供水地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展

謝譯德 （廈門水務(wù)集團(tuán)，福建 廈門 361000）

1 引言

地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計(jì)算機(jī)軟、硬件支持下，對(duì)空間中的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。供水地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在通過(guò)信息化存儲(chǔ)和展示，構(gòu)建各類供水設(shè)施的管理系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)幫助供水企業(yè)實(shí)現(xiàn)供水設(shè)施管理從圖紙時(shí)代向信息時(shí)代的跨越。通過(guò)構(gòu)建供水地理信息系統(tǒng)，能科學(xué)管理區(qū)域內(nèi)供水設(shè)施；通過(guò)可視化展示，能方便了解供水設(shè)施屬性信息、周邊道路、建筑情況；通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，能夠精確掌握供水設(shè)施規(guī)格、數(shù)量、使用情況等。

供水地理信息系統(tǒng)的重要性已得到充分肯定。約從本世紀(jì)初開(kāi)始，國(guó)內(nèi)各大中城市水司陸續(xù)對(duì)地理信息系統(tǒng)在供水管網(wǎng)、設(shè)施上的使用進(jìn)行關(guān)注，開(kāi)展對(duì)應(yīng)研究和規(guī)劃。從當(dāng)時(shí)文獻(xiàn)上看，一些水司已經(jīng)進(jìn)行對(duì)地理信息系統(tǒng)使用的研究，并將地理信息系統(tǒng)建設(shè)列入今后發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中。

經(jīng)過(guò)近二十年發(fā)展，國(guó)內(nèi)相當(dāng)部分水司已完成供水地理信息系統(tǒng)建設(shè)，形成管理體系，并積累一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。為供水地理信息系統(tǒng)的組織架構(gòu)、功能模塊、日常使用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

完成幫助企業(yè)供水設(shè)施從圖紙管理向信息化管理跨越后，為供水地理信息系統(tǒng)仍具有巨大的挖掘、發(fā)展空間。本文圍繞供水地理信息系統(tǒng)應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展展開(kāi)論述。

2 基礎(chǔ)功能和管理要求

供水地理信息系統(tǒng)價(jià)值的發(fā)揮應(yīng)建立在技術(shù)、管理緊密結(jié)合，相互促進(jìn)之上。一個(gè)有價(jià)值的供水地理信息系統(tǒng)必須包含完善的基礎(chǔ)功能和嚴(yán)格的日常管理。

供水地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)功能圍繞數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)查詢分析、地圖顯示展開(kāi)，體現(xiàn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)功能，構(gòu)建數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。

完整的軟件應(yīng)用體系應(yīng)在不同平臺(tái)上相輔相成、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，包括：地理信息系統(tǒng)電腦客戶端、網(wǎng)頁(yè)端、移動(dòng)應(yīng)用端。電腦客戶端完成信息數(shù)據(jù)校核和錄入；網(wǎng)頁(yè)端進(jìn)行大范圍地圖展示和查詢；移動(dòng)應(yīng)用端進(jìn)行移動(dòng)定位、小范圍地圖查看。

基礎(chǔ)功能模塊應(yīng)包括如下：①數(shù)據(jù)輸入和導(dǎo)入；②數(shù)據(jù)輸出和導(dǎo)出；③數(shù)據(jù)編輯與更新；④數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理；⑤地理信息展示；⑥地理信息查詢與分析；⑦地理空間定位；⑧空間處理能力，如統(tǒng)計(jì)和量算等；⑨分析和輔助決策等。

由于地理信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)有嚴(yán)格的要求，需要大量數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)底層支撐，同時(shí)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性保障系統(tǒng)使用。因此，供水地理信息系統(tǒng)要配備完善管理制度和專門崗位錄入數(shù)據(jù)、確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、時(shí)效性，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

