GIS技術(shù)在地下城市管網(wǎng)測繪中的應(yīng)用

賈振濤

摘 要：城市地下管網(wǎng)系統(tǒng)具有規(guī)模大、范圍廣、管線種類繁多、空間分布復(fù)雜等特點(diǎn)，具有信息傳輸、能源輸送、污水排放等與人們生活息息相關(guān)的重要功能，是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。分析了地下管網(wǎng)系統(tǒng)的建立，探討了GIS技術(shù)（地理信息技術(shù)）對(duì)測繪技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用，指出了該系統(tǒng)的缺點(diǎn)，并展望了GIS技術(shù)在地下管網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用前景，以期促進(jìn)地下管網(wǎng)系統(tǒng)向著現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)設(shè)施；地下管網(wǎng)；地理信息技術(shù)；系統(tǒng)建立

中圖分類號(hào)：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.156

地下管網(wǎng)是城市的生命線，不停地為大量的建筑物輸送著能源和資源，對(duì)人類的活動(dòng)起著重要的支撐作用。傳統(tǒng)的城市地下管線二維管理模式已無法滿足人們對(duì)地下管網(wǎng)以及管線大數(shù)據(jù)信息的分析、表達(dá)、應(yīng)用的實(shí)際需要。然而，在地下管網(wǎng)測繪中運(yùn)用GIS技術(shù)能實(shí)現(xiàn)城市地下管網(wǎng)的管理系統(tǒng)從最初的二維可視化轉(zhuǎn)變到三維地下管線的展示、運(yùn)維和更新等，從而有效提高城市建設(shè)的效率。本文介紹了地下管網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在研究、分析地下管網(wǎng)系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)上，探討了GIS技術(shù)對(duì)測繪技術(shù)的發(fā)展起到的推動(dòng)作用，論述了該系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)注意的問題。

1 地下管網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 跨部門數(shù)據(jù)融合

地下管線及其附屬設(shè)施是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。各管線行業(yè)主管部門和權(quán)屬單位應(yīng)建立完善專業(yè)管線信息系統(tǒng)，整合各行業(yè)和權(quán)屬單位的管線信息數(shù)據(jù)，建立地下管線信息管理系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)管理更新機(jī)制，從而為城市地下空間利用和城市發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。地下管網(wǎng)系統(tǒng)涵蓋城市市政設(shè)施涉及到的各部門的數(shù)據(jù)，主要地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)包括燃?xì)狻崃?、給水、雨水、污水、電力、路燈和通訊信息等。

地下管網(wǎng)系統(tǒng)可對(duì)不同管網(wǎng)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，賦予其不同的屬性，并在同一系統(tǒng)下對(duì)各類管網(wǎng)進(jìn)行區(qū)分和關(guān)聯(lián)，從而科學(xué)、統(tǒng)籌地管理整個(gè)城市地下空間。

1.2 數(shù)據(jù)更新與維護(hù)

地下管網(wǎng)系統(tǒng)需要長期進(jìn)行管理工作，因此，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的即時(shí)更新、維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的時(shí)效性是城市正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。系統(tǒng)內(nèi)各類管網(wǎng)的管理和維護(hù)部門應(yīng)主動(dòng)承擔(dān)數(shù)據(jù)更新工作，及時(shí)提供竣工資料。由于測繪行業(yè)具有的特點(diǎn)，多采用CAD軟件制作測繪圖。因此，該系統(tǒng)應(yīng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，在更新職能部門測繪數(shù)據(jù)的同時(shí)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的動(dòng)態(tài)更新和維護(hù)。

1.3 隱患排查

地下管網(wǎng)系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)庫管理和空間分析功能，可通過相應(yīng)的拓?fù)錂z查、智能管理等系統(tǒng)主動(dòng)排查管網(wǎng)現(xiàn)存在的問題。比如，對(duì)于地下管網(wǎng)系統(tǒng)中的給排水而言，應(yīng)對(duì)水壓、水體流量和流速等數(shù)據(jù)的監(jiān)測，并對(duì)可能出現(xiàn)的管道爆裂等問題進(jìn)行排查。如果已經(jīng)存在管網(wǎng)問題，則可通過系統(tǒng)綜合監(jiān)測管網(wǎng)，并結(jié)合快速查詢和空間分析，動(dòng)態(tài)顯示管網(wǎng)中受影響的部分，從而為城市地下管網(wǎng)的防災(zāi)減災(zāi)工作提供決策支持。

1.4 數(shù)據(jù)共享

智慧城市的主要功能之一便是通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)城市數(shù)據(jù)的共享和信息流動(dòng)。城市規(guī)劃與市政建設(shè)需要公眾參與，地下管網(wǎng)系統(tǒng)可通過WebGIS發(fā)布信息，公開地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)。

