城市排水管網(wǎng)信息GIS管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市排水管網(wǎng)信息GIS管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：以地理信息系統(tǒng)(GIS)為技術(shù)支持，結(jié)合排水管網(wǎng)管理的實(shí)際需求建立了排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，并在MAPGIS平臺(tái)及其綜合管網(wǎng)模塊上作了深入研究，使排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)充分發(fā)揮了GIS對(duì)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(shí)用性，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于工程實(shí)例中。

關(guān)鍵字：GISMAPGIS排水管網(wǎng)信息管理利用GIS技術(shù)建立排水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為排水管網(wǎng)管理的一個(gè)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(jié)構(gòu)也很龐大，所以需要對(duì)GIS進(jìn)行二次開發(fā)以滿足專業(yè)需求，加以補(bǔ)充和擴(kuò)展才能建立高效、靈活的管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)。在北方某港口保稅區(qū)排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)中即選用MAPGIS平臺(tái)及其綜合管網(wǎng)管理模塊作為系統(tǒng)的技術(shù)支持。1系統(tǒng)的建立及其功能信息系統(tǒng)的管理對(duì)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(gè)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(xiàng)巨大而繁瑣的工作，所以應(yīng)根據(jù)不同的實(shí)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(wǎng)、2個(gè)排水泵站、1100多個(gè)檢查井及1600多個(gè)雨水口組成。

根據(jù)實(shí)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(wǎng)圖兩部分并將圖層重新做了合理設(shè)置，在建立了AutoCAD和GIS圖層之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系(以系統(tǒng)文件map-cad存儲(chǔ))后通過GIS提供的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換功能將其轉(zhuǎn)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(duì)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(wǎng)圖數(shù)據(jù)處理成具有拓?fù)潢P(guān)系的網(wǎng)絡(luò)文件以模擬實(shí)際管網(wǎng)。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(duì)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(duì)管網(wǎng)的圖形進(jìn)行變更與修飾并對(duì)其屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、修改、替換。

②查詢功能

可按照管網(wǎng)中的實(shí)體空間位置、屬性種類或根據(jù)條件表達(dá)式進(jìn)行檢索。系統(tǒng)強(qiáng)大的圖形、數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)功能可以實(shí)現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)的同時(shí)顯示以使管網(wǎng)資料更為直觀，如實(shí)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(jì)功能

可針對(duì)某個(gè)區(qū)域、某類管線或檢查井進(jìn)行各種形式的統(tǒng)計(jì)，不僅可以得到表現(xiàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的各種統(tǒng)計(jì)圖，而且可以得到各種所需的統(tǒng)計(jì)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(wǎng)中特定的區(qū)域和設(shè)施，大大提高了整個(gè)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(shí)際管理的需要?jiǎng)澐謪^(qū)域并分三級(jí)建立(以具體的標(biāo)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(wǎng)中重要設(shè)施的名稱直接實(shí)現(xiàn)定位。

⑤三維觀察功能

可以觀察任意位置的管網(wǎng)橫斷面、縱斷面和立體圖。

⑥管網(wǎng)分析功能

可以進(jìn)行管網(wǎng)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(wǎng)的管網(wǎng)圖、管網(wǎng)數(shù)據(jù)資料并可整圖輸出或進(jìn)行任意裁剪輸出。2系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)2.1功能的拓展

在GIS所提供的圖(數(shù))編輯、查詢、統(tǒng)計(jì)等基本功能的基礎(chǔ)上，又結(jié)合排水管網(wǎng)的實(shí)際需求對(duì)系統(tǒng)功能作了更進(jìn)一步的拓展，使其應(yīng)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(kuò)展到了管道定線、施工、管網(wǎng)維護(hù)和改(擴(kuò))建決策等方面。

另外，在排水管網(wǎng)的日常管理中，需要將檢索查詢、統(tǒng)計(jì)結(jié)果編制成各種相應(yīng)的報(bào)表并存儲(chǔ)或打印成書面資料，故對(duì)此功能進(jìn)行了拓展，例如因GIS提供的報(bào)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(nèi)部的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel中，利用Excel來完善系統(tǒng)的報(bào)表處理功能(見圖3)。2.2應(yīng)用實(shí)例

①管道改(擴(kuò))建定線、施工

排水管網(wǎng)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(duì)于降低工程造價(jià)十分重要。在管網(wǎng)改(擴(kuò))建工程中系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同埋深的管網(wǎng)鋪設(shè)方案并結(jié)合地面標(biāo)高計(jì)算出各個(gè)方案的工程土方量，再結(jié)合經(jīng)濟(jì)、價(jià)格等方面的指標(biāo)得出工程造價(jià)預(yù)算，經(jīng)比較后即可選出一種既經(jīng)濟(jì)又合理的鋪設(shè)方案。

同時(shí)，在管道定線設(shè)計(jì)時(shí)可沿管道做緩沖區(qū)分析并將分析結(jié)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(dāng)在管網(wǎng)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)積水區(qū)時(shí)，必須盡快分析其產(chǎn)生原因并制定出相應(yīng)的對(duì)策，這時(shí)若綜合運(yùn)用系統(tǒng)提供的檢索、計(jì)算等基本功能并結(jié)合專業(yè)知識(shí)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(duì)造成積水的可能因素加以分析：①若管線的管徑太小會(huì)降低管道的過流能力，易造成排水不暢而形成積水，對(duì)此可列表顯示該局部管網(wǎng)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(shè)坡度過小會(huì)延長管道的過流時(shí)間，使大量的水不能及時(shí)排走而產(chǎn)生積水，同時(shí)管道淤積也會(huì)降低過流能力而產(chǎn)生積水，對(duì)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(jì)算功能而生成管道的坡度數(shù)據(jù)以分析管道埋設(shè)坡度是否合理；③管道服務(wù)的排水面積過大也會(huì)形成積水，對(duì)此可計(jì)算出管道的匯水面積并估算出管道的流量負(fù)荷以分析其是否合理；④雨水口的布置不當(dāng)也會(huì)造成積水，對(duì)此可結(jié)合圖形文件和地面標(biāo)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(shí)地制訂出有針對(duì)性的解決方案。

3結(jié)語實(shí)際運(yùn)行表明該系統(tǒng)很穩(wěn)定，滿足了排水管網(wǎng)的管理要求并實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)的信息化管理，同時(shí)還大大減輕了管理人員的工作強(qiáng)度，提高了管網(wǎng)的管理效率，具有推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)：［1］曾文.建立供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的