供水管线地理信息系统的开发

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本文针对供水企业的实际管理需求和地理信息系统的功能特点，介绍了供水管线地理信息系统的开发形式和建设内容，以此来提高企业信息化水平，提升供水管线的管理维护能力，并加快事故处理速度。

【关键词】供水管线 地理信息系统 开发

1 引言

供水管线埋藏于地下，建设和使用周期长，覆盖面广，材料多样，呈现立体交叉的网状分布特点，周边附属设施种类繁多，都使得对管网的日常维护管理、事故抢修、扩建改造和设计规划难以高效地执行。利用传统的手工管理、图纸图表记录管线信息等方式，依赖于大量的人力和经验，难以实现对大规模数据量的管线信息的有效管理和利用，无法适应现代化供水企业科学管理业务的需求。尤其对于管线巡检过程，作为管线管理中的重要手段，需要及时向管理部门汇报管线设施发生的问题，减少漏损，而传统的管线巡检受人为因素影响较大，无法实时获取巡检信息，实现巡检过程的精确定位，使得巡检工作效率较低，缺乏计划性管理，对供水管线的安全稳定运行造成隐患。随着供水设施的不断完善和供水管线管理技术的有效升级，结合地理信息系统的可视化表达方式和强大的空间分析功能，融合计算机图形和数据库于一体，建立完整、准确的智能化供水管线地理信息系统，进一步提高供水管线管理及利用的效率和水平，实现了地理信息系统平台在开发地下空间时的应用。

2 系统架构

整个系统的总体结构设计共分为四个层次，包括软硬件基础层、数据中心、供水管线地理信息系统平台和应用层。软硬件基础层是系统建设的基础，主要包括系统建设所需要的软硬件设备，如操作系统、数据库管理系统、GIS开发平台、监测设备以及线络、服务器等硬件设施。数据中心基于SOA（Service Oriented Architecture）架构，提供多源异构数据的统一、层次化管理，解决了由于数据格式不一致而带来的数据管理难题。供水管线地理信息系统平台是地理信息数据和业务统一管理与共享的服务平台，实现了多源异构数据的管理、编辑、维护与更新。应用层是具体的应用平台，根据实际生产需求，搭建具体应用的业务系统。该系统可高效的管理和存储外业探测的地形图数据和其他相关空间、属性信息，图形化显示供水管网及附属设施现状，保证信息存储的可靠性和更新的实时性，提供基于空间和属性的双向查询检索功能，充分利用计算机的高速运算能力，辅助完成灵活的管网设计，并提供规范化的图像输出模板，建立基于网络范围内的数据共享和信息机制，实现分析决策的全智能化操作过程。

整个系统的管理程度大致分为三个阶段，第一阶段是数据建设，将纸质图信息录入到供水管线GIS系统中建库，实现电子存档，智能管理；第二阶段是专业系统建设，与互联网相结合，主要针对巡检维修和管线的二次管理，较常用的是爆管维修；第三阶段是信息化集成共享，强调实时数据的展示分析和历史数据的挖掘，在各业务之间共享信息，全面实现智能化办公。

3 系统功能建设

3.1 地形图库管理

3.1.1 外业探测成图与建库一体化工具

支持多种格式的外业数据导入并成图，可进行管点连通度，坐标，孤立管点，空值、负值和重复值等检查，保证外业探测数据的质量。

3.1.2 数据转换

可实现不同格式、不同比例尺的空间数据转换。

3.1.3 竣工图入库

可直接将纸质竣工图纸进行矢量化处理，并自动接边建网；提供CAD等电子竣工图数据建网向导，可便捷地导入到供水管线数据库中。

3.2 管线数据管理

（1）提供输入编辑工具（鼠标和键盘方式），可在已有管线中进行添加、修改、删除等操作，达到管线及其设备的输入目的。

（2）提供对已经建库的管线的图形、属性的编辑和修改工具。

（3）提供对管线设备（包括管点设备和管线）的属性和参数的编辑、统改。

（4）对管线的空间数据编辑操作主要有：输入网线，删除、移动、复制、剪断、联接线上点操作等。

（5）系统提供管线属性自动分层功能，如按照管径的大小、安装时间等分层。分层字段是任何已经进入系统的数据。

（6）连接属性数据库，根据关键字进行外部数据库的连接，系统能够联接一般通用数据库和数据管理软件的数据。

3.2.2 管线信息检查

（1）检查有重复错误的管件属性。

（2）点击单个管件修改其属性数据，如更换某一钢材管线为球墨管，更换较大口径的管线，都可以直接修改属性更新属性数据。

（3）按条件批量修改管件的属性。

（4）按管件图形参数批量修改管件属性数据。

3.2.3 管线信息查询

系统可实现图数互动的联动查询功能，提供图形检索属性和属性检索图形的双向查询功能。系统能够方便地对阀门及其它管线设备的定位图、操作图等所有信息进行搜索查询，提供从空间位置和文字（地名、阀门编号等）为信息的交互式查询；能够按照所给区域范围、任意条件来浏览查询设备属性，且所有查询出来的数据都可输出其它通用数据格式。

