(tǒng)應用的基礎是帶拓撲關系的地形實體要素和管線實體要素，由于存在拓撲關系，因此可進行空間查詢和空間分析、疊置分析等，此外，GIS通過數(shù)據(jù)接口能便捷獲取GPS、RS、DPS（數(shù)字攝影測量系統(tǒng)）采集到數(shù)據(jù)而實時地、動態(tài)地更新數(shù)據(jù)。因此GIS系統(tǒng)更適用于地形圖、綜合管線圖的應用和管理。并且將地下管網(wǎng)信息與城市基礎地理信息融合在一起，并與用于管線報建、審批辦公自動化系統(tǒng)（OA）集成，實現(xiàn)信息共享，為城市的規(guī)劃、建設和管理服務，是城市地下管網(wǎng)信息管理的目標和發(fā)展趨勢。因此，城市地下管線管理信息系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)在市政管理方面的應用，它既可以是一個獨立的系統(tǒng)，也可以是整個城市GIS系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。

這里筆者將對城市地下管線管理信息系統(tǒng)的興起、研究內(nèi)容、應用以及發(fā)展趨勢等幾個方面來做一個簡單的介紹。

1 現(xiàn)狀背景

城市地下管線是城市的重要基礎設施，它的安全運行是現(xiàn)代化城市高效率、高質(zhì)量運轉(zhuǎn)的保證。城市地下管線現(xiàn)狀資料是城市規(guī)劃、建設和管理的基礎資料，只有盡快、全面、系統(tǒng)地掌握地下管線現(xiàn)狀，才能為開發(fā)利用地下空間，如地下工程的規(guī)劃、設計、施工及運行管理等提供完整的基礎數(shù)據(jù)。

但是由于種種原因，目前城市地下管線的管理存在若干問題。首先，由于地下管線現(xiàn)狀資料的缺漏和偏差而造成的盲目施工，時常損壞地下管線，導致停水、停電、停氣、通訊中斷，甚至引起災害事故。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法按設計進行施工，不得不在現(xiàn)場修改設計方案，且覆土前又未進行竣工測量，造成管線數(shù)據(jù)的動態(tài)更新難以實施。此外，城市管線資料來源不明確，精度不可靠，且在傳統(tǒng)的管線資料管理模式下，圖文表格不統(tǒng)一，分類統(tǒng)計、檢索速度慢，不利綜合分析，存在較多弊端。所以要實現(xiàn)城市管理的科學化、現(xiàn)代化，就必須實現(xiàn)管線資料的數(shù)字化管理：立項對城市內(nèi)的管線進行普查，并對管線資料的管理作出長遠規(guī)劃。

2 目標

2.1建立普查成果的計算機監(jiān)理機制，采用"外業(yè)勘測--內(nèi)業(yè)成圖--建立管理信息系統(tǒng)"的一體化建庫模式，建設高精度、高可靠性的地下管線數(shù)據(jù)庫。

2.2提供管線采集數(shù)據(jù)的計算機監(jiān)理軟件工具。

2.3為實現(xiàn)動態(tài)更新與業(yè)務管理，在工程完工之后敷土之前組織竣工測量，將新獲取的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，對現(xiàn)狀管線庫進行更新。

2.4實現(xiàn)綜合查詢、統(tǒng)計、繪圖輸出等系統(tǒng)基本功能，滿足管線工程規(guī)劃管理與工程設計施工的一般性要求。實現(xiàn)任意斷面生成、事故分析、管線工程規(guī)劃綜合、管線工程輔助設計等智能化分析與設計功能。

2.5實現(xiàn)開放式的數(shù)據(jù)共享，為用戶其它系統(tǒng)調(diào)用地下管線信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供保證。

3 內(nèi)容

城市綜合地下管線信息系統(tǒng)是以地理信息系統(tǒng)（GIS）技術為核心、實現(xiàn)與計算機輔助技術（CAD）和辦公自動化（OA）相集成，具有空間決策支持和專家系統(tǒng)綜合分析能力的綜合性管線信息系統(tǒng)。它主要具有以下內(nèi)容：

3.1地下管線現(xiàn)狀信息的采集與入庫

地下管線現(xiàn)狀信息是地下管線信息系統(tǒng)最重要的數(shù)據(jù)支持來源，在管線歷史資料不全，并且缺乏現(xiàn)勢性數(shù)據(jù)的情況下，采用實測的方式進行管線信息的采集，同時要求建立地下管線數(shù)據(jù)庫。

3.2竣工測量數(shù)據(jù)的采集與入庫

隨著城市建設的不斷發(fā)展，管線工程的建設也將不斷進行，這些建設產(chǎn)生的新的管線信息，需要加入地下管線數(shù)據(jù)庫，不斷補充和更新數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。建議客戶在開展地下管線普查的同時，利用與普查類似的技術手段，通過對建設工程進行竣工測量的途徑獲取新的管線信息。

