溫嶺供水管網地理信息系統（GIS）的應用

◎ 溫嶺自來水廠 鄭 龍

引言

供水系統是一個復雜的系統，尤其是管網系統，作為一個龐大的拓撲結構，不僅敷設情況復雜，運行靈活多變，而且信息量、現狀參數等方面呈現動態性。地下供水管線敷設量越來越大，管網分布越來越復雜，但供水地下管線管理還停滯于手工作業階段，管網資料基本以圖紙形式保存，需要時必須通過人工調檔查閱，工作量大，工作效率低，加之有的供水管線資料不全，對于供水管網的施工維護管理只能依靠人工經驗，缺乏系統性和科學性。在城市建設飛速發展的今天，城市供水管網處在不斷更新與發展過程中，原有的人工加經驗的管網管理方式在很大程度上已經成為制約提高供水服務質量的瓶頸。為了保證供水系統安全、經濟的運行，實現生產運行科學化、經營管理現代化，溫嶺自來水廠在續制水自動化控制系統、供水管網調度系統之后，建立了溫嶺供水管網地理信息系統。自2004年起，開展了供水管網普查工作，獲得了數字化管網圖形，并建立了管線及設施的基本屬性數據庫。供水管網普查工作完成后，并著手構建供水管網GIS系統平臺，整合各屬性數據庫，以滿足隨管網日益變化而同步更新資料信息的需要。

一 系統概況

地理信息系統對供水管網數據作全面而準確的綜合管理，實現日常管理、查詢、維護、爆管漏水事故緊急處理等功能，同時在一定程度上為供水工程更新、改造規劃設計提供有效的依據。

總體目標：實現管網各信息的快速查詢和統計及報表輸出；實現管網空間屬性分析；提供管網事故搶修處理決策；管網輔助設計。

二 系統平臺的組成

供水管網信息管理系統選擇MapInfo的MapX作為基礎GIS開發平臺，開發基于客戶／服務器（C/S）的系統管理軟件。用Visual Basic、Visual C++等作為開發語言，通過構件技術（ActiveX）和OLE（對象鏈接和嵌入）、SDE（空間數據引擎）等實現GIS系統集成。

三 系統數據的組織

供水管網地理信息系統是一項較大的信息工程項目，它包括管網數據的勘測、錄入、建庫等部分。要保證系統發揮其作用，管網數據的正確性是極其重要的。供水管網數據勘測、錄入、建庫直至供水管網地理信息系統建立。

1、工作范圍：供水管網地理信息系統市政供水管道：水廠——城市管網——用戶配水線——總水表。

2、主要工作內容：普查（勘測、查檔案資料）工作范圍內市政供水管網GIS系統管理的設備（管線、閥門、消防栓、水表、三通、四通、變徑點、變質點等 ）的平面位置、坐標（X、Y、Z）、高程、埋深、連接方向、規格、材質、敷設年代等；根據普查數據信息按供水管網地理信息系統要求的格式整編，建立屬性數據庫；建立供水管網地理信息系統。

3、工作流程：為確保數據準確性、完備性及今后的易于維護，供水管網的普查建立了一整套嚴格的程序，從外業數據采集測點的編碼方式，到內業數據的建庫格式，都嚴格遵循現有國家及行業標準。外業數據采集采用GPS全球定位系統及全站儀，對現場數據采集的全過程到嚴謹、認真，對有問題的數據采取二次復核。

四 系統功能描述

1、數據輸入功能

能夠接受多種格式的數據輸入，即可數字化錄入、掃描矢量化錄入、坐標錄入、屏幕作圖等方式輸入有關圖形和屬性信息等，又可按收多種外部數據文件，如AUTOCAD 的DXF 和DWG 格式、ARC / INFO 的E00格式以及用戶需要的其他GlS軟件采集的矢量數據文件格式，以及ORACLE 、DB2 等數據庫中的數據。

2、圖形及屬性存儲和編輯功能

（l）圖形編輯手段及輔助設計：能對點、線、面、注記進行增加、刪除、修改、移動、捕捉等多種操作。對于新、改、擴管線，能用AutoCAD 繪制的管線圖數據導入管線電子地圖生成相應的管線圖。

（2）圖形信息分層存儲：圖形信息的分層存儲有利于對其進行編輯、檢索、統計及管理。能根據需要對某些圖層進行掃開、凍結、刪除、設置、替換等操作。

（3）屬性數據的編輯功能：能對屬性庫中的記錄進行增加、刪除、修改、查詢等操作，可以進行圖形與屬性的聯動修改處理。

（4）標注功能：要求提供了多種標注方式供選擇，除MAPINFO 本身具有的標注功能外，還能進行管線屬性、坐標等的自動標注：可將管線屬性庫中的字段，直接標注在相應的位置。例如：將點屬性庫中的點號標注在管線點的旁邊，將線屬性庫中的管徑或材質，標注到線的旁邊等，須做到屬性庫中的內容與圖面表示的內容完全一致。

