基于GIS系統(tǒng)的給水管網(wǎng)信息系統(tǒng)之管見

◎ 中煤西安設計工程有限責任公司 郝銀霞

陜西廣播電視大學 現(xiàn)代教育技術中心 任乃賓

給水管網(wǎng)管理就是對一個給水系統(tǒng)按照它的總體規(guī)劃和設計要求，完整地付諸實施，并加以科學管理，保持其完整性、連續(xù)性和合理性，使系統(tǒng)保持良好的生產、生活環(huán)境和發(fā)展狀態(tài)，從而使系統(tǒng)取得良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

縱觀過去和現(xiàn)在，對一個給水系統(tǒng)來說，給水管網(wǎng)管理工作是整個系統(tǒng)管理中必須要做的一項重要的基礎工作，必須采取有力措施，提高系統(tǒng)對給水管網(wǎng)管理工作重要性的認識，認真做好這項基礎工作。

1 給水管網(wǎng)管理的主要內容

給水管網(wǎng)管理從工程籌建到建成后都發(fā)揮著重要的作用。一般給水管網(wǎng)管理分為四個階段：工程籌建階段、工程施工階段、工程竣工驗收階段和運行階段。這四個階段每個階段給水管網(wǎng)管理的內容都不相同，由于本文主要是研究給水管網(wǎng)運行階段的給水管網(wǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)的建立，因此，在這里主要介紹運行階段的給水管網(wǎng)管理的工作內容。

給水管網(wǎng)管理部門在運行階段的主要工作內容，包括以下幾個方面：

（1） 對工程已建設施的平面和豎向位置進行管理

給水管網(wǎng)管理部門根據(jù)給水管網(wǎng)現(xiàn)狀情況，對整個工程給水管網(wǎng)的平面和豎向位置進行管理。上述設施的平面和豎向位置如有變動、改建、擴建、拆除、遷移，均應經(jīng)給水管網(wǎng)管理部門審查，并應及時將變更后的設施平面和豎向位置進行標注。

（2）用地管理

用地管理主要是給水管網(wǎng)管理部門對新建、改建、擴建及技改工程項目用地進行審批，向相關用地部門提交用地申請報告，對工程用地進行監(jiān)督，并且將用地更改及時修改。

（3）動土管理

給水管網(wǎng)管理部門對動土管理主要是審批動土計劃、監(jiān)督動土過程，以及將由于動土涉及改變原有建筑物、構筑物、管線等設施的平面和豎向位置，及時反映到作業(yè)圖上。

2 GIS用于給水管網(wǎng)管理的可行性分析

給水管網(wǎng)總體布置圖，是按一般規(guī)定比例繪制的圖紙，表示給水管網(wǎng)與建筑物、構筑物等方位、間距以及道路網(wǎng)、綠化、豎向布置和用地鄰界情況等。它直接反映工程界限內地形地物和管網(wǎng)的相對空間位置，以及通過標注反映給水管網(wǎng)的屬性信息。

目前企、事業(yè)單位的數(shù)字化管理一般分為兩種：一是通過委托大型軟件公司直接定做企業(yè)專用的數(shù)字化管理系統(tǒng)，一般在國家特大型工業(yè)企業(yè)中采用，如寶鋼、首鋼等；二是通過計算機輔助設計軟件（CAD）建立數(shù)字化的給水管網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)字化信息管理。第一種管理方法固然好，但是它的花費也不是一般企、事業(yè)單位能承擔的。而第二種雖然簡單的實現(xiàn)了數(shù)字化信息管理，但是屬性信息仍然只能靠人工勘察和查閱書面資料獲得，這樣就喪失了數(shù)字化管理的優(yōu)勢。如果能進一步把這部分信息輸入計算機并能同企、事業(yè)單位運作有機連接為一體，無疑將會實現(xiàn)給水管網(wǎng)設計與管理工作方式和方法質的飛躍，而這正是建設給水管網(wǎng)數(shù)字信息系統(tǒng)的最大技術難點。

2.1 GIS用于給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)建設的理論基礎

GIS具有以下特點：

（1）它是一個完整的計算機系統(tǒng)，具有完整的軟硬件結構，具有建立數(shù)字信息系統(tǒng)的條件和能力。

（2）基于GIS電子地圖中的地理符號都有自己的空間信息。

（3）GIS電子地圖中的地理符號不但有自己的空間信息，而且可以根據(jù)用戶要求，給其附加屬性的信息。

（4）GIS系統(tǒng)可以對空間信息數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計、分析、計算等，這些功能可以用于給水管網(wǎng)的方案評價、物流模擬等。

