GIS技術在地下城市管網測繪中的應用

賈振濤

摘 要：城市地下管網系統具有規模大、范圍廣、管線種類繁多、空間分布復雜等特點，具有信息傳輸、能源輸送、污水排放等與人們生活息息相關的重要功能，是城市賴以生存和發展的物質基礎。分析了地下管網系統的建立，探討了GIS技術（地理信息技術）對測繪技術發展的推動作用，指出了該系統的缺點，并展望了GIS技術在地下管網系統中的應用前景，以期促進地下管網系統向著現代化、智能化的方向發展。

關鍵詞：基礎設施；地下管網；地理信息技術；系統建立

中圖分類號：TU990.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.156

地下管網是城市的生命線，不停地為大量的建筑物輸送著能源和資源，對人類的活動起著重要的支撐作用。傳統的城市地下管線二維管理模式已無法滿足人們對地下管網以及管線大數據信息的分析、表達、應用的實際需要。然而，在地下管網測繪中運用GIS技術能實現城市地下管網的管理系統從最初的二維可視化轉變到三維地下管線的展示、運維和更新等，從而有效提高城市建設的效率。本文介紹了地下管網系統的特點，在研究、分析地下管網系統建立的基礎上，探討了GIS技術對測繪技術的發展起到的推動作用，論述了該系統應實現的目標和系統建設中應注意的問題。

1 地下管網系統的特點

1.1 跨部門數據融合

地下管線及其附屬設施是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。各管線行業主管部門和權屬單位應建立完善專業管線信息系統，整合各行業和權屬單位的管線信息數據，建立地下管線信息管理系統和動態管理更新機制，從而為城市地下空間利用和城市發展提供有力的技術支持。地下管網系統涵蓋城市市政設施涉及到的各部門的數據，主要地下管網數據包括燃氣、熱力、給水、雨水、污水、電力、路燈和通訊信息等。

地下管網系統可對不同管網信息進行統一管理，賦予其不同的屬性，并在同一系統下對各類管網進行區分和關聯，從而科學、統籌地管理整個城市地下空間。

1.2 數據更新與維護

地下管網系統需要長期進行管理工作，因此，保證系統數據的即時更新、維護系統數據的時效性是城市正常運行的基礎。系統內各類管網的管理和維護部門應主動承擔數據更新工作，及時提供竣工資料。由于測繪行業具有的特點，多采用CAD軟件制作測繪圖。因此，該系統應提供相應的數據轉換接口，在更新職能部門測繪數據的同時將數據導入GIS系統，從而實現對城市管網數據庫的動態更新和維護。

1.3 隱患排查

地下管網系統具備數據庫管理和空間分析功能，可通過相應的拓撲檢查、智能管理等系統主動排查管網現存在的問題。比如，對于地下管網系統中的給排水而言，應對水壓、水體流量和流速等數據的監測，并對可能出現的管道爆裂等問題進行排查。如果已經存在管網問題，則可通過系統綜合監測管網，并結合快速查詢和空間分析，動態顯示管網中受影響的部分，從而為城市地下管網的防災減災工作提供決策支持。

1.4 數據共享

智慧城市的主要功能之一便是通過網絡實現城市數據的共享和信息流動。城市規劃與市政建設需要公眾參與，地下管網系統可通過WebGIS發布信息，公開地下管網數據。

2 地下管網系統的建立

2.1 開發環境

系統開發工具為VS2008、ArcEngine 9.3，數據庫管理軟件為Oracle，Web服務器為MS IIS，地圖服務器為ArcIMS 9.3、ArcSDE 9.3。

2.2 系統的體系結構

系統體系結構一般采用較為常用的、標準的數據層、業務邏輯層和應用，如圖1所示。

數據層存儲、管理城市地下管網中的數據，包括地形、地質、行政區域的劃分等方面的數據，具有數據錄入、編輯、查詢、檢索和顯示等功能；業務邏輯層通過GIS系統對空間數據進行存取、顯示和操作；應用層可實現系統的網絡化，滿足市政系統內部管理和外部公眾參與的需求。

2.3 地下管網系統數據庫的建立

地下管網系統數據庫的建立分為4步，即管網竣工驗收、竣工測量、資料搜集和后期的數據更新維護等，如圖2所示。

地下管網系統數據庫基于Oracle，屬于功能穩定的大型數據庫管理系統，具備非常強大的應用開發能力，且能與ArcSDE交互，并能錄入、管理地下管網系統所需的各類數據，存儲各類別的索引對象，如表1所示。

此外，還應統一城市地下管網數據的分類標準、坐標系統和格式。

2.4 系統功能的實現

基于GIS技術的管網系統是對基于CAD的管網系統的一次跨時代的飛躍，在線路管理、圖紙繪制、可視化操作、數據處理等方面均有較大的改進，并促進了測繪行業和市政工程的發展，為建設智慧城市提供了數據基礎和系統構架基礎。本文研究的城市地下管網系統具有可視化操作、管線定位查詢、管線信息查詢和數據統計等功能。從應用功能的角度看，該系統具有查詢統計、事故搶修、隱患管理、應急搶救、城市管理信息發布等功能。

3 應注意的問題和改進方向

3.1 系統開發中應注意的問題

3.1.1 部門融合

目前，地下管網系統內部涉及多個職能部門，彼此分屬不同的平臺，且交流較少；在地下管網系統外部，地下管網與地面管理的職能部門更加缺乏溝通和交流。

3.1.2 數據保密

由于城市管網信息涉及國家機密，因此，在數據傳輸時，應注意對數據公開程度的把控，防止因機密數據泄露而造成損失。

3.1.3 數據的信息化程度

目前，各職能部門的技術能力參差不齊，但整體的管網數據仍以紙質版保存，數據的信息化程度較低，且技術人員的數量較少。此外，受建設年代的影響，部分管線的屬性統計不完全，亟需補充測繪和調研。

3.2 系統的發展方向

在城市管網管理中引入GIS系統平臺，是建設智慧城市的必然要求。目前，地下管網系統的建立已經取得了一定的成果，在各方面都起到了較大的作用，尤其是在數據管理、可視化顯示和網絡信息平臺等方面的應用較為廣泛。但在深度應用方面，尤其是在智能管網方面的進展較慢。未來，地下管網系統應提升數據和平臺的安全性，并研發更多的智能化技術，從而為管道隱患預警、智能化管理、應急救助等方面提供技術支持。

4 結束語

綜上所述，在城市管網管理中引入GIS技術是我國發展的必然趨勢，相關技術人員應利用GIS技術建立實用、先進、高效和可靠的地下管網測繪系統，從而實現地下管網系統的現代化、智能化，促進測繪行業和市政工程的發展，滿足城市管線管理人員和技術專業人員在規劃設計、方案設計、施工圖設計等不同階段的技術需求。

參考文獻

[1]李騫.基于GIS的城市綜合管網信息系統設計與實現[D].青島：山東科技大學，2014.

[2]高揚.基于GIS的城市綜合地下管線三維信息系統的設計和實現[J].城市建設理論研究（電子版），2013（01）.

〔編輯：張思楠〕