城市排水管網信息GIS管理系統(tǒng)設計

城市排水管網信息GIS管理系統(tǒng)設計

摘要：以地理信息系統(tǒng)(GIS)為技術支持，結合排水管網管理的實際需求建立了排水管網信息管理系統(tǒng)，并在MAPGIS平臺及其綜合管網模塊上作了深入研究，使排水管網信息管理系統(tǒng)充分發(fā)揮了GIS對空間、屬性數(shù)據(jù)的編輯、管理、顯示和查詢的功能并拓展了其實用性，該系統(tǒng)已成功應用于工程實例中。

關鍵字：GISMAPGIS排水管網信息管理利用GIS技術建立排水管網管理信息系統(tǒng)已經成為排水管網管理的一個新的發(fā)展趨勢，然而因GIS所支持的功能很多并具有普遍性，其組織結構也很龐大，所以需要對GIS進行二次開發(fā)以滿足專業(yè)需求，加以補充和擴展才能建立高效、靈活的管網管理信息系統(tǒng)。在北方某港口保稅區(qū)排水管網的設計中即選用MAPGIS平臺及其綜合管網管理模塊作為系統(tǒng)的技術支持。1系統(tǒng)的建立及其功能信息系統(tǒng)的管理對象是圖形信息和數(shù)據(jù)信息，其數(shù)量巨大并具有很高的精度要求［1］。在整個系統(tǒng)的建立過程中數(shù)據(jù)錄入占了近70%的工作量，是一項巨大而繁瑣的工作，所以應根據(jù)不同的實際情況制定不同的錄入方案。

1.1系統(tǒng)建立

該保稅區(qū)占地面積約為7km2，排水系統(tǒng)由約40km管網、2個排水泵站、1100多個檢查井及1600多個雨水口組成。

根據(jù)實際情況制定的數(shù)據(jù)錄入方案為：首先，圖形資料選用電子版圖而不是紙圖，這樣可以節(jié)省很大的工作量且保證了數(shù)據(jù)精度，在AutoCAD中將電子版圖拆分為背景圖和管網圖兩部分并將圖層重新做了合理設置，在建立了AutoCAD和GIS圖層之間的一一對應關系(以系統(tǒng)文件map-cad存儲)后通過GIS提供的數(shù)據(jù)類型轉換功能將其轉換成GIS支持的圖形數(shù)據(jù)格式［2、3］；其次，按信息系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的不同管理要求分別處理兩種圖形數(shù)據(jù)，即將背景圖數(shù)據(jù)處理成地圖庫文件作為系統(tǒng)管理式的參考背景信息，將管網圖數(shù)據(jù)處理成具有拓撲關系的網絡文件以模擬實際管網。屬性數(shù)據(jù)的錄入則放到了圖形錄入工作以后，這樣可以對照著圖形利用系統(tǒng)的一些統(tǒng)賦功能錄入，既直觀又迅速。

系統(tǒng)建立的工作流程如圖1所示。1.2主要功能

①編輯功能

可對管網的圖形進行變更與修飾并對其屬性數(shù)據(jù)進行添加、刪除、修改、替換。

②查詢功能

可按照管網中的實體空間位置、屬性種類或根據(jù)條件表達式進行檢索。系統(tǒng)強大的圖形、數(shù)據(jù)聯(lián)動功能可以實現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)的同時顯示以使管網資料更為直觀，如實現(xiàn)數(shù)—圖、圖—數(shù)兩種方式的雙向查詢，可大大方便操作人員的使用。

③統(tǒng)計功能

可針對某個區(qū)域、某類管線或檢查井進行各種形式的統(tǒng)計，不僅可以得到表現(xiàn)統(tǒng)計結果的各種統(tǒng)計圖，而且可以得到各種所需的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(見圖2)。④定位功能

