精圖地下管線信息化平臺(tái)建設(shè)

文｜喬志勇

廈門精圖信息技術(shù)股份有限公司（以下簡稱精圖信息）作為我國地下管線信息行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商，多次參與地下管線信息化相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制，率先提出在管線數(shù)據(jù)更新工作中，以政策法規(guī)制定、工作流梳理和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制等非技術(shù)工作輔助具體的技術(shù)工作，從而更好的實(shí)現(xiàn)管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新。

在技術(shù)理念創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，精圖以智慧城市總體架構(gòu)統(tǒng)一設(shè)計(jì)為理念，在軟硬件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息平臺(tái)技術(shù)之上，融入通訊、衛(wèi)星定位、物聯(lián)傳感等新興技術(shù)，形成智慧化的地下管線管理技術(shù)體系。

平臺(tái)建設(shè)思路

精圖地下管線信息化平臺(tái)是面向地下管線管理領(lǐng)域的應(yīng)用型GIS系統(tǒng)。在平臺(tái)研發(fā)工作中，十分注重地下管線作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施的本質(zhì)特點(diǎn)，充分考慮到數(shù)據(jù)的安全保密需求和數(shù)據(jù)更新要求。

數(shù)據(jù)保密思路

考慮到管線數(shù)據(jù)本身的保密需求，本平臺(tái)在研發(fā)時(shí)著重考慮到數(shù)據(jù)安全管理、系統(tǒng)管理和權(quán)限管理的相關(guān)功能，在系統(tǒng)日志管理、數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)、數(shù)據(jù)傳輸保密、權(quán)限管理等方面投入較大的技術(shù)力量。特別是在用戶權(quán)限管理方面，提高全民靈活的用戶權(quán)限設(shè)置功能，系統(tǒng)管理員可以從功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限兩個(gè)角度完成具體用戶或者某一用戶組的權(quán)限設(shè)定，在數(shù)據(jù)權(quán)限層面，又可以從數(shù)據(jù)圖層和數(shù)據(jù)空間范圍兩個(gè)層次設(shè)定，盡量細(xì)化權(quán)限設(shè)置顆粒度。

管線數(shù)據(jù)更新思路

管線動(dòng)態(tài)更新是管線信息化的核心問題，精圖信息在做好系統(tǒng)研發(fā)的同時(shí)，提出從政策法規(guī)、工作流、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)手段四個(gè)層面實(shí)現(xiàn)管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新的創(chuàng)新思路。首先通過地方法律法規(guī)的制定，明確管線竣工測量的機(jī)制的重要性和法律效力；在此基礎(chǔ)上通過工作流的梳理，明確各單位的責(zé)任，保證管線竣工測量成果數(shù)據(jù)的及時(shí)獲取、及時(shí)上傳和及時(shí)入庫更新，提高數(shù)據(jù)更新工作效率；同時(shí)通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制對數(shù)據(jù)采集和建庫的具體技術(shù)操作提出明確要求，保證更新數(shù)據(jù)的質(zhì)量；最后通過系統(tǒng)功能的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入-監(jiān)理查錯(cuò)-審批入庫-數(shù)據(jù)庫更新-創(chuàng)建數(shù)據(jù)版本的數(shù)據(jù)庫更新管理流程，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新。（如圖1所示）

圖1 數(shù)據(jù)更新機(jī)制示意圖

圖2 橫斷面分析示意圖

平臺(tái)建設(shè)成果

精圖信息地下管線信息化平臺(tái)以電子地圖為基礎(chǔ)，以空間信息數(shù)據(jù)和屬性信息數(shù)據(jù)為資源，通過地下管線信息和城市基礎(chǔ)空間信息的獲取、存儲(chǔ)、管理、分析、查詢、統(tǒng)計(jì)、輸出、更新，實(shí)現(xiàn)地下管線信息的可視化、數(shù)字化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和動(dòng)態(tài)管理。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前地下管線管理工作的最新思路，融入當(dāng)前城市管理相關(guān)先進(jìn)的技術(shù)和理念，實(shí)現(xiàn)地下管線的智慧化管理。此外，重點(diǎn)針對城市地下管線數(shù)據(jù)的更新問題，給出具有針對性的全面解決方案。

數(shù)字化層次成果

圖3 三維空間分析示意圖

數(shù)字化層次的建設(shè)目標(biāo)，是要面向城市地下管線主管部門，提供管線數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的全方位功能，為城市建設(shè)、規(guī)劃、管理工作提供管線信息和決策支持，同時(shí)可向各系統(tǒng)應(yīng)用部門和各管線權(quán)屬單位提供管線數(shù)據(jù)查詢和應(yīng)用服務(wù)。平臺(tái)建設(shè)應(yīng)用領(lǐng)先的GIS軟件平臺(tái)和DBMS大型數(shù)據(jù)庫，基于分布式GIS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，采用C/S和B/S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系研發(fā)。其中，C/S架構(gòu)的地下管線管理子系統(tǒng)面向管線主管部門研發(fā)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全市各類地下管線數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和動(dòng)態(tài)更新，以及數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用和分析，目的在于提高城市地下管線管理工作的技術(shù)水平和工作效率。采用B/S架構(gòu)的地下管線數(shù)據(jù)共享子系統(tǒng)面向其他相關(guān)委辦局及權(quán)屬單位研發(fā)，在保證數(shù)據(jù)安全保密的條件下，提供管線數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用功能，其目的在于盡可能的滿足各單位對于管線數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求，提高管線數(shù)據(jù)利用率。（如圖2所示）

