城市给水管线地理信息系统研究和管线定位测量
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摘要：为了适应现代化城市给水的发展的客观要求、在城市给水管网的管理和规划中，必须寻求新技术、新方法的应用、计算机技术的应用使城市给水管网管理和规划走上自动化、定量化、科学化的轨道，以城市的未来发展和规划预测来确定城市给水管网的布局和发展模式以及方向寻求最佳的投资方案，以便优化解决、城市发展与现有给水管网不足的矛盾。
1.给水管线管理的重要和必要性
目前，从我国大部分大中城市的各种专业部和机构每天使用、处理的信息看、有75%以上的信息是基于地理位置的信息。给水管线的布置和管理工作更是如此，城市自来水管理和设计机构面临着紧迫的要求，他们必须及时向外提供必要的信息服务，担负起大量与地理有关的工作，从城市给水管网的规划到施工需要根据精确，一致以及可以随时取得的数据来制定有长远眼光的决策。随着我国城市化进程的加快，在给水管网规划和管理领域、传统的规划和管理手段已不能适应城市的飞速发展的需要。城市的发展、水环境的污染必将导致水资源的缺乏，这给水网络建设管理和规划工作提出了更新更高的要求，而多年来，给水管网建设管理和规划工作面临的一个难题是对现状信息的收集、分析、整理的工作相当复杂而繁琐、特别是多方案论证、城市信息的快更新和给水突发事件的快速处理等问题。
动态把给水管网管理，高效服务的提供以及有效的增长管理规划都可能由于传统的收集、分析和更新、查询信息方法的局限性而受到牵制和阻碍。管理决策部门如果不能顺利及时地进行详细预测与规划或对各种势态变化的应急措施不能做到胸有成竹，则居民和工厂用户都将受到影响，乃至整个城市的发展都受到限制。为了适应现代化城市给水发展的客观要求、在城市给水管网的管理和规划中，必须寻求新技术、新方法的应用、计算机技术的应用使城市给水管网管理和规划 走上自动化、定量化、科学化的轨道，以城市的未来发展和规划预测来确定城市给水管网的布局和发展模式以及方向寻求最佳的投资方案，以便优化解决、城市发展与现有给水管网不足的矛盾。
2.城市给水地理信息系统的概念
城市给水地理信息系统是城市地理信息系统在给水领域里的一个运用。城市地理信息系统，又是地理信息系统在城市规划、建设和管理的综合运用。因而其内容涉及城市化领域的各种社会经济要素以及人类在部分社会活动、城市是人口、资源、环境和社会经济要素密集的综合体，是人文和自然高度复合的复杂系统。因此，和一般地理信息系统比较而言，城市地理信息具有一些主要特点：
2.1数据类型多样性和服务对象的多层性，城市地理信息系统包括地理基础要素和资源、环境、社会经济等多种类型数据，在时间上是多时相对，结构上是多层次的，性质上又有“空间定位”和“属性”之分，既有以图形为主的矢量数据，又有以遥感为源的栅格数据，还有关系型的统计数据，这就必须对数据模型提出特殊的设计要求。在服务对象方面，既要有考虑城市主管、专业部门，和公众的查询需要，又要满足管理，评价分析和规划预测的不同用户需要。因为城市地理信息系统服务对象多层性上有很高的要求。
2.2精度高，现势性强从特定角度看，城市地理信息系统在大比例尺中的应用，另外城市化进程和城市发展加快，对信息更新的时效性要求也随之提高，已经提出“逐日更新”的要求，以确保系统内信息良好的现势性。
2.3模型化、智能化和多功能性城市地理信息系统既要实现现代化，又要实现策略的制订和优化，它必然要有一整套分析，评价、预测和优化的模型，并具备管理，评价分析和预测等多种功能，它比一般地理信息系统应有更综合和更高级的智能化需求。
2.4与办公自动化的一体化城市政府业务部门的办公自动化是城市地理信息系统应具备的功能之一，也是确保城市地理性信息系统具有生命力和信息更新能力的一个非常重要的途径。因此，政府职能部门的办公自动化最好能充分应用城市地理信息系统的技术，并形成一体化的系统结构。
2.5严格的层次结构和高度统一的规划标准。城市的职能部门很多，结构相对复杂因此，对于一个城市地理信息系统，从其底层的基础地理信息子系统到中层的各子系统和高层的综合子系统。在各层次结构和建设顺序上均有严格的要求。并且在信息标准，技术标准和系统标准上必须有一整套规范，以确保信息共享和系统兼容。