定位功能可以方便、快捷地定位到管網中特定的區(qū)域和設施，大大提高了整個系統(tǒng)的管理效率。

本系統(tǒng)中采用定位線和地名庫兩種定位方式。定位線完全按照實際管理的需要劃分區(qū)域并分三級建立(以具體的標志物或地名來命名)以方便操作人員的使用。地名庫則是以管網中重要設施的名稱直接實現(xiàn)定位。

⑤三維觀察功能

可以觀察任意位置的管網橫斷面、縱斷面和立體圖。

⑥管網分析功能

可以進行管網連通檢查、管線碰撞及埋深檢測。

⑦輸出功能

可以按用戶的需求輸出各種管網的管網圖、管網數(shù)據(jù)資料并可整圖輸出或進行任意裁剪輸出。2系統(tǒng)的應用與改進2.1功能的拓展

在GIS所提供的圖(數(shù))編輯、查詢、統(tǒng)計等基本功能的基礎上，又結合排水管網的實際需求對系統(tǒng)功能作了更進一步的拓展，使其應用不再局限于圖形、屬性的簡單數(shù)據(jù)庫管理上，而是具體擴展到了管道定線、施工、管網維護和改(擴)建決策等方面。

另外，在排水管網的日常管理中，需要將檢索查詢、統(tǒng)計結果編制成各種相應的報表并存儲或打印成書面資料，故對此功能進行了拓展，例如因GIS提供的報表格式比較單一，故利用ODBC開放式數(shù)據(jù)接口將系統(tǒng)內部的數(shù)據(jù)導出到Excel中，利用Excel來完善系統(tǒng)的報表處理功能(見圖3)。2.2應用實例

①管道改(擴)建定線、施工

排水管網在排水系統(tǒng)工程總投資中所占的比例約為50%～75%，因此合理地確定管道埋深對于降低工程造價十分重要。在管網改(擴)建工程中系統(tǒng)可以設計不同埋深的管網鋪設方案并結合地面標高計算出各個方案的工程土方量，再結合經濟、價格等方面的指標得出工程造價預算，經比較后即可選出一種既經濟又合理的鋪設方案。

同時，在管道定線設計時可沿管道做緩沖區(qū)分析并將分析結果與背景圖疊加以直觀地分析管線與建筑物的最小凈距是否滿足要求并判斷其定線的合理性。另外，還可以利用立體分析功能作出管道的三維立體圖以直觀地分析不同類型的地下管線間的最小凈距是否滿足要求并判斷管線定線的合理性。

②積水區(qū)分析

當在管網區(qū)域內出現(xiàn)積水區(qū)時，必須盡快分析其產生原因并制定出相應的對策，這時若綜合運用系統(tǒng)提供的檢索、計算等基本功能并結合專業(yè)知識加以分析，就可以迅速地解決問題。

通過地名檢索可迅速提取積水區(qū)及其附近區(qū)域的專題文件并對造成積水的可能因素加以分析：①若管線的管徑太小會降低管道的過流能力，易造成排水不暢而形成積水，對此可列表顯示該局部管網的管徑屬性數(shù)據(jù)并分析管徑是否滿足要求；②若管道埋設坡度過小會延長管道的過流時間，使大量的水不能及時排走而產生積水，同時管道淤積也會降低過流能力而產生積水，對此可根據(jù)已有的管長和埋深數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)提供的計算功能而生成管道的坡度數(shù)據(jù)以分析管道埋設坡度是否合理；③管道服務的排水面積過大也會形成積水，對此可計算出管道的匯水面積并估算出管道的流量負荷以分析其是否合理；④雨水口的布置不當也會造成積水，對此可結合圖形文件和地面標高數(shù)據(jù)加以分析。

總之，系統(tǒng)可以迅速、方便地完成一系列的分析工作并及時地制訂出有針對性的解決方案。

3結語實際運行表明該系統(tǒng)很穩(wěn)定，滿足了排水管網的管理要求并實現(xiàn)了管網的信息化管理，同時還大大減輕了管理人員的工作強度，提高了管網的管理效率，具有推廣價值。參考文獻：［1］曾文.建立供水管網信息系統(tǒng)的