基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)與研究

張賀

摘 要 城市智能管網(wǎng)可以采用先進(jìn)的傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)精確探測、定位地下管線等目標(biāo)，可以實時監(jiān)測、感知城市管網(wǎng)的建設(shè)情況，構(gòu)建一個全信息化的智能管網(wǎng)。WebGIS是一個網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，可以將衛(wèi)星采集到的建筑物信息部署到智能管網(wǎng)管理系統(tǒng)中，這樣就可以從傳統(tǒng)的平面模式轉(zhuǎn)換到文字展示、圖像標(biāo)注、3D管網(wǎng)交互的模式，極大地提高了智能管網(wǎng)的可用性，實時監(jiān)測、感知管網(wǎng)運行狀態(tài)，當(dāng)管網(wǎng)異常的時候可以及時預(yù)警和處置，確保城市安全健康運行。

關(guān)鍵詞 WebGIS；智能管網(wǎng)；虛擬現(xiàn)實；三維建模

中圖分類號 TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）08-0071-02

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，越來越多的人匯集到城市，所以城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)非常重要，大型商超、高層住宅、工業(yè)生產(chǎn)、民用消費等都需要通過管道供水和排水，因此，城市地下管線處于一個非常重要的地位。城市管網(wǎng)是城市交通、民生等建設(shè)的基礎(chǔ)，也是城市安全高效運行的生命線，管網(wǎng)運行是否安全可靠、平穩(wěn)高效等關(guān)系到城市環(huán)境健康發(fā)展，加強城市地線管網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為全球性趨勢。在國外發(fā)達(dá)國家，城市地下管網(wǎng)信息化已經(jīng)成為城市發(fā)展的重要研究課題，許多城市建立了不同規(guī)模和用途的管網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能管網(wǎng)建設(shè)，積累了豐富的建設(shè)經(jīng)驗。

我國城市管網(wǎng)建設(shè)采用計算機的時間較短，智能管網(wǎng)建設(shè)尚處于起步階段，因此，引入先進(jìn)的WebGIS技術(shù)可以精準(zhǔn)獲取地理信息，將這些地理信息的坐標(biāo)、附近建筑等標(biāo)識出來，為智能管網(wǎng)建設(shè)提供信息基礎(chǔ)。

1 基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用

城市管網(wǎng)是一個城市安全運行的生命線，城市管道建設(shè)中面臨著許多威脅，比如第三方開挖、機械故障、管道腐蝕、控制系統(tǒng)失靈等。因此，智能管網(wǎng)建設(shè)需要采用標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和共享化的計算機技術(shù)，尤其是WebGIS技術(shù)，可以將管網(wǎng)建設(shè)的主動脈、交通路網(wǎng)等集成在一起，實現(xiàn)對城市管網(wǎng)的精確探測和地下標(biāo)識。基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)過程中，需要將智能管網(wǎng)的信息、計算機信息集成在一起，開發(fā)一個直觀化、形象化、共享化和數(shù)字化的軟件，并且利用云計算平臺實現(xiàn)用戶操作和管理。具體地，基于WebGIS的智能管網(wǎng)可以劃分為3個層次，分別是表示層、邏輯業(yè)務(wù)處理層和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理層，自頂向下將系統(tǒng)進(jìn)行劃分，如圖1所示。