（5）符合國際標準的圖例圖式庫：系統有一套完全符合國標的圖例庫，符合行業標準的圖例圖式庫，還能根據自己的需要方便地自定義圖例。

（6）能進行圖形的無極放大、縮小、漫游等操作。

3、查詢和統計功能

（l）查詢功能：管線系統能進行交互式的圖形和屬性雙向查詢。

①能按管線或設施類別、管徑、材質等屬性的一項或多項內容組合查詢。②能查詢管線及附屬設施等地圖對象的屬性資料。③能查看管線及附件設施的外景實物圖片。④所有查詢結果能在管線圖上突出閃爍顯示。⑤根據地名、道路、建筑等各種地圖信息進行查詢定位，并對帶狀地形圖、管網等資料進行圖形管理。

（2）統計功能：能對管線屬性信息進行分類統計。

①系統能自動匯總統計指定域各種管線總長度，同時匯總統計全域管線段數。②系統能自動匯總統計指定域或各管線片區各種材料管線的長度，并列表顯示。③系統能自動匯總統計指定區域各種管徑管線的長度。④系統能自動匯總統計任意區域面積。⑤系統能自動匯總統計指區域內各特征點（如管線拐點、端點、閥門等）。

4、報表、圖表功能

可對屬性庫中的字段任意組合或對統計查詢的結果輸出表格，對統計值能進行圖表顯示，包括直方圖、餅圖等等。

5、圖形的任意剪裁

對圖形可以矩形或任意多邊形方式進行切割剪裁輸出。

6、圖形輸出

（l）能方使地輸出各種比例尺的專業圖、綜合圖及自由分幅圖，能輸出管線各種查詢、統計的結果。

（2）系統支持各類打印機、繪圖儀的輸出。

（3）能將本系統數據導出為AutoCAD的DXF格式等數據。

7、權限設置：設置訪問權限，提供一定的訪問和查詢限制。

8、系統備份和網絡安全管理

可隨時對地圖和管線數據進行備份，支持網絡數據管理，能實現合理的用戶權限管理，確保系統和數據的按全。

9、斷面分析功能

（1）任意橫斷向（任意地點、任意角度）的自動生成與分析。提供任意地點（包括交叉口）的橫斷面，確定管線在地下的空間位置，標示出管線的斷面尺寸、材料、高程、管線間的問距等屬性，正確反映管線與管線之間的空間關系。

（2）連續管線縱斷面的生成與分析。對一條管線，指定作縱斷面的范圍，使可自動生成管線沿走向對于路面相對位置的縱斷面圖，并表示出沿線各管線點的位置與該管線點的橫斷面。同時，自動產生該管線縱斷面對應的屬性數據和線上各管線點的屬性數據。縱斷面對應的屬性數據包括該段管線長度、相鄰管線點的距離、管徑、管線類型和材料等。縱斷面分析也用作計算機數據監理中的一項檢杳工具，用以觀察一條在地下的管線其走向與坡度的合理性與邏輯性。

10、爆管分析

當管網發生爆管時，系統能根據指定的事故發生位置，迅速確定關閉管線上閥門方案，分析出影響區域，并能生成受影響用戶報表，并能打印出相應停水通知單或關閥通知單等。若某個應關閥門無法關閉，還可制定出下一級關閥方案，并可將相關信息顯示在屏幕上。

11、搶險分析

管線系統根據指定的事故發生位置，能在一定范圍內查找某些管網附屬設施的情況，如某處著火，系統能查詢以該點為中心，100米為半徑范圍內消火栓的數量、具體位置等信息。

五 供水管網地理信息系統應用后取得的效果

1、系統將城市供水管網及地形圖以動態方式管理起來，可隨時對管網設備新增、修改、廢除，在數據庫中方便的維護；使系統的數據始終反映最新的現狀，從而為供水規劃、設計、施工等部門快捷地提供大量的信息，為決策提供可靠的依據。

2、地理定位快速準確，減少了現場勘測工作量；管網全局圖形數據信息準確，為規劃、設計提供了有力的支持，減少了設計、施工中的失誤，避免了不必要的經濟損失。

3、查看各類設備（管線、閥門、水表等）信息資料，對企業運行服務系統進行日常管理，準確、迅捷地為管理人員提供給水系統生產、維護中各種數據信息，使供水系統能安全運行，提高服務質量。

4、爆管事故分析把需要立即關閉的閥門查找出來，并打印出爆管地形圖、關閥列表供有關部門使用。為搶修人員迅速作業，贏得了時間，同時可大大降低水耗，樹立水司的良好形象。

5、系統可以把地圖、管網、數據、文字任意排版打印繪圖輸出。這大大方便了外業施工及管理。

六 結束語

供水管網地理信息系統的作用是顯而易見的，其中最能表現其效率的是利用計算機管理大量繁多的檔案、圖紙、數據，利于查詢和進行綜合性分析。在應用過程中其基礎數據的完整與準確，才能為管網的日常生產運行、管網維護、規劃設計、工程改造提供決策和服務。由于各種原因導致供水管網圖檔資料不全、不準，系統中的大量現狀數據需要在供水管網運行和生產過程中不斷收集完善，校正更新管網信息，不斷地提高系統數據準確度。

供水管網地理信息系統是一個不斷發展變化的系統，不僅要建立一個與之相適應的軟件和硬件系統,也要建立一個科學而規范的動態管理機制，隨時保證信息的完整、準確、現勢性強，才能保持其自身價值，具有生命及活力。供水管網地理信息系統體現了供水管理者的現代企業管理理念，打造先進的供水管網管理平臺，在實際工作中還有許多工作要進行不斷地摸索和創新。