淺談張家口市城市管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的開發(fā)

摘要:伴隨著我國各城市的迅速發(fā)展,城市排水管網(wǎng)正在經(jīng)歷著迅速擴(kuò)張和大規(guī)模改造,其運行效果和管理水平面臨著更高的要求。這與我國目前基礎(chǔ)設(shè)施資料不全、信息收集手段不力、管理手段相對落后的現(xiàn)狀相矛盾。地理信息系統(tǒng)具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)管理和分析功能,并可作為管網(wǎng)模型、水質(zhì)監(jiān)測等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換平臺,是提高城市排水管網(wǎng)管理水平的有效技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞:城市排水管網(wǎng);地理信息系統(tǒng);需求分析;關(guān)系型數(shù)據(jù)庫;功能設(shè)計;市政工程

中圖分類號:P208文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0044-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展,城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和改造速度的加快,人口規(guī)模的不斷擴(kuò)大,城市排水設(shè)施也越來越龐大,從而對城市排水管網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)、信息管理及應(yīng)急搶修等提出了更高的要求。而現(xiàn)行的城市排水管理由于管理手段、管理方式的陳舊,存在資料利用率低、信息傳輸渠道老化、查詢檢索速度緩慢等問題,難以滿足管理工作日益繁重的現(xiàn)實要求。無法為決策者提供及時、準(zhǔn)確的信息,也無法實現(xiàn)對廢水排放的有效監(jiān)管,造成了嚴(yán)重的污染。提高排水企業(yè)的管理水平,已成為排水行業(yè)的共識。為了利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)和理念,實現(xiàn)排水管網(wǎng)的數(shù)字化管理,建立一種全新的現(xiàn)代化排水企業(yè)信息管理模式,顯得尤為重要。在市政設(shè)施大量快速更新的情況下,如何建立一套健全的監(jiān)管與高效的管理體系,擺脫傳統(tǒng)靠圖紙管理繁多的信息的方式,提出了該課題。

根據(jù)城市排水管網(wǎng)日常管理的需要,和地理信息系統(tǒng)的功能特點,城市排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)既要具有地理信息系統(tǒng)共有的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、圖形管理、數(shù)據(jù)檢索等基本功能,又應(yīng)具備生成管理圖表、特殊空間分析等功能,以滿足管理工作的需要。本文對城市排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)軟件進(jìn)行功能分析,提出軟件需滿足的功能和性能設(shè)計目標(biāo)和設(shè)計原則,進(jìn)而提出了軟件應(yīng)采取的開發(fā)方式和體系結(jié)構(gòu);在此基礎(chǔ)上,論文研究了軟件的管理對象及數(shù)據(jù)的分類,數(shù)據(jù)的組織和管理,以及軟件作為專業(yè)的管理工具所應(yīng)具備的功能目標(biāo)和實現(xiàn)方案,并通過分析城市排水管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、運行特點和影響因素,總結(jié)出軟件數(shù)據(jù)管理的要素及其特點和相互關(guān)系;在數(shù)據(jù)組織和管理上,采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,結(jié)合對象按類型分圖層、編碼的方法組織數(shù)據(jù),討論了軟件的檢索優(yōu)化機(jī)制和數(shù)據(jù)安全機(jī)制;在軟件功能設(shè)計方面,根據(jù)管理工作的需要,提出了軟件各項功能設(shè)計和實現(xiàn)方法。 本文通過張家口市排水管網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)開發(fā)案例,介紹了所開發(fā)軟件的應(yīng)用經(jīng)驗。該軟件系統(tǒng)在實際運行過程中,從經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平上能滿足城市排水管網(wǎng)管理工作的需要。

一、城市排水管理信息化的要求與意義

(一)搭建信息交換與共享平臺,實現(xiàn)行業(yè)內(nèi)信息共享

信息交換與共享平臺是信息共享的基礎(chǔ),除了主要的網(wǎng)絡(luò)體系搭建之外,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建則是重中之重。GIS 技術(shù)可以提供行業(yè)內(nèi)以地理空間為基礎(chǔ)的信息共享平臺,使行業(yè)內(nèi)各種不同設(shè)施相關(guān)信息統(tǒng)一在地理空間位置之上,保證統(tǒng)一的調(diào)度、規(guī)劃與決策。

(二)分級分層建立相應(yīng)的應(yīng)用管理系統(tǒng)

實現(xiàn)排水行業(yè)信息化,管理部門將要求能夠及時、準(zhǔn)確、全面地掌握相關(guān)信息,以研究現(xiàn)狀,指導(dǎo)和規(guī)范行業(yè)管理,因此需要分級分層建立相應(yīng)的應(yīng)用管理系統(tǒng)。應(yīng)用管理系統(tǒng)搭建首先是強(qiáng)調(diào)面向業(yè)務(wù)管理的需要。縱向以管理條線為主,與業(yè)務(wù)過程緊密結(jié)合,形成從基層到管理部門的一體化的管理系統(tǒng),覆蓋信息采集、管理決策、公眾服務(wù)的全過程;橫向著重于部門之間的信息共享和數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一建立。