智能管網(wǎng)采用WebGIS技術(shù)，可以構(gòu)建一種先進(jìn)的業(yè)務(wù)處理模式，將空間地圖信息和3D管網(wǎng)模型集成在一起，利用先進(jìn)的JavaBean數(shù)據(jù)庫訪問組件，調(diào)用數(shù)據(jù)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的實時通信服務(wù)。目前，WebGIS訪問采用中間件Java？Server技術(shù)，并且可以合成GIS操作模塊，管理各個不同的計算平臺之間交互操作內(nèi)容，智能管網(wǎng)系統(tǒng)采用的中間件為ArcIMS。ArcIMS中間件可以實現(xiàn)客戶端、服務(wù)器端的通訊處理操作，把Web瀏覽器、 Servlets服務(wù)引擎、ArcIMS應(yīng)用服務(wù)連接器、應(yīng)用服務(wù)器和ArcIMS監(jiān)控器集成在一起，其中連接器包括5種，分別是Java程序連接器、ActiveX連接器和JSP連接器，這些連接器可以實現(xiàn)應(yīng)用程序的服務(wù)處理，并且確保地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用用戶之間的負(fù)載均衡，同時ArcIMS中間件利用Java語言實現(xiàn)編程，并且能夠作為一個后臺程序進(jìn)行運行，為用戶提供一個追蹤地圖服務(wù)，實現(xiàn)對地圖組件目錄的查詢、定位和鏈接，ArcIMS應(yīng)用服務(wù)器正是在這種信息的基礎(chǔ)上，合理分配空間服務(wù)器的，多個應(yīng)用服務(wù)器可以同時和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行通信。智能管網(wǎng)可以利用虛擬技術(shù)提供一個強大的管理機制，將系統(tǒng)保存在一個穩(wěn)定的區(qū)域，這個區(qū)域能夠供多用戶并發(fā)訪問，按照用戶的訪問調(diào)度系統(tǒng)，共享硬件資源，提高了系統(tǒng)并發(fā)性、資源利用率，同時可以將智能管網(wǎng)數(shù)據(jù)部署在較小的存儲空間中，根據(jù)軟件配置模式和用戶訪問頻次，定期地調(diào)換硬件平臺的使用程序，為用戶提供最高的并發(fā)服務(wù)，多個用戶能夠同時共享CPU、帶寬資源和云平臺。

2 基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)過程中，系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)非常多，比如GIS技術(shù)、3D建模技術(shù)、GPS技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。

1）GIS技術(shù)。GIS（地理信息系統(tǒng)）是一門新型的空間分析技術(shù)，已經(jīng)在空間資源環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用。GIS技術(shù)可以有效地將地理空間劃分為多個屬性信息，對環(huán)境資源進(jìn)行快速的管理，便于地理操作人員使用，動態(tài)地采集、傳輸和共享空間信息資源，可以實時地監(jiān)控資源環(huán)境變化。

2）3D建模。智能管網(wǎng)開發(fā)過程中，需要利用虛擬現(xiàn)實、圖像處理技術(shù)實時繪制圖像，以便將實體目標(biāo)模型快速化渲染出來，并提供給用戶瀏覽。因此，智能管網(wǎng)運行過程中嵌入了3D建模繪圖功能，先進(jìn)的繪圖管理功能能夠支持3D繪圖，并且有效支持圖像的旋轉(zhuǎn)、移動、縮放等圖片操作，降低互聯(lián)網(wǎng)的傳輸帶寬占用率，提升了圖片的顯示精確度。

3）虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬現(xiàn)實（Visual？Reality，VR）是一種集成性的計算機技術(shù)，其綜合了圖形圖像處理、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、多媒體、人機交互、仿真系統(tǒng)開發(fā)等多種技術(shù)，為人們提供一個具有較強沉浸感、模擬真實環(huán)境的虛擬世界。智能管網(wǎng)開發(fā)中，利用虛擬現(xiàn)實為管理人員提供一種新型人機接口，可以使參與者沉浸于計算機生成的虛擬世界，同時還可以為用戶提供一種與虛擬世界通信的手段，在用戶操作虛擬世界的三維物體模型對象時，該對象可以對用戶的操作作出實時的？反應(yīng)。

3 結(jié)論

智能管網(wǎng)建設(shè)采用先進(jìn)的WebGIS技術(shù)，可以將地理空間模型與管網(wǎng)線路集成在一起，生成一個虛擬的展示系統(tǒng)提供給用戶，構(gòu)建一個實時化、動態(tài)化、可視化的服務(wù)模式，幫助城市管網(wǎng)建設(shè)、管理、維護(hù)部門進(jìn)行決策，具有重要的作用和意義。

參考文獻(xiàn)

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