GIS在物聯網技術的基礎設施管理信息系統中的應用

范嵩

摘要：基礎設施包括市政公用工程設施和公共生活服務設施等，它為社會生產和居民生活提供基礎的設施服務，是國民經濟不斷發展的基礎。GIS在物聯網技術的基礎設施管理信息系統中的應用，能夠實現空間數據的存儲、共享、采集、分析和制圖等，是目前基礎設施管理系統當中的一種重要的應用方式，對于提高基礎設施管理與維護的效率，具有積極作用。

關鍵詞：GIS；物聯網技術；基礎設施；管理系統

GIS是地理信息系統的簡稱，它負責對地理空間體位置等信息的采集、存儲、分析等，采用GIS以后，能夠增強基礎設施管理信息系統對數據的分析和存儲能力。該系統能夠對各項基礎設施的信息建庫存儲，并進行分析和處理。物聯網技術是一枚新型的技術，它通過射頻識別、紅外感應、定位系統等，將物品與互聯網結合起來，并進行信息的交換、對物品的管理、定位、識別等。物聯網的核心仍是互聯網。GIS與物聯網技術相結合，共同應用于基礎設施的管理系統當中，能夠改善管理信息系統的效率。筆者就GIS在物聯網技術的基礎設施管理系統中的應用進行分析。

一、利用GIS的基礎設施管理系統的結構

基礎設施的空間分布管理的要求與GIS的特點符合。以GIS為主的基礎設施管理系統，能夠圍繞基礎設施的需要，對管理的結構、內容等進行調整，以提高管理系統的有效性。GIS服務器作為該項管理系統的核心，它的主要功能之一就是管理和維護基礎設施數據庫，并為管理系統提供數據查詢、制圖、空間分析等服務。用戶還可以對管理系統當中GIS的操作進行調整，并對管理中的信息流進行維護。物聯網服務器的主要功能是對物品進行標簽，并對其信息進行存儲。當服務器接收到請求以后，可以將所需要的物品詳細信息反饋給用戶。客戶端系統是根據管理工作的需求而開發的。移動終端服務于野外調查和數據更新，具有一定的計算功能，能夠協助數據庫的維護與更新。

二、基礎設施管理系統中GIS的應用

（一）空間數據庫

利用GIS能夠對空間的數據庫進行設計。在數據結構設計方面，首先，將采集到的數據進行建庫儲存，儲存時采用集中的方式進行，為基礎設施管理系統的運行提供支持。在數據庫當中，設計者要對所有的基礎設施設計出合理的存儲空間位置，并根據目標間的拓撲關系對儲存的空間進行獨特設計。對于目標的屬性數據與電子標簽數據也要進行相應的存儲空間設計。

（二）空間查詢與空間分析

利用GIS在基礎設施管理當中設置空間查詢功能，用于對各類信息的綜合查詢。通過空間查詢，把握基礎設施之間的關系，提高管理制度的科學性。對于基礎設施管理系統當中的簡單查詢，用戶將查詢條件輸入以后即可進行，SQL語句用于相對復雜的查詢。SQL語句的應用能夠將多要素間的制約進行了解。同樣，通過電子標簽信息對相應的基礎設施或目標進行查詢。

從GIS目標之間空間關系中，進而進行空間分析，用戶可以獲取新的信息。GIS實現了從數據圖層中獲取信息，空間分析的數據分析與數據挖掘，為解決地理系統空間問題等提供了可靠的依據。空間分析的內容包括空間統計分析、疊加分析、網絡分析等，通過地理空間分析挖掘出更多的空間信息，方便用戶掌握地理空間模式。空間數據經過空間分析以后，能夠更加準確的表達出內在的含義，對于提高基礎設施管理系統對地理空間事件的預測能力、加強其控制能力等具有積極意義。利用GIS的空間分析功能，還能對設施的輻射范圍進行計算，并確定障礙，顯示最佳的線路連接等，對于基礎設施的布局與管理提供可以依靠的參考。

（三）專題制圖

通過所提供的數據，可以進行專題統計圖的制作，并為設施的管理與維護提供參考。利用GIS能夠提高基礎設施管理系統的制圖設計功能。系統所需要的施工作業圖、設施分布圖等，并可在制圖的過程中，調用數據庫的豐富資源進行制定，并按照統一的標準輸出制圖。至此，網絡發布的電子地圖便形成了。

（四）移動端系統與用戶管理

移動端系統為網絡應用系統提供數據服務，并實現數據共享，有助于根據基礎設施的分布情況建立有效的專用應用系統。通過無線網絡，也可在野外調查工作中進行數據的傳輸。

系統的服務器與工作人員所用的移動端系統是鏈接的，調查的數據可以通過無線連接傳輸到服務器。通過管理系統的服務器，可以對調查所得的數據進行監測，當數據通過檢測以后，便可以進入到數據庫，成為數據信息的一部分，進而可以被查詢、共享、傳輸等。根據工作的具體需要，可將數據制定成相應的統計報表，為調查工作的進行與管理提供方便。基礎設施管理信息系統也應該與商用數據庫管理系統相結合，綜合對用戶進行管理，提高了用戶管理的有效性。采用多用戶并發訪問機制，促進數據信息在多個空間的傳輸。采用密碼機制對合法用戶的權益進行保護，并有效避免非法用戶的惡意攻擊。