在滿足各單位對于地下管線數(shù)據(jù)不同層次的應(yīng)用基本需求的同時(shí)，精圖信息注重做好系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)三維模擬、規(guī)劃審批和檔案管理與管線管理平臺(tái)相結(jié)合，面向城市管線管理工作提供更加全面、有力的技術(shù)支持。其中，在三維模擬方面，精圖信息作為工信部《基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字管網(wǎng)三維可視化軟件》研發(fā)項(xiàng)目承擔(dān)單位，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維管線系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)，可以在二維管線系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提供具有更高表達(dá)效果和更強(qiáng)空間分析能力的三維管線系統(tǒng)。在規(guī)劃管理方面，精圖信息實(shí)現(xiàn)了地下管線規(guī)劃審批業(yè)務(wù)流程與GIS系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，以圖文結(jié)合的方式完成管線規(guī)劃審批工作。同時(shí)，通過規(guī)劃、施工、竣工各階段管線圖的疊加展示，可以為審批工作提供有力的技術(shù)依據(jù)。在檔案管理方面，實(shí)現(xiàn)檔案數(shù)據(jù)與GIS空間數(shù)據(jù)的集成管理，實(shí)現(xiàn)檔、圖互查。（如圖3所示）

圖4 智慧化管理思路示意圖

智慧化層次成果

隨著與智慧城市相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，特別是基于云計(jì)算服務(wù)架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得管線信息化能更好地利用資源、性能和計(jì)算冗余，管線理化參數(shù)設(shè)計(jì)的采集終端，將不再以個(gè)人電腦為中心，而是轉(zhuǎn)換成手機(jī)、平板電腦、PDA等各種智能移動(dòng)終端，使得數(shù)字管線進(jìn)入智慧管線層次。（如圖4所示）

精圖信息應(yīng)用大屏幕拼接技術(shù)、視頻監(jiān)控、物聯(lián)傳感、無線通訊等技術(shù)綜合集成，實(shí)現(xiàn)管線設(shè)施的管理精細(xì)化、運(yùn)營自動(dòng)化、突發(fā)事件實(shí)時(shí)指揮綜合化等目標(biāo)；同時(shí)利用電子標(biāo)簽、RFID讀寫器和高精度GPS（北斗）接收器，實(shí)現(xiàn)管線精確識(shí)別與定位，獲取管段標(biāo)識(shí)、管線類型、管徑、材質(zhì)、坐標(biāo)與埋深、鋪設(shè)年月、鋪設(shè)方式、權(quán)屬單位、套管尺寸等基本信息。在具備前裝提交的情況下，采用不同傳感器，將管網(wǎng)物理量（壓力、溫度、濕度、流速與流量等）和化學(xué)量（PH值、濃度等）轉(zhuǎn)換成信號(hào)，實(shí)時(shí)感知管線的健康狀況和環(huán)境變化。在此基礎(chǔ)上，通過相關(guān)算法模型，對相關(guān)情勢進(jìn)行仿真推演，預(yù)測可能的過程和結(jié)果，實(shí)現(xiàn)管線設(shè)計(jì)方案生成、管網(wǎng)運(yùn)行模擬、事故位置定點(diǎn)、事故處置模擬等進(jìn)一步的管線管理效果。（如圖5所示）

共享應(yīng)用思路

作為智慧城市建設(shè)的重要組成部分，地下管線平臺(tái)建設(shè)還需要放在智慧城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)背景下進(jìn)行整體考慮，將地下管線平臺(tái)擴(kuò)展成為智慧城市應(yīng)用的共享核心。為實(shí)現(xiàn)地下管線平臺(tái)向其他平臺(tái)提供平臺(tái)服務(wù)、軟件功能、空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等共享應(yīng)用。精圖信息提出了管線平臺(tái)作為骨干共享平臺(tái)的共享應(yīng)用思路，旨在為政府、企業(yè)事業(yè)單位提供進(jìn)一步的服務(wù)。

作為管線自身的共享平臺(tái)核心，統(tǒng)一提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和平臺(tái)的使用許可，管線平臺(tái)成為其他電子政務(wù)系統(tǒng)圍繞的核心。以地下管線服務(wù)延伸擴(kuò)展，形成數(shù)字城市共享平臺(tái)，采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA），主要提供數(shù)字服務(wù)、功能服務(wù)、業(yè)務(wù)位置服務(wù)、服務(wù)管理以及多場景可擴(kuò)展的系統(tǒng)框架。地下管線作為城市地下空間重要的地理信息資源，結(jié)合地面信息構(gòu)建城市基礎(chǔ)地理空間信息共享平臺(tái)，形成以地下管線、地面地形、地上三維的城市立體空間數(shù)據(jù)體系，并以服務(wù)共享的模式服務(wù)與整個(gè)城市的基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用。管線作為主干平臺(tái)，延伸的數(shù)字城市共享平臺(tái)，可以充分服務(wù)軟件基礎(chǔ)平臺(tái)、硬件基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、部分功能、大大節(jié)約建設(shè)費(fèi)用。

實(shí)現(xiàn)管線信息的動(dòng)態(tài)更新、共享、服務(wù)是當(dāng)前城市規(guī)劃、建設(shè)、管理迫切的需求；管線平臺(tái)建設(shè)是統(tǒng)籌監(jiān)管地下管線建設(shè)的有效途徑，對于提升城市管線建設(shè)管理、運(yùn)行供給、防災(zāi)減災(zāi)水平，提高城市綜合承載能力，展開智慧市政建設(shè)具有重要的意義。

圖5 供水監(jiān)測管理示意圖