2.6强烈的实用化需求，城市地理信息系统建设的实用需求十分迫切，用户目标清楚，可能取得的经济效益和与社会效益也是一目了然的。所有较之其它地理信息系统，它的实用化需求更加强烈和明确。而城市给水地理信息系统，作为整个城市地理信息系统的一个部分，所以，城市给水管线信息与管线相关地形、环境、信息从根本讲是城市地理信息，它具有一般城市的信息系统的一般特性。
3.系统开发的目标
1）按照数字与自动化程度较高的城市给水管线的资料进行收集。
2）为确保城市地理信息系统数据要同业务公自化系统接轨，建立规划管线库，实现管线文本与图形数据的同步管理与动态更新。
3）以地理信息系统为核心，实现任意断自动生成分析网络分析，管成工程规划综合，管线工程辅助设计，管线地图综合等具有空间决策支持或专家系统邹形的分析与设计功能。
4）利用综合管线图与注意断面图，为建设单位提供地下管线信息服务，实现先进技术与实用，效益的统一，结合办公自动化模块，使地下管线信息真还实时地应用到城市规划与理论工作之中。体现社会主义市场经济下的效益原则。
4.系统分析
4.1城市给水管线的特点
城市给水管成的系统就是指采用UGIS持术和其它专业技术，采集管理，更新，综合分析与处理城市地下管线信息的一种技术系统与一般的GIS相比，具有以下特点。
1）城市地下管线信息的是一个四准的系统隐蔽性决定了埋深与时间及动态之准空间的复杂性。
2）隐蔽性，埋深位置的集中性也决定了地下管线数据的重要性，数据的完整性，可靠性与准确性（高精度）是地下管线信息系统实用性的关键。
3）非常重视线段间的连接性和彼此间的关系。必须具有综合的网络分析功能，如利用拓扑关系分析最短路径分析，管线事故分析，选择分析等。
4）城市地下管线信息系统是一个信息在空间分布上极不均匀的空间异质系统，建成城内密度大，从中心压向城市边缘急剧减小。
5)城市地下管线信息必须将地下管线统一的管理。
6）城市地下管线信息必须同管线探查，测量和成图系统具有良好的衔接离，以便通过管线普查。竣工测量等方式确保系统数据的采集与现势性。
4.2给水管线的管理和方法
随着城市的发展，城市的供水管网系统越来越庞大，许多供水管线的埋设情况复杂，资料不清，有些管线甚至单凭当地施工工人记忆去寻找，造成诸多设计上的失误和施工中的事故，以中山市三乡镇供水系统为例，其中DN75以上管线总长近300公里。供水面积90平方公里，凭借图纸，经验和记忆来手工管理，查询和统计，如些纷繁的数据资料，是非常困难的。许多城市由于自来水管道破损造成的水池漏失已达到其输送的四分之一。对事故不能及时发现，发现后难以迅速制定和实施应急方案是其中的重要原因，由此可见采用人工方法借助图纸，各类卡片来管理城市供水管网系统，已越来越难以满足已达成的共识，使用计算机借助地理信息系统技术来进行供水管网的管理，管网设计及事故处理，已是势在必行。
5.管线定位测量
5.1测量要求
5.1.1管线工程测量包括：给排水管道、各种介质管道、长输管道等的测量。
5.1.2测量步骤
1) 根据设计施工图纸，熟悉管线布置及工艺设计要求，按实际地形作好实测数据，绘制施工平面草图和断面草图；
2) 按平、断面草图对管线进行测量、放线并对管线施工过程进行控制测量；
3) 在管线施工完毕后，以最终测量结果绘制平、断面竣工图。
5.2测量方法
管线中心定位的测量方法
1)定位的依据
定位时可根据地面上已有建筑物进行管线定位，也可根据控制点进行管线定位。例如：管线的起点、终点及转折点称为管道的主点；其位置已在设计时确定，管线中心定位就是将主点位置测设到地面上去，并用木桩标定。
2)管线高程控制的测量方法
为了便于管线施工时引测高程及管线纵、横断面测量，应设管线敷设临时水准点。其定位允许偏差应符合规定。
切记：
水准点一般都选在旧建筑物墙角、台阶和基岩等处；如无适当的地物，应提前埋设临时标桩作为水准点。
3)地下管线工程测量
地下管线工程测量必须在回填前，测量出起、止点；窨井的坐标和管顶标高，应根据测量资料编绘竣工平面图和纵断面图。
结束语
通过对城市给水管线地理信息系统研究和管线定位测量，对于供水企业及时、合理、有效的利用水资源，对于促进城市建设和经济发展具有普遍的实用意义。