基于ArcGIS平臺的燃氣管網地理信息系統實現方法

駱耀源，劉合良

(廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東廣州 511400）

基于ArcGIS平臺的燃氣管網地理信息系統實現方法

駱耀源，劉合良

(廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東廣州 511400）

一、引 言

燃氣管網是一個縱橫交錯的網絡，具有復雜的空間和非空間屬性，其圖紙和設備資料繁多。在傳統工作方式中，由于各種原因，圖檔的更新和歸檔不能做到迅速及時，屬性數據的采集、存儲也不能跟上發展的需要，數據無法綜合利用，導致燃氣輸配調度、指揮、決策缺乏科學、及時、有效的支持?；谝陨显?，對旨在提高管理、決策、服務水平，創造良好經濟效益和社會效益的燃氣公司而言，燃氣管網GIS系統的建設可謂勢在必行。

中海達公司結合燃氣管網輸配業務特點，通過ArcGIS二次開發平臺，基于GIS技術、計算機網絡技術、通信技術、數據庫技術構建燃氣管網GIS系統，提供燃氣管網數據采集、錄入、維護、業務應用、決策支持一體化平臺，具體目標如下：建立燃氣管網地理信息數據庫，含基礎地形數據、燃氣管網要素數據、管網設施屬性數據、管網設施維護數據等；可方便地對管網數據進行綜合查詢、統計、分析及輸出；提供管網應急搶修輔助決策支持，可生成應急預案；可與燃氣公司其他信息系統(SCADA、客戶服務系統、收費系統）集成應用。

二、設計方案

1.建設模式——框架為基、業務為主

系統平臺的建設應當采?。骸爸贫ㄒ幏定D――搭建框架―――業務開發―――集成”的模式，其中以“制定規范、搭建框架”最為重要。

2.系統總體框架

燃氣管網地理信息系統是一個包含多層架構的復雜系統，按照企業發展和管理現代化要求，采用先進的計算機技術和網絡通信技術，利用現有的網絡通信設施，初步構成系統的總體框架(如圖1所示）。整個框架覆蓋燃氣公司內部的各個單位和部門，成為信息資源匯集、發布、交流和共享的基礎設施和各類燃氣設施管理應用的運行平臺，為市政建設和管理提供輔助決策、咨詢服務，也為社會公眾參與提供便捷、高效的現代化載體。該框架參照國家傳感網絡標準工作組的建議，將整體劃分為感知層、網絡層、應用層3個層次。

1）感知層：利用RFID、傳感器、傳感網絡等技術實現對象的識別、數據采集、消息通信。

2）網絡層：融合現有互聯網、移動通信網絡、電子政務網以實現數據的遠距離傳輸，同時對數據進行存儲和管理。

3）應用層：利用定制的行業應用決策支持模型，以及數據挖掘、人工智能、中間件等技術，實現物聯網與燃氣行業的管理需求深度融合。

圖1 系統總體框架

三、系統功能模塊設計

1.空間數據庫邏輯結構設計

空間數據涉及地理基礎數據、專題數據及元數據，結合業主數據狀態及業務功能，經過綜合分析，將空間數據按照數據類型分為5大類型數據庫，每一大類型數據庫按照數據內容和數據特點組織成不同的要素集及圖層，空間數據庫的劃分如下：

1）基礎地形數據庫。基礎地形數據是非常重要的基礎數據，是整個系統數據的基礎空間位置參照，包括居民地、工礦及附屬設施、交通及附屬設施、水系及附屬設施、地質地貌、植被、境界7大類。

2）燃氣管網數據庫。燃氣管網數據是整個系統的核心數據圖層之一。它們不僅要體現各種空間要素的空間位置信息，而且要可以查詢到某一個空間對象的對應屬性信息，包括：高壓A管、高壓B管、次高壓A管、次高壓B管、中壓A管、中壓B管、低壓管、引入管、閥門、檢查井、調壓站、凝水缸、調壓設備、立管點、陰極保護站、犧牲陽極、戶表、套管、瓶裝罐站、氣源、節點(鋼塑轉換、絕緣接頭、三通等）。

3）元數據庫。元數據是用來描述數據的數據，主要包括對數據集的描述，對各項數據來源、數據所有者及數據序代(數據生產歷史）等的說明。通過元數據可以檢索訪問數據庫，可以有效地利用計算機的系統資源，提高系統的效率。因此，建立有效的元數據存儲體系在整個數據庫建設中占有重要的位置。

2.燃氣GIS成圖子系統

系統為C/S模式，即桌面系統，主要功能為燃氣管網設施的成圖、出圖及輔助設計方面的應用。該系統通過計算機對燃氣設施普查結果的圖形數據和屬性數據快速入庫，實現城市燃氣管網數據分層、分區顯示、輸出、查詢、編輯，并具備空間數據的多版本管理及多用戶并發地圖維護操作等功能；建立統一的數據庫，在業務管理系統間實現數據共享，為應用部門提供及時、準確、全面的有關燃氣設施信息；可以定制用戶應用子系統及地圖圖層的展現樣式，并可以對地圖區域、系統菜單及窗口按鍵進行權限控制，實現多種方式進行統計分析，并輸出報表和專題地圖；實現對城市燃氣設施的計算機輔助管理，為相關部門提供管理和決策依據及輔助手段；為城市燃氣管網規劃、運行管理、實時監測等提供先進的信息化平臺，使城市燃氣管網設施規劃、建設與管理實現一個質的飛躍，如圖2所示。

圖2 燃氣GIS成圖子系統功能模塊

3.燃氣GIS綜合管理子系統

系統為B/S模式，主要功能為WebGIS方面的GIS應用、業務操作及已建系統信息的集成應用。

燃氣GIS綜合管理子系統是由各種數據服務、功能服務集成的WebGIS應用系統，實現了各種WebGIS專題的展示、查詢、分析、統計等功能，并且能夠以多種方式實現與業務系統的無縫集成展示。系統支持各種OGC標準服務，支持多點節點地圖服務，基于動態地圖和靜態地圖服務設計，能夠實現快速瀏覽，簡單易用，有良好的用戶體驗效果；能夠實現基于GIS系統的燃氣設施的展示、燃氣設施的在線監控、監控預警、動態監管以及服務評價等功能，如圖3所示。

圖3 燃氣GIS綜合管理子系統功能模塊

4.燃氣移動GIS子系統

系統為M/S模式，適用于作業現場及移動辦公使用，應用人員可通過3G網絡連接公司服務器，進行在線燃氣管網設施信息的查詢及相關業務應用，實現燃氣管線巡檢、隱患現場實時上報、施工監護、設備檢查維護等功能。

四、結束語

中海達基于ArcGIS平臺的燃氣管網地理信息系統，使得各業務系統打破以往“各自為政”的運行模式，將以往的一座座“信息孤島”有機地組合起來，從數據到功能實現了完全的資源共享和應用集成，加強了GIS在燃氣管網科學管理中的作用，實現了GIS“四化”的建設：專業化、集成化、Web化、移動化，從而達到燃氣管網精細化管理的目標。

(本專欄由中海達和本刊編輯部共同主辦）