基於GIS供水管網的科學管理及應用

    學術交流

    作者：韓超

    【摘要】供水管網作為在城市基礎建設中發揮著生命線作用的工程，對整個城市的生存與發展都是必不可少的物質基礎。在城市建設迅速發展的今天，傳統的供水管網管理法儼然已經不適應城市建設需求了。此時的GIS技術誕生並被應用於供水管網的管理當中，帶來了巨大的經濟效益和社會效益。很多城市都開始建立這種基於GIS的供水管網的信息係統。本文著重探討基於GIS供水管網的科學管理及應用問題。

    【關鍵詞】GIS；供水管網；管理；應用

    在城市基礎建設當中，供水管網屬於一項生命線工程，構成了城市生存及發展必須的物質基礎。現代城市建設發展越來越快，傳統供水管網信息體係阻礙了城市經濟進步，應當及時進行更新。被很多行業相繼采用的CIS係統由於其巨大的優勢性，也受到了供水管網管理建設的歡迎，構成了新的供水管網信息係統。如今這種基於GIS的供水管網管理已經成為了越來越多的城市建設的推動力量，也有更多的人投入到了GIS係統的研究當中。接下來本文將從三個方麵具體探討基於GIS供水管網的科學管理及應用問題。

    一、GIS的概念及其應用現狀

    GIS，即地理信息係統。它是一種集采集、分析、顯示、應用、管理及存儲地理信息於一身的計算機係統。作為通用技術，GIS可以對大量的地理數據進行分析及處理。它具有空間分析及可視化表達的強大功能，與具有數據量較大、關聯地理位置以及區域性強等特點的供水管網信息管理相適應。因此被廣泛應用到了城市供水管網的信息管理係統建設當中。

    在美國、日本、西歐等國家及地區當中的大城市都有相對完善的GIS供水管網的管理體係，通過這些係統可以管理城市管網。在這些係統當中，大多數都集成了包括最佳路徑、空間定位、緩衝區、官網事故、拓撲關係等分析以及最優輸配水方案等各種不同的數學模型，增強了係統穩定性和功能發揮效果。並且這些係統還跟自動製圖、設施管理、決策支持以及專家等不同係統進行了結合，進而給城市建設的規劃及管理建立了精度與可靠性都高的供水管網信息係統。

    盡管我國的基於GIS的供水管網係統起步時間相對較晚，但在我國城建規模的擴張之下，很多的城市也開始在使用這一先進的信息管理係統。地下供水管網的特點就是具有隱蔽性、複雜多變且使用時間長，很容易造成供水管網資產管理難題。在應用這一供水管網係統的時候取得了一定的成績，解決了部門問題，同時也有一些問題存在。我國在進行這一係統建設的時候，可以適當借鑒發達國家的成功經驗，結合自身城市建設實際，達到穩固基於GIS供水管網係統的目的。

    二、係統構架及其數據庫的構建

    供水管網的GIS管理係統，主要指建立於計算機，基準為動態的實時的供水管網圖，且可以對所有管網的圖形及其屬性信息進行存儲和隨時更新，進而便於以各種方式來查詢所有管網信息，最終達到供水管網可視化信息管理的目的，可以快速檢索、查詢、空間分析、統計以及實時修改更新各種供水信息，為企業的檔案管理提供了科學的有力的決策依據，其中檔案管理內容包括供水設計、規劃、調度以及搶修，還有圖籍資料等。

    （一）係統構架

    基於GIS的供水管網管理係統的核心是城市地下管網供水的基礎、管線及相關輔助三大數據庫，提供了一體化的信息管理及服務給城市的供水管網管理的責任部門以及社會群眾。這一管理係統主要分成四個模塊：

    1.輸入編輯

    這一模塊的主要功能是導入原有的圖紙數據，編輯、維護、修改及添加管網信息，將矢量化的數據信息保存在數據庫當中。這有利於對係統數據進行統一的管理。這一模塊還可以為圖形的查看、掃描以及編輯提供窗口和工具，這對基於GIS的地圖各設施數據的及時更新十分有利，可以在地圖上直接點選與拖動，可進行可視化的管網數據操作。

    2.查詢管理

    係統的地圖查詢功能異常強大，對管理的維護與輔助活動可以在窗口上進行，能夠可視化地將查詢結果直觀地顯示在地圖上，實現圖像或者屬性的業務、分類、交互、自定義等多種交互方式。

    3.空間分析管理

    作為供水管網實現科學管理的重要功能部分，空間信息分析主要分成兩點：一是空間拓撲分析，也叫做緩衝區或疊加分析。主要指基於點線麵的實體，在主要供水管道的附近自動建立一定範圍的緩衝區域的多邊形圖層，接著分析這一圖層及目標圖層之間的疊加作用，進而對地下管網的安排問題進行研究與籌劃，以達到係統運行獲得最佳資源配置的目的；二是維修分析，如果在管線上的某一個點出現了檢修及故障的時候，要計算出影響範圍最小的最優方案，確定在觀望中應該關閉的閥門，同時還要將關閉閥門之後受到影響的區域標示出來。

    4.輸出管理

    這一模塊主要負責進一步分析與應用保存的查詢結果，並且要通過自定義圖形或者報表的形式進行輸出打印。在不同的應用軟件之間共享數據的時候，要采用標準通用的文件格式將其輸出至文件當中。

    （二）數據庫的構建

    數據庫作為信息係統的基礎組成部分與關鍵組成部分，其設計直接會決定整個信息係統的建立與完善的成敗。要保證信息管理係統的高效穩定運行，必須要根據係統整體的功能性來編碼數據及設計數據庫。數據庫的設計內容主要包括：

    1.空間數據庫

    這一數據庫的數據采集主要通過全站儀和專業的地下管道測量儀的實際測量完成。利用南方CASS6.1這一地形地籍成圖的軟件，就可以構建基於GIS的采集數據平台，進而構成一份足以滿足各管網需求的數字地形圖，其比例尺為1：500，其主要包含了地理底圖的數據和電、線、網三類文件。將它當做工作的底圖，進而按空間數據的不同特征分層將其進行存儲。