運用地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧敷設(shè)

陶玉奇， 秦 勇

(山東天蒙能源工程技術(shù)有限公司，山東臨沂276000)

1 概述

城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一，不但要立足于未來發(fā)展需要，符合天然氣安全用氣需求，更要實現(xiàn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)的可視化、智慧化，為居民以及工業(yè)生產(chǎn)用氣提供更加堅實的保障。地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)涉及多學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機科學(xué)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。特別是近年來，我國許多城市相繼建立了綜合管網(wǎng)GIS和各類專業(yè)管網(wǎng)GIS，成功探索并實現(xiàn)了以城市精細(xì)化管理為目標(biāo)的管理新模式，豐富并完善了數(shù)字城市的建設(shè)內(nèi)容[1-3]。

從城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)的實際要求出發(fā)，根據(jù)現(xiàn)代燃?xì)庖?guī)劃設(shè)計理念，實現(xiàn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧化敷設(shè)是城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)未來最佳發(fā)展方向。本文對運用GIS實現(xiàn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧敷設(shè)進(jìn)行探討。

2 工作原理

GIS主要通過前端資料采集及分析、中期系統(tǒng)處理加工、后期空間分析、反饋模擬，實現(xiàn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧敷設(shè)。系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 GIS的系統(tǒng)流程

① 前端資料收集及分析

通過遙感技術(shù)收集資料，前端裝置包括安裝在航空器以及衛(wèi)星上的攝像機、數(shù)字掃描儀、激光雷達(dá)等傳感器。傳感器以二維或三維形式捕捉現(xiàn)實客觀世界實際數(shù)據(jù)，通過遙感測量機械進(jìn)一步處理現(xiàn)實數(shù)據(jù)，將現(xiàn)實數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后輸入到GIS中。

GIS對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浞治龅纫恍└呒壏治龊?，將現(xiàn)實數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)镚IS可編輯的、系統(tǒng)的、智慧化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，為城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧敷設(shè)提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

② 中期系統(tǒng)處理加工

中期系統(tǒng)處理加工主要分為模型算法、對比翻譯、門戶平臺呈現(xiàn)，是現(xiàn)實城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧敷設(shè)的關(guān)鍵。模型算法包括反映燃?xì)夤芫W(wǎng)客觀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)模型(管網(wǎng)模型、SCADA模型、陰極保護(hù)模型、水力模型等)以及基于GIS的數(shù)據(jù)模型(土壤分布模型、投影與坐標(biāo)變換模型、緯度、經(jīng)度、海拔基礎(chǔ)模型等)。通過對比翻譯可以將管網(wǎng)模型等生成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一種可靠的算法媒介，通過算法媒介，人們提出的要求可以以一種精確翻譯語言反饋給GIS。門戶平臺負(fù)責(zé)呈現(xiàn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的節(jié)點高程、管段的流速、管徑以及土壤信息等。

③ 后期空間分析

空間分析是GIS的主要功能，空間分析是從空間物體的空間位置、聯(lián)系等方面去研究空間事物，并對空間事物作出定量的描述。

空間分析結(jié)合復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具，運用空間統(tǒng)計學(xué)、圖論、拓?fù)鋵W(xué)、計算幾何等，結(jié)合地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、區(qū)域科學(xué)、大氣、地球物理、水文等，對城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的空間構(gòu)成進(jìn)行描述和分析，以達(dá)到獲取、描述和認(rèn)知空間數(shù)據(jù)，理解和解釋地理圖案的背景過程，模擬和預(yù)測空間過程?？蔀槌擎?zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的規(guī)劃及敷設(shè)方式提供依據(jù)。

④ 反饋模擬

反饋模擬使用三維成像技術(shù)，建立虛擬仿真場景及高精度模型。基于當(dāng)前情況，進(jìn)行下一時刻的數(shù)據(jù)重新處理分析，完成各類數(shù)據(jù)信息的交換、對比、反饋，模擬下一時刻的仿真場景，從而得到最優(yōu)化的城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)方案。

3 結(jié)語

運用GIS技術(shù)，可切實做到城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)智慧敷設(shè)，提高工程技術(shù)人員的感性和理性認(rèn)識，從而深化概念和管道敷設(shè)方案，促進(jìn)城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)的安全性、合理性、科學(xué)性、智慧性。

隨著市場對城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)智慧化關(guān)注度的提升，運用GIS技術(shù)提高城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪笤O(shè)的合理性，增加城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪笤O(shè)的多樣性，提高城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪笤O(shè)的智慧性，可以在有限的時間和資金投入的情況下，為城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪笤O(shè)提供有力支撐。

雖然運用GIS技術(shù)能夠做到城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)的智慧化，保證天然氣供應(yīng)符合實際需求，提升城市居民的生活質(zhì)量，促進(jìn)社會效益的穩(wěn)步發(fā)展，但是GIS技術(shù)運用于城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)的過程仍存在許多問題，還需要采取有效的方式和策略加以應(yīng)對。