根據(jù)供水企業(yè)業(yè)務(wù)，地理信息系統(tǒng)管理體系涉及部門：售水公司、營(yíng)業(yè)所、施工部門、測(cè)繪部門、數(shù)據(jù)錄入部門、檔案管理部門、信息化部門等；涉及工程：新建工程、改造工程、報(bào)廢工程、維搶修工程等；涉及供水設(shè)施：管道、泵站、閥門、流量計(jì)、消防栓、檢修井等。相應(yīng)部門完成負(fù)責(zé)事務(wù)，按需設(shè)置專管崗位，制定崗位職責(zé)；對(duì)各類工程梳理工作流程，進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)繪、審查、移交、校核和錄入，確保數(shù)據(jù)更新及時(shí)性和準(zhǔn)確性；做好系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份、管理和保密措施。

3 功能拓展與系統(tǒng)集成

供水地理信息系統(tǒng)中，軟件建設(shè)、數(shù)據(jù)積累是樹(shù)的土壤和樹(shù)根；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、地圖展示是樹(shù)干；而更多功能拓展，其他信息化系統(tǒng)集成則是枝葉。這棵樹(shù)能否枝繁葉茂、開(kāi)花結(jié)果，就要在功能拓展和系統(tǒng)集成上進(jìn)行研究。

數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，功能拓展應(yīng)圍繞地理信息數(shù)據(jù)處理與深度挖掘展開(kāi)。當(dāng)前階段地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理基本仍處于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、展示、統(tǒng)計(jì)、搜索的階段，數(shù)據(jù)處理、分析功能可以進(jìn)一步拓展和加強(qiáng)。管網(wǎng)設(shè)施數(shù)據(jù)帶有天然大數(shù)據(jù)屬性，數(shù)據(jù)總量巨大，包含價(jià)值巨大。充分利用數(shù)據(jù)資源對(duì)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行功能拓展，可以從以下幾點(diǎn)著手。

①對(duì)導(dǎo)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)一步精細(xì)化。如導(dǎo)入管道數(shù)據(jù)，不僅導(dǎo)入管道的初始、終止坐標(biāo)、口徑，還可視情況將數(shù)據(jù)細(xì)化到管道管材、生產(chǎn)日期、安裝日期、施工人員、項(xiàng)目編號(hào)等，拓寬地理信息數(shù)據(jù)內(nèi)涵；

②加深對(duì)地理信息數(shù)據(jù)利用。充分利用可視化、各類圖表的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，提供多種統(tǒng)計(jì)分析功能，增加操作自由度；

③建設(shè)3D地理信息系統(tǒng)。在二維地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)具有三維地理坐標(biāo)的地理信息進(jìn)行空間模擬，提供空間可視化功能。在3D地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上還可結(jié)合現(xiàn)今快速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)空間模型；

④區(qū)域劃分引入網(wǎng)格化概念。對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化劃分和分析，如按不同抄表員抄表區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

⑤引入人工智能技術(shù)。開(kāi)發(fā)利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能決策功能，提高決策準(zhǔn)確性和實(shí)用性。機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能算法正處在快速發(fā)展階段，機(jī)器自主學(xué)習(xí)獲得知識(shí)能力也在逐漸加強(qiáng)，未來(lái)肯定在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。關(guān)注機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能在地理信息系統(tǒng)中運(yùn)用的方向，根據(jù)地理信息大數(shù)據(jù)，對(duì)供水區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)管理、施工方案、應(yīng)急情況處置提出精準(zhǔn)建議，具有很大的發(fā)展空間；

⑥將地理信息數(shù)據(jù)與供水企業(yè)內(nèi)其他數(shù)據(jù)結(jié)合。通過(guò)橫向聯(lián)系，完成更深層次數(shù)據(jù)挖掘。如地理信息數(shù)據(jù)與用戶數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)與表務(wù)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)與營(yíng)業(yè)收費(fèi)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)與抄表數(shù)據(jù)相結(jié)合，再進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析。

地理信息系統(tǒng)的系統(tǒng)集成，指將供水地理信息同供水企業(yè)的其他信息化系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系和集成，圍繞地理信息、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行，包含如下幾項(xiàng)。