2 地下管網(wǎng)系統(tǒng)的建立

2.1 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)開發(fā)工具為VS2008、ArcEngine 9.3，數(shù)據(jù)庫管理軟件為Oracle，Web服務(wù)器為MS IIS，地圖服務(wù)器為ArcIMS 9.3、ArcSDE 9.3。

2.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)一般采用較為常用的、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和應(yīng)用，如圖1所示。

數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)、管理城市地下管網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，包括地形、地質(zhì)、行政區(qū)域的劃分等方面的數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)錄入、編輯、查詢、檢索和顯示等功能；業(yè)務(wù)邏輯層通過GIS系統(tǒng)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行存取、顯示和操作；應(yīng)用層可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，滿足市政系統(tǒng)內(nèi)部管理和外部公眾參與的需求。

2.3 地下管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立

地下管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立分為4步，即管網(wǎng)竣工驗(yàn)收、竣工測量、資料搜集和后期的數(shù)據(jù)更新維護(hù)等，如圖2所示。

地下管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基于Oracle，屬于功能穩(wěn)定的大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具備非常強(qiáng)大的應(yīng)用開發(fā)能力，且能與ArcSDE交互，并能錄入、管理地下管網(wǎng)系統(tǒng)所需的各類數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)各類別的索引對(duì)象，如表1所示。

此外，還應(yīng)統(tǒng)一城市地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的分類標(biāo)準(zhǔn)、坐標(biāo)系統(tǒng)和格式。

2.4 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

基于GIS技術(shù)的管網(wǎng)系統(tǒng)是對(duì)基于CAD的管網(wǎng)系統(tǒng)的一次跨時(shí)代的飛躍，在線路管理、圖紙繪制、可視化操作、數(shù)據(jù)處理等方面均有較大的改進(jìn)，并促進(jìn)了測繪行業(yè)和市政工程的發(fā)展，為建設(shè)智慧城市提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和系統(tǒng)構(gòu)架基礎(chǔ)。本文研究的城市地下管網(wǎng)系統(tǒng)具有可視化操作、管線定位查詢、管線信息查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。從應(yīng)用功能的角度看，該系統(tǒng)具有查詢統(tǒng)計(jì)、事故搶修、隱患管理、應(yīng)急搶救、城市管理信息發(fā)布等功能。

3 應(yīng)注意的問題和改進(jìn)方向

3.1 系統(tǒng)開發(fā)中應(yīng)注意的問題

3.1.1 部門融合

目前，地下管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部涉及多個(gè)職能部門，彼此分屬不同的平臺(tái)，且交流較少；在地下管網(wǎng)系統(tǒng)外部，地下管網(wǎng)與地面管理的職能部門更加缺乏溝通和交流。

3.1.2 數(shù)據(jù)保密

由于城市管網(wǎng)信息涉及國家機(jī)密，因此，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，應(yīng)注意對(duì)數(shù)據(jù)公開程度的把控，防止因機(jī)密數(shù)據(jù)泄露而造成損失。

3.1.3 數(shù)據(jù)的信息化程度

目前，各職能部門的技術(shù)能力參差不齊，但整體的管網(wǎng)數(shù)據(jù)仍以紙質(zhì)版保存，數(shù)據(jù)的信息化程度較低，且技術(shù)人員的數(shù)量較少。此外，受建設(shè)年代的影響，部分管線的屬性統(tǒng)計(jì)不完全，亟需補(bǔ)充測繪和調(diào)研。

3.2 系統(tǒng)的發(fā)展方向

在城市管網(wǎng)管理中引入GIS系統(tǒng)平臺(tái)，是建設(shè)智慧城市的必然要求。目前，地下管網(wǎng)系統(tǒng)的建立已經(jīng)取得了一定的成果，在各方面都起到了較大的作用，尤其是在數(shù)據(jù)管理、可視化顯示和網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)等方面的應(yīng)用較為廣泛。但在深度應(yīng)用方面，尤其是在智能管網(wǎng)方面的進(jìn)展較慢。未來，地下管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)提升數(shù)據(jù)和平臺(tái)的安全性，并研發(fā)更多的智能化技術(shù)，從而為管道隱患預(yù)警、智能化管理、應(yīng)急救助等方面提供技術(shù)支持。

4 結(jié)束語

綜上所述，在城市管網(wǎng)管理中引入GIS技術(shù)是我國發(fā)展的必然趨勢，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)利用GIS技術(shù)建立實(shí)用、先進(jìn)、高效和可靠的地下管網(wǎng)測繪系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)代化、智能化，促進(jìn)測繪行業(yè)和市政工程的發(fā)展，滿足城市管線管理人員和技術(shù)專業(yè)人員在規(guī)劃設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)等不同階段的技術(shù)需求。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