分析城市地下管線信息系統(tǒng)的關鍵技術

王艷娟

分析城市地下管線信息系統(tǒng)的關鍵技術

王艷娟

Fen xi cheng shi di xia guan xian xin xi xi tong de guan jian ji shu

地下管線是城市建設中的重要部分，也是城市運行中必不可少的環(huán)節(jié)。地下管線就像是人體中的血管一樣，起到傳遞信息和分配信息以及物質交換的作用，在復雜的地下管線建設和管理中工作量極大，地下管線信息系統(tǒng)的建設是核心工作，可以對地下管線數(shù)據(jù)進行實時的監(jiān)控和更新，但是由于各地城市的不同原因，使得地下管線信息資料不完整、不全面、不精確，影響到地下管線的作用發(fā)揮，因此運用GIS（地理信息系統(tǒng)）技術和地下管線系統(tǒng)相結合是關鍵，本文就地下管線信息系統(tǒng)和關鍵技術進行分析和討論。

一、地下管線信息系統(tǒng)

1.地下管線信息系統(tǒng)的定義

地下管線信息系統(tǒng)是地下管線的綜合管理，是運用計算機進行科學的布局和管理，減少人工的投入，這需要前期的大量工作，比如前期信息的普查和信息的輸入整理等。

2.地下管線系統(tǒng)的特點

地下管線系統(tǒng)有四大特點。第一是隱蔽性，城市的地下管線顧名思義，都是建設在地下的，因此在數(shù)據(jù)收集的時候就會造成隱秘性，這就需要地下管線系統(tǒng)具有信息的準確性和全面性；第二是動態(tài)性，地下管線是四維系統(tǒng)，即包含了長、寬、高和時間，在原有的三維空間中多了時間的變化，具體表現(xiàn)為地下管線系統(tǒng)會隨著城市的變化而變化，與城市緊密相關；第三是網絡化，就如人體的血管一樣交錯分布，在地下管線系統(tǒng)中因為城市的密集和復雜使地下管線在相互連接時形成網絡化；第四是空間分布不均性，城市的地下管線主要服務于城區(qū)，離市中心越遠其分布越稀疏。

3.地下管線的組成

城市作為一個現(xiàn)代化的表現(xiàn)，其功能繁多，管線供給也是多種多樣。城市地下管線密集交錯分布，覆蓋廣泛的線路網，包括了供水管、排水管、煤氣管、通信管、熱力管、電力管等。

二、城市地下管線信息系統(tǒng)的技術背景和功能

1.地下管線信息系統(tǒng)的技術背景

地下管線是城市建設的基礎，在城市各項服務發(fā)展的同時，城市的面貌、地形都在發(fā)生著不同的變化，如何對地下管線進行合理的建設和科學的管理是重點工作，傳統(tǒng)的人工建設遠遠跟不上社會的發(fā)展和城市的需求，城市地下管線信息系統(tǒng)是城市建設和規(guī)劃的重要組成部分。

作為城市規(guī)劃和建設的基礎信息，應該實行合理科學的布局，通過GIS地理信息系統(tǒng)技術能夠解決城市地下管線種類多、線路復雜的情況，實現(xiàn)管理的精準和快捷。

2.地下管線信息系統(tǒng)的功能

地下管線信息系統(tǒng)可以用三維的模型做成圖形，根據(jù)地下管線的信息數(shù)據(jù)，運用計算機互聯(lián)網進行檢索，能夠提供城市建設所需要的地下管線信息。地下管線信息系統(tǒng)用圖形對管線進行保存，把現(xiàn)實中實體的管線以模型化進行展現(xiàn)，有利于施工人員直觀全面地了解地下情況，這能夠保障施工的安全和效率。另外在今后進行管線維修更換時候，能夠迅速進行查詢和統(tǒng)計。

地下管線信息系統(tǒng)的運用，有很大的社會價值。地下管線是城市的生命線，涉及到雨水、污水、生活用電等多個領域，傳統(tǒng)的施工技術和管理難度會很大，運用城市地下管線系統(tǒng)可以對管線進行統(tǒng)籌管理利用和科學布局，不僅減少了現(xiàn)實中線路的占用問題，還科學地規(guī)劃了城市地下管線的空間分布狀態(tài)，以仿真的模型讓建設規(guī)劃單位能直觀地了解城市地下管線布局。

三、城市地下管線信息系統(tǒng)的關鍵技術

1.前期的普查信息

在城市地下管線信息采集中可以利用管線權屬單位的資料直接進行傳輸，城市地下管線數(shù)據(jù)庫的建立可以從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分類進行，完善地下管線的數(shù)據(jù)全面性。普查的內容包括了文字、圖片、地理位置等，地下管線信息系統(tǒng)中的核心技術是GIS，在實際的操作中會涉及到各種信息，因此在普查期，要做到管線的材質、走向、埋深、管徑等多方面的信息收集，為后期的城市地下管線系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型建立提供全面的資料。