3.3信息查詢、空間分析與綜合應用

最終用戶為了尋找管線規(guī)劃管理工作的科學依據(jù)，需要檢索地下管線數(shù)據(jù)庫中的信息，要求提供各種形式的檢索方法（如任意區(qū)域查詢、緩沖分析等）；在信息檢索的基礎上有必要對管線的空間位置關系進行分析，如設施埋設深度、管間水平凈距/垂直凈距等，以滿足規(guī)劃綜合的空間分析要求；也還需要掌握管線長度和設

3.4 開放式的數(shù)據(jù)共享

系統(tǒng)應該滿足開放性要求，具備查詢基礎地形圖信息或其它規(guī)劃信息的接口能力；作為城市規(guī)劃管理級應用的綜合性地下管線系統(tǒng)，應具備向管線專業(yè)權屬單位的專業(yè)管線信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享的能力。

4 應用及拓展應用

4.1將城市所有的地下管線以動態(tài)方式管理起來，使數(shù)據(jù)始終反映最新的現(xiàn)狀，可為城市規(guī)劃、消防、電信、供電等部門提供大量的信息，同時為政府決策提供可靠的依據(jù)。

4.2 將擬建建議工程與已建管線疊加，可避免占壓地下管線。

4.3 可準確地查詢出管線的性質(zhì)、位置、材質(zhì)、附件名稱（如閥門、消火栓等）、管徑等，提供準確可靠的數(shù)據(jù)。

4.4 可輸出各種形式的綜合圖、專業(yè)圖，對圖形進行任意比例尺的縮放；可輸出不同規(guī)格的圖紙，將多幅圖拼接輸出，方便外業(yè)施工和管理。

4.5 可對管線進行縱、橫剖面處理，為管線設計部門非常方便地提供各種數(shù)據(jù)。

4.6 地下管網(wǎng)綜合查詢。可按屬性數(shù)據(jù)庫中的字段名作任意查詢，可統(tǒng)計任意區(qū)域內(nèi)的閥門、消火栓等管線附件的個數(shù)。這樣，可在地下管線發(fā)生事故時，提出應急方案，劃定危險區(qū)域。該功能可為公安消防部門結合地形圖的位置，提供最佳事故處理路線，制定最佳解決方案。

4.7 該系統(tǒng)可提供與通用圖形平臺接口,為將來系統(tǒng)上升到大型地理信息系統(tǒng)提供強有力的保障,同時,為GIS系統(tǒng)的全面開發(fā)打下基礎。

5 數(shù)字城市和城市地下管線管理信息系統(tǒng)的未來

在這樣一個信息技術高度發(fā)達，經(jīng)濟、社會日益全球化的今天，城市信息化對于城市的健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。首先，這是城市國際化的需要?？焖俚娜蚧铀倭顺鞘袊H化的步伐，城市日益融入到了全球的概念框架之中，提高城市的區(qū)域和國際競爭力成為城市發(fā)展的新目標。而城市信息化將為全球化的實現(xiàn)和全球城市體系的構建提供物質(zhì)基礎和社會保障，是其實現(xiàn)的前提。同時，城市信息化也是城市國際化的重要表現(xiàn)。其次，城市信息化是城市自身發(fā)展到一定階段后的內(nèi)在要求。隨著經(jīng)濟、社會發(fā)展水平的提高，尤其是信息技術的飛速發(fā)展，帶來了城市產(chǎn)業(yè)結構和社會發(fā)展的轉(zhuǎn)型，這為城市實現(xiàn)信息化提供了重要的動力支持。因此，加強城市信息化建設對于城市的未來發(fā)展具有關鍵意義。

城市地下管線管理信息系統(tǒng)依賴于城市的建設發(fā)展，數(shù)字城市是城市信息化戰(zhàn)略中的重要組成部分，也是信息化戰(zhàn)略得以順利實現(xiàn)的重要保障。所以需要加大力度進行城市信息化的進程，進行城市基礎數(shù)據(jù)的采集收集，在數(shù)據(jù)采集、自動化入庫、動態(tài)更新數(shù)據(jù)庫一整套有效措施和手段的基礎上，研究和建立集空間異質(zhì)、結構復雜、三維標度和海量數(shù)據(jù)的綜合管線信息系統(tǒng)，不但對于城市地下管線的科學化管理，保證城市的可持續(xù)發(fā)展有著現(xiàn)實和深遠的意義，而且對于城市規(guī)劃信息系統(tǒng)學科的完善和發(fā)展，也無疑具有深刻的學術價值、理論價值和應用示范推廣價值。