三、GIS在移動端的應用

移動設備的使用便于野外調查巡視工作的順利進行，方便了各基礎設施及目標之間的聯系和檢測，也為調查數據到數據庫之間的傳輸提供了方便。在移動端的應用當中，GIS可以進行如下利用：

（一）導航應用

利用GIS等制作的電子地圖，借助GPS能夠對用戶或者基礎設施的坐標進行判斷，能夠為野外調查作業提供較準確的導航。

（二）方便目標的選取與巡查

由于不同設施之間的空間距離較短，并且存在相互交錯的現象，這就需要對其進行明確的定位，而單純的GPS定位難以滿足。另外，地下管網的調查也需要GPS定位技術的支持。而采用與物聯網技術詳解和的基礎合適管理系統，能夠利用RFID對目標的標簽信息進行解讀，并在GIS數據庫中選取對應的目標設施，從而實現對目標設施的精確定位。同時，管理系統可以借助物聯網數據庫，對其技術設施或組成情況進行檢驗，確保數據庫信息與現場巡查結果的一致性。

（三）對設施目標數據進行實時監測

自動檢測功能是部分基礎設施常見的功能，移動設備在對這類基礎設施的標簽進行解讀的時候，可以設施中的監測數據進行讀取和處理，并通過無線設備傳輸到服務器，進行進一步的分析處理。RFID技術滿足了對數據的離線采集，大大提高了數據采集的效率。

（四）進程控制

技術設施管理系統的外業工作的配合與驗證，野外調查工作是一件繁瑣的事情，工作量很大，需要多名工作人員進行調查。但是，在調查的過程中，他們要分清已調查與未調查的基礎設施，避免重復調查或漏調查。這就顯示出了進程控制的重要性，通過調查工作人員的移動終端設備與管理系統服務器之間的鏈接，能夠將調查的數據盡快傳輸到服務器。通過服務器，可以將已經調查的信息再傳送到各個調查人員的移動終端設備，達到信息的共享，讓所有的工作人員都對工作的進程進行掌握，以提高野外調查工作的配合度與工作的效率。

四、客戶端管理系統

客戶端管理系統需要與用戶的需要相對應，并根據不同種類的需求建立不同種類的應用系統。下面將常用的幾種應用系統進行介紹。

（一）訪問GIS服務器

客戶訪問GIS服務器之后，能夠對GIS所具備的多種功能進行使用，例如：制圖功能、數據的查詢與分析功能等。

（二）維修與管護工作規劃

通過對GIS、物聯網數據庫所提供的數據資料進行綜合分析，工作人員能夠了解不同基礎設施的分布情況，并進行專題圖的制作。同時，通過數據庫的資料能夠對操作的任務進行全面把握，并制定出詳細的工作計劃、方案等，并繪制相應的圖標，以提高基礎設施維修和管護工作的有效性。

（三）訪問物聯網服務器

客戶端管理系統與物聯網服務器相連接，能夠對基礎設施的情況進行全面、具體、動態的了解，并對基礎設施的數據進行分類和綜合。工作人員根據系統所提供的數據能夠對需要維修的基礎設施進行把握，物聯網為基礎設施的維修、管理提供了較大的幫助，提高了管理維護工作的效率。

四、小結

總之，在物聯網技術的基礎設施管理信息系統中應用GIS，能夠改善管理系統的工作模式，提高管理系統對數據的采集、分析、制圖、共享、傳輸等效率，有助于提高工作人員野外考察、設施維護等工作的效率，還方便客戶對信息的查詢與共享等。GIS在物聯網技術的基礎設施管理信息系統中的應用方式多樣，是一種提高基礎設施管理系統效率的有效方式。

參考文獻：

[1]付金存，郭峰.城市基礎設施領域規制與競爭的互動演進及其分工協調[J]. 產業組織評論，2014（02）.

[2]呂華新，周學龍，周文，元利堅. 基于物聯網和GIS技術的自來水管線系統的設計與實現[J].測繪與空間地理信息，2014（10）.

[3]馬欣，趙武玉.基于物聯網、GIS、APP模式的集貿市場在用衡器監管探討[J].中國計量，2015（07）.

[4]李懷遠，蔡寅，侯志強.基于物聯網和GIS技術的智慧航道系統實現[J].天津航海，2015（02）.

[5]汪潔瓊，鄭祺.城市綠色基礎設施空間形態的GIS生態服務評價模型[J].風景園林，2015（07）.

[6]崔麗麗.基于GIS的大田節水灌溉智能控制物聯網應用系統研究[D].西安科技大學，2014.

（作者單位：北京財貿職業學院）