2.地下管數(shù)據(jù)庫一體化技術

在城市地下管線信息普查后，需要對數(shù)據(jù)進行整存工作，定期進行更新，使其達到整體化和實時信息監(jiān)控化。在自我進行排查和建設中，減少施工的難度。這就需要一個安全科學的技術平臺來進行分析和模擬，GIS技術的運用可以解決這個問題，它自身技術中的主要功能和特點就是需要信息的收集和整理，來達成一個龐大的數(shù)據(jù)庫，在運行時能夠精確和全面地展現(xiàn)實體的情況。在地下管線信息系統(tǒng)中運用統(tǒng)一的技術標準，一致的作業(yè)技術和數(shù)據(jù)輸入平臺，制定合理的作業(yè)規(guī)劃，避免在信息輸入時重復作業(yè)，利用GIS中的制圖等相關技術對數(shù)據(jù)、圖片等信息產生關聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的一體化。

3.地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)和管理技術

城市地下管線每天都在起著重要的作用，維持著人們的正常生活，因此要做到城市地下管線的實時監(jiān)控。運用GIS技術中的處理和分析功能，在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中，針對每條管線進行輸入時間、更新時間的標注和排序。在GIS技術中，輸入數(shù)據(jù)庫的時間一般是作為地下管線現(xiàn)勢性說明，更新時間是為了更好的在系統(tǒng)中體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的變化動態(tài)。還有就是對地下管線系統(tǒng)中的標記，針對特殊管線或者是交錯管線進行特殊標注，這樣在管理時能更清晰地展現(xiàn)出來。

4.地下管線信息共享技術

共享的前提是保證信息采集時的統(tǒng)一性，這樣在進行服務和管理時就會方便和快捷許多。采用統(tǒng)一的信息，不會因為內容的多樣造成數(shù)據(jù)信息容量過大，另外，若是所有的權屬單位都把具體數(shù)據(jù)進行共享，會涉及到安全保密以及行業(yè)機密等問題，所以在采集時盡量采集具有統(tǒng)一性的信息，這不僅在數(shù)據(jù)的運行效率上簡單快捷，管理人員也不需要對各項管道進行深入的專業(yè)知識了解。除此之外，在數(shù)據(jù)信息共享的同時可以防止城市其它公眾服務單位在進行建設時不明確管道信息而導致同一個路段反復施工現(xiàn)象。

5.地上與地下一體化、三維表達與展示技術

由于地下管線具有隱蔽性特點，利用三維可視化和GIS的虛擬展示技術，將地下管線信息系統(tǒng)中三維場景效果更好地展現(xiàn)出來。要想讓地下管線信息系統(tǒng)的三維場景清晰地展現(xiàn)出來，需要建立地面建筑和地下管線的模型繪制，其效果就如地理地圖的實景展現(xiàn)。運用數(shù)字高程模型（DEM）疊加數(shù)字正射影像（DOM）的方法制圖，把街道上的建筑物、道路等建立模型，和地下管線信息結合，更好地提供管線信息在城市中可利用的價值。

6.城市地下管線信息的數(shù)據(jù)挖掘技術

數(shù)據(jù)挖掘技術就是數(shù)字處理技術，是一種可以在大量信息中，迅速、快捷地提取有用價值的一種手段，城市地下管線信息系統(tǒng)可以充分利用此技術。在城市地下管線系統(tǒng)中存儲著大量的信息，這些數(shù)據(jù)包括地上的建筑物、道路、河流和地表植被等信息，通過這些數(shù)據(jù)可以組建一個完整的數(shù)據(jù)庫，利用挖掘技術的神經網絡、統(tǒng)計分析方法進行建設和管理。例如神經網絡技術，神經網絡技術本身具有良好的組織適應性、并行處理、分類儲存和高度容錯特性等，結合城市地下管線的復雜交錯情況，利用此技術，可以科學地分類和預測，對于出現(xiàn)的地下管線故障能夠準確地進行信息上報，并依據(jù)前期收集的信息進行判斷和處理，在復雜的城市地下管線系統(tǒng)中，能夠清晰地管理地下管線分布狀態(tài)。

四、結語

在城市建設中地下管線建設往往會比地面上的建設更為麻煩，涉及的層面更深，在地下管線信息建設中運用到很多技術，其中關鍵的技術就是地理信息系統(tǒng)，它可以更好地展現(xiàn)出地下管線的分布，使其合理地進行布局操控和管理。在城市地下管線建設中運用合理的技術和城市的發(fā)展相結合，并為城市的發(fā)展提供有用的幫助，因此地下管線在施工、選擇材料廠家時一定要做好整體的規(guī)劃，為地下管線信息系統(tǒng)提供有力的建設數(shù)據(jù)。

（作者單位：河南省中緯測繪規(guī)劃信息工程有限公司）