上述這些GIS系統(tǒng)的特點，可以作用于給水管網(wǎng)管理的很多方面，如對企業(yè)已建設施的平面和豎向位置進行管理、用地管理、動土管理等方面。GIS技術目前主要用于各種宏觀規(guī)劃中，如土地利用、城市管理、交通規(guī)劃等，而給水管網(wǎng)管理的主要對象相對于上述的宏觀規(guī)劃就比較微觀了。但是，在理論上和功能上GIS和給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)都具有共同點，所以GIS及其理論可以用于建立數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)。

2.2 GIS用于給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)建設的可行性

GIS基礎軟件有以下功能可以在給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)建設中使用或借鑒：

（1）數(shù)據(jù)編輯功能

包括圖形和屬性信息的錄入、修改、追加等。目前工業(yè)企業(yè)設計一般采用AutoCAD完成，因此目前的主流GIS軟件均支持DXF格式數(shù)據(jù)轉化為相對應的GIS數(shù)字化空間圖形信息，而空間圖形信息的屬性數(shù)據(jù)則通過唯一標識符同圖形建立聯(lián)系。這樣，兩種信息就完美地“組合”在給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)中。

（2）圖檔管理功能

圖檔管理一般指圖庫管理和圖檔修編等工作。這些功能可以通過GIS軟件中對地圖的分檔管理，實現(xiàn)對原始圖件的調閱、拼接、剪取，并可以對圖檔的繪制時間、繪制人等進行管理。這樣可以將原本繁瑣的圖庫管理完全電子化。

（3）數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計功能

由于先前將各種圖檔錄入或者轉換為GIS形式帶屬性的圖檔，因此我們可以對數(shù)據(jù)庫中的記錄按照屬性信息或者圖形信息等要求進行查詢，可以對查詢記錄進行分類、統(tǒng)計，大大提高收集信息的效率以及準確性。

（4）數(shù)據(jù)輸出

GIS系統(tǒng)可以按各種要求顯示和輸出空間信息或者屬性信息，并且可以將查詢結果打印輸出，實現(xiàn)與各種主流GIS軟件數(shù)據(jù)格式互通以及輸出各種常用數(shù)據(jù)格式。將這些功能運用于給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)，使設計或管理人員能夠方便快捷的提出滿足各種要求的電子圖標和數(shù)據(jù)資料。

（5）維護功能

軟件提供必要的數(shù)據(jù)庫維護、升版和技術支持，包括圖層名、數(shù)據(jù)表字段追加和修改等，以使給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)跟上時代的發(fā)展，并不斷得到完善。

（6）可望擴展到給水管網(wǎng)規(guī)劃、設計等應用

GIS的目的就是為了解決實際問題，以目前GIS的功能以及今后的發(fā)展趨勢來看，在給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)基礎上進而擴展到規(guī)劃設計等應用是必然的趨勢，給水管網(wǎng)業(yè)務成為一個完整的系統(tǒng)是可以實現(xiàn)的。

目前給水管網(wǎng)業(yè)務一般采用AutoCAD以及其二次開發(fā)的軟件進行設計和管理，雖然GIS的數(shù)據(jù)格式不是給水管網(wǎng)業(yè)務的主流格式，但經(jīng)過二次開發(fā)可以滿足用戶要求，它用于建設給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)在技術上是可行的。

2.3 二次開發(fā)及需要考慮的問題

（1）GIS基礎軟件的選擇

以成本分析來看，用成熟的GIS平臺軟件進行系統(tǒng)的二次開發(fā)，是成本低、周期短、見效快的最好方法。目前，市面上的GIS軟件，國外的Arc GIS系列、MapInfo系列，國內的SuperMap系列軟件都可以作為二次開發(fā)的平臺。在開發(fā)中，應該注意與目前給水管網(wǎng)業(yè)務的主流軟件AutoCAD相結合，這樣才能將給水管網(wǎng)設計與給水管網(wǎng)管理很好的銜接起來。

目前市面上各個桌面GIS軟件的功能都大同小異，用戶應該根據(jù)自己的價格、功能、技術、要求來選擇。

（2）軟、硬件配置

利用GIS開發(fā)和維持給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)硬件要求基本與一般GIS系統(tǒng)的硬件要求一樣，如計算機、打印機、繪圖儀等，如條件好或者資金充裕還可以添加數(shù)字化儀。軟件方面，除了開發(fā)所需要的GIS平臺軟件之外，數(shù)據(jù)庫軟件如SQL Server等、高級語言VB、VC、Delphi等也是必須的。同時，可以根據(jù)需要開發(fā)基于AutoCAD的GIS系統(tǒng)，這樣可以更好的和給水管網(wǎng)設計接軌。