3.2.4 管线信息统计

系统提供图形检索属性和属性检索图形的双向查询功能，以及按不同条件进行不同的管线统计，如按属性、区域、条件、管线资料以及专项等信息进行统计。

3.3 管线信息分析

3.3.1 爆管分析

当供水管线突发爆管或漏水等事故后，用户只需指定事故发生处，系统能够自动搜索出需要关闭的阀门、停水用户、停水区域或周围最近的消防栓信息等，并制定出合理的处理方案，并可自动生成阀门启闭通知单、现场维修图、用户停水通知单等协助抢修人员进行施工。系统可全面检查管线的阀门是否全部处于开状态，并产生当前关闭的阀门的列表，由列表可以定位到阀门的空间位置。

3.3.2 消防栓搜索

系统可搜索用户指定范围内或者与指定地点距离最近的消防栓信息，也可获取指定管线上的消防栓位置。

3.3.3 缓冲区分析

系统可根据改造管线的缓冲半径进行影响范围的分析，了解管线铺设导致的开挖道路所影响的道路及建筑物的情况，有助于辅助规划设计人员进行规划决策。

3.3.4 连通分析

根据用户在图形上选取的管点，系统会自动与管点相连的管段高亮度显示，可对供水管线的联接情况进行检查。

3.3.5 预警分析

对于设备超出安全运行年限的管线、阀门等实施，系统能够自动提出预警。

3.3.6 横纵断面分析

系统可选择需要分析的位置，自动绘制出符合规范的横、纵断面图，并在横、纵断面图与管线地图之间进行联动操作，也可以查询管线和剖点处的属性信息。

3.3.7 地图量算

系统提供丰富的量算功能，包括自由量算和定位量算功能。在进行自由量算时，系统提供圆形、矩形、任意多边形、折线和角度的量算功能；在进行定位量算时，系统提供在地形图与管线的两层数据的点、线图元之间的多种量算功能。

3.4 管线更新与维护

3.4.1 管线数据维护

系统允许任意修改数据库结构、管线设备图示符号，提供对管线数据的错误、一致性及拓扑完整性的检查和自动校正，并可直接输出管线明码文件。

3.4.2 管件预警维护

系统可以分析爆管、维修、检漏的历史记录和问题管件相应的属性信息，根据管线的维修次数、埋设年限设置预警条件，提供设备更新、检修预警，以预防管道由于没有得到及时维护而破裂渗漏，减少水务公司的经济损失。

3.4.3 管线数据数据

系统实现与综合管线或其它专业管线信息系统间的数据交换，也可将管线图形和属性数据转换成明码文本文档和外业探测数据表格。

3.5 供水巡检信息系统功能

（1）以WebGIS的形式提供监督指挥系统，显示电子地图、实时显示巡视人员所在位置、实时显示事故解决情况、实时显示瞬时压力流量等遥测信息；

（2）以Web的办公自动化模式实现巡视、维修、养护的无纸化办公；

（3）在智能手机中加载应用程序，使得巡视人员、巡视车辆能够在手机中查询电子地图、上报事故情况、接收指挥中心命令；

（4）在RTK设备中加载专用的GIS数据采集软件，使得数据采集的结果能直接导入GIS系统，大大减少内业编辑的工作量。

4 结论

供水管线地理信息系统面向供水企业的生产业务，实现了供水管线信息的科学、规范、动态管理，保证了数据更新的实时性和运行操作响应的敏捷性，是提高企业工作效率的必要手段。供水管线地理信息系统实现了管理决策者与现场巡检人员的双向、高效的信息沟通，定位精确，获取管线信息快速、全面、准确，具有智能化的分析能力，为管理者提供了可靠、科学的决策依据，提高了供水企业的服务质量。

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作者单位

同煤集团供水公司 山西省大同市 037003