①地理信息系統(tǒng)與智能水表系統(tǒng)結(jié)合。智能水表在國(guó)內(nèi)各大中城市試點(diǎn)工作已基本鋪開(kāi)，智能水表推廣也成為供水企業(yè)未來(lái)發(fā)展的一大方向?；谥悄芩砦锫?lián)網(wǎng)、坐標(biāo)定位、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送的技術(shù)特性，和供水地理信息系統(tǒng)的聯(lián)系應(yīng)是非常緊密的。發(fā)展智能水表系統(tǒng)時(shí)，不應(yīng)只著眼于智能水表系統(tǒng)本身，將兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，相互促進(jìn)，對(duì)兩者未來(lái)發(fā)展都會(huì)很有幫助；

②地理信息系統(tǒng)與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)自來(lái)水生產(chǎn)、輸送進(jìn)行統(tǒng)一把控和科學(xué)調(diào)度，與地理信息系統(tǒng)結(jié)合后，能夠?yàn)檎{(diào)度人員提供詳細(xì)管網(wǎng)拓?fù)湫畔?，幫助進(jìn)行更科學(xué)的調(diào)度；

③地理信息系統(tǒng)與維搶修工單系統(tǒng)結(jié)合。供水企業(yè)中的維搶修工單系統(tǒng)涉及位置定位、設(shè)施維修，將兩者結(jié)合，一方面提供移動(dòng)定位，方便維修人員進(jìn)行搶修作業(yè)；另一方面可以增加地理信息系統(tǒng)內(nèi)涵。搶修數(shù)據(jù)成為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的一部分，如形成管網(wǎng)/搶修地圖直觀展示，分析管網(wǎng)中漏水事件高發(fā)管段等。對(duì)掌握、分析管網(wǎng)情況，輔助搶修規(guī)劃提供幫助；

④地理信息系統(tǒng)與移動(dòng)抄表系統(tǒng)結(jié)合。移動(dòng)抄表系統(tǒng)是抄表員使用移動(dòng)終端抄表的移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)，抄表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，與營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)相連。移動(dòng)抄表數(shù)據(jù)能為地理信息拓?fù)涮峁┧繑?shù)據(jù)，為自動(dòng)計(jì)算管網(wǎng)運(yùn)行模型提供可能；

⑤地理信息系統(tǒng)與管網(wǎng)建模結(jié)合。通過(guò)構(gòu)建管網(wǎng)模型，能夠較準(zhǔn)確地模擬管網(wǎng)運(yùn)行情況。管網(wǎng)模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含兩方面內(nèi)容：一是管網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，二是水量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)與管網(wǎng)模型結(jié)合，能夠簡(jiǎn)化建模工作，同時(shí)為模型提供最新的管網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)。

供水地理信息系統(tǒng)發(fā)展到今天，已產(chǎn)生很大價(jià)值。進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)功能拓展和系統(tǒng)集成，是今后完善地理信息系統(tǒng)在供水企業(yè)中應(yīng)用，繼續(xù)發(fā)揮更大價(jià)值的主要方向。

4 結(jié)語(yǔ)

做好供水地理信息系統(tǒng)建設(shè)，發(fā)揮地理信息價(jià)值，當(dāng)下關(guān)鍵要做好軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)功能建設(shè)，完善管理制度和人員配置，落實(shí)地理信息數(shù)據(jù)積累和保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，先建成扎實(shí)、實(shí)用的系統(tǒng)。

供水地理信息系統(tǒng)未來(lái)仍具有巨大發(fā)展空間。需關(guān)注技術(shù)發(fā)展在地理信息中的運(yùn)用，深化與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)應(yīng)用、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的融合；拓展地理信息系統(tǒng)功能、和其他信息系統(tǒng)集成，促進(jìn)數(shù)據(jù)融合和系統(tǒng)互補(bǔ)。