綜上所述，GIS建立數(shù)字化給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)，不論從理論合理性上來說、還是從經(jīng)濟效益成本方面來說，都是切實可行的。利用GIS建立數(shù)字化給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)，完全符合經(jīng)濟、適用、合理的原則。

3 建立數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的必要性

建立給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)是適應時代發(fā)展要求的，主要有以下幾個優(yōu)勢：

第一，工程中可避免工作量極大的測量繪圖工作；

第二，資源使用者可及時、全面地獲取所需要的資料數(shù)據(jù)；

第三，通過給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)，設計人員可提高工作效率，降低勞動強度；

第四，可以為其它相關系統(tǒng)的建設提供幫助，實現(xiàn)資源共享。

由此可見，將地理信息系統(tǒng)應用于給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)中可產生較大的效益，從科學管理上看也是必要的。

4 利用GIS技術建立數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結構和技術路線

4.1 利用GIS技術建立數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結構

經(jīng)過上面對給水管網(wǎng)管理內容的介紹以及對建設系統(tǒng)的可行性分析，GIS數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)包括以下幾個模塊：數(shù)字編輯模塊、圖檔管理模塊、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計模塊以及數(shù)據(jù)輸出模塊。幾個模塊主要功能如下：

（1）數(shù)據(jù)編輯模塊

該模塊主要功能是圖形和屬性信息的錄入、修改、追加等。將工程設計一般所采用的DXF、DWG格式的圖形數(shù)據(jù)以及常用的DOC、XLS格式的數(shù)據(jù)轉換成系統(tǒng)所對應的GIS數(shù)字化空間圖形信息，空間圖形信息的屬性數(shù)據(jù)則通過唯一標識符同圖形建立聯(lián)系。這樣可以將工業(yè)企業(yè)中的改擴建、建構筑物的平面或者豎向改動、工業(yè)企業(yè)用地的改動、企業(yè)內各種設備、材料、原料、燃料的堆放位置的變動及時的反映在給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)中。

（2）圖檔管理模塊

圖檔管理模塊與數(shù)據(jù)編輯模塊相對應、通過GIS軟件中對地圖的分檔管理，實現(xiàn)對由數(shù)據(jù)編輯模塊轉換的GIS數(shù)字化空間圖形信息的調閱、拼接、剪取，并可以對圖檔的繪制時間、繪制人等進行管理。

圖4.1 數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)結構圖

（3）數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計模塊

數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計模塊主要功能是對數(shù)據(jù)庫中的記錄按照屬性信息或者圖形信息等要求進行查詢，并可以對查詢記錄進行分類、統(tǒng)計。

（4）數(shù)據(jù)輸出模塊

數(shù)據(jù)輸出模塊的主要功能是按用戶的各種要求，顯示和輸出空間信息或者屬性信息，并且可以將查詢結果打印輸出，實現(xiàn)與各種主流GIS軟件數(shù)據(jù)格式互通以及輸出各種常用數(shù)據(jù)格式。

圖4.1為GIS技術建立的數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的結構圖。

4.2 利用GIS技術建立數(shù)字給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的技術路線

系統(tǒng)利用Arcview3.2 桌面GIS軟件為主要建立平臺，以SQL Server2000 為后臺數(shù)據(jù)庫，采用VisualBasic6.0作為二次開發(fā)的語言環(huán)境。分為以下幾個方面：

（1）利用Arcview3.2平臺的數(shù)據(jù)轉換功能將DWG、DXF格式圖形數(shù)據(jù)轉換為SHP、SHX格式的圖形文件。

（2）在Visual Basic 6.0 開發(fā)環(huán)境下，將DOC、XLS格式的數(shù)據(jù)錄入SQL Server2000 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，實現(xiàn)該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的邏輯結構。

（3）在VisualBasic6.0 開發(fā)環(huán)境下，調用Arcview3.2 開發(fā)平臺提供的組件，運用Arcview3.2對象和其它VB對象的方法和屬性完成GIS基本功能，形成數(shù)據(jù)編輯模塊。

（4）利用Arcview3.2 提供的組件，實現(xiàn)圖檔管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)輸出模塊功能。

5 結論

給水管網(wǎng)業(yè)務是長久影響企業(yè)效益及其發(fā)展?jié)摿Φ幕A管理工作之一，建設以現(xiàn)代信息技術為支撐的給水管網(wǎng)系統(tǒng)是必要的、迫切的。GIS突破傳統(tǒng)的信息技術，實現(xiàn)了信息的可視化。利用GIS及其技術建設給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)，技術可行、投資節(jié)省、效益明顯，符合適用、經(jīng)濟、合理的原則。