城市排水管理內(nèi)容大多與地理空間信息有關(guān),為了使應(yīng)用管理系統(tǒng)具有直觀圖形化的功能,其開發(fā)將以GIS 為主要的工具。

(三)依托GIS 技術(shù)手段,借助水力學(xué)模型計算,優(yōu)化排水管理決策

優(yōu)化排水系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計,對排水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的調(diào)度管理,是排水管理信息化的目的所在。地理空間數(shù)據(jù)庫和排水網(wǎng)絡(luò)模型建立為城市排水管理提供了良好的數(shù)字基礎(chǔ),GIS 強(qiáng)大的空間分析能力又為排水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析提供了可能,在水力學(xué)模型的支持下,可以對現(xiàn)有排水系統(tǒng)能力進(jìn)行評價,預(yù)測積水的發(fā)生,分析污染排放起因,模擬調(diào)度方案,進(jìn)而為城市排管理決策提供科學(xué)的依據(jù)和高層次的技術(shù)支持。

張家口市城市排水地理信息系統(tǒng)的開發(fā)以MapInfo Professional作為地理信息平臺,嵌入Visual C++、SQL server等語言進(jìn)行聯(lián)合開發(fā),其系統(tǒng)開發(fā)框架結(jié)構(gòu)如下圖所示:

本系統(tǒng)的設(shè)計思路是以張家口城區(qū)為中心建立圖形信息及其相關(guān)屬性信息之間的聯(lián)系。系統(tǒng)以城區(qū)的地圖為背景,通過對建筑戶型圖、道路圖、管線平面圖、設(shè)備平面圖、文字說明等信息的綜合處理,提供有關(guān)小區(qū)的介紹性文字資料和圖片,同時反映其各種地理信息。其系統(tǒng)功能模塊如下圖所示:

數(shù)據(jù)庫在排水管網(wǎng)管理系統(tǒng)中具有十分重要的地位,不僅數(shù)據(jù)是系統(tǒng)建設(shè)的先決條件,而且數(shù)據(jù)質(zhì)量的優(yōu)劣也將直接影響、決定系統(tǒng)建設(shè)的成敗。根據(jù)城市排水設(shè)施日常管理和水力計算、模擬的需要,結(jié)合系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)庫的設(shè)計,建立了數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫把大量的數(shù)據(jù)按一定的模型組織起來,提供了存儲、維護(hù)、檢索數(shù)據(jù)的功能,使之可以方便、及時、準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)庫中獲得所需的信息。數(shù)據(jù)庫分為系統(tǒng)靜態(tài)信息和動態(tài)模擬時的動態(tài)信息,利用SQL server 2000作為模型數(shù)據(jù)庫存儲和管理的平臺。

二、結(jié)語

本項目研究通過結(jié)合張家口市排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的建設(shè),在充分考慮中小城市特點和排水企業(yè)管理發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,研制開發(fā)了包括軟件系統(tǒng)和先進(jìn)的管理理念組成的“張家口市城市排水地理信息系統(tǒng)”,研究總結(jié)如下:

1.根據(jù)排水管理部門信息化管理的特點與需要,運用VC6.0二次開發(fā)MapInfo、SQL server的方式,開發(fā)了小城鎮(zhèn)排水設(shè)施地理信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠?qū)ε潘O(shè)施進(jìn)行科學(xué)化的預(yù)測、評估,為排水管理部門提供了一個信息化、專業(yè)化的管理平臺。

2.通過收集紙質(zhì)、電子版的地圖,經(jīng)過數(shù)字化、矢量化處理,將若干小幅地圖無縫拼接成了張家口市城市電子地圖,地圖能夠為張家口市綜合管理,排水、給水、熱力、燃?xì)獾仁姓块T提供城市電子地圖。

3.研究了小城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并根據(jù)排水管網(wǎng)的專業(yè)特點,將排水管網(wǎng)的圖形進(jìn)行了科學(xué)的組織與分類,總結(jié)了排水管網(wǎng)GIS地圖的獲取途徑與轉(zhuǎn)換方法。

4.研究了構(gòu)建小城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)所需的屬性數(shù)據(jù),設(shè)計了排水管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)庫。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的各種功能與應(yīng)用,設(shè)計了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中各個表的字段和各個表之間的關(guān)系。分析了各表中各個字段數(shù)據(jù)的來源、獲取方式與轉(zhuǎn)換方法。研究了圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的鏈接方式與更新方式,建立了圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的雙向更新。

5.研究了基于GIS技術(shù)實現(xiàn)自動繪制排水管網(wǎng)橫、縱剖面圖所需的數(shù)據(jù),研究了繪制橫、縱剖面圖的算法,實現(xiàn)了基于GIS技術(shù)自動繪制排水管網(wǎng)橫、縱剖面圖。

作者簡介:馬正強(qiáng)(1982-),男,張家口市鴻澤排水有限公司助理工程師,研究方向:城市管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)。