城市地下管網信息系統研究與實現

孔超

摘 要：作為一種重要的城市基礎設施，城市地下管網對于城市的城市的發展非常重要，其主要用于輸送能源和傳輸信息。在城市發展的過程中地下管網越來越復雜，對其進行管理也具有越來越大的難度，這就需要積極研究城市地下管網信息系統。本文對城市地下管網信息系統的開發設計進行了簡要的研究，并分析了城市地下管網信息系統的具體實現。

關鍵詞：地下管網；信息系統；實現

一、城市地下管網信息系統的開發策略

（一）城市地下管網信息系統的功能

從上世紀80年代開始我國的各大城市，開始興建城市地下管網信息系統，并逐漸擴散到了中小城市，該系統應該具備以下幾個方面的功能。首先，由于城市地下管線均埋藏于地下，各地下管線均具有隱蔽性和集中性，因此城市地下管網信息系統也必須保障數據的準確性、可靠性和完整性。其次，城市地下管網應該具備綜合網絡分析能力，能夠對管網事故、最短路徑進行分析。第三，由于城市的實際需要，城市邊緣地區的管網密度較小，城市中心區域的管網密度較大，城市管網信息系統必須適應這種特點。最后，城市地下管網信息系統應該能夠銜接管網的成圖系統、測量系統和探查系統[1]。

（二）城市地下管網信息系統的設計

1、總體設計

城市地下管網信息系統總體上可以分為圖形輸出模塊、網絡服務模塊、空間分析模塊、查詢與統計模塊、圖形編輯模塊數據輸入模塊，各模塊下又有若干子模塊，負責不同的功能。

2、功能設計

（1）數據輸入模塊主要有兩種輸入系統，第一種輸入系統是運用數據導入功能，將野外測量的各管線坐標數據輸入系統，從而自動生成管網圖數據。第二種輸入系統是將分層后的.DXF管網圖數據輸入系統，生成管網圖。

（2）圖形編輯模塊具有鷹眼、圖層控制、地圖操作、地圖編輯的功能。能夠實時修改各種管線地理實體的圖形和屬性，通過地圖操作功能能夠進行平移、縮放和全圖顯示。系統的地圖漫游功能可以通過縮放平移來實現，系統可以對地圖進行快速的定位，用戶也可以對其信息進行快速的查詢。通過圖層控制則可以隱藏和顯示指定的圖層[2]。

（3）查詢和統計模塊具有空間統計和空間測量的功能，空間統計功能指的是系統能夠對各管線點和管線進行空間統計，并生成統計圖和統計數據表。空間測量功能又包括對矩形的周長和面積、圓形區域的周長和面積、折線的長度、點之間的距離進行量算，點擊地圖能夠運用GIS來獲取相應的屬性信息，然后還能對其進行定位，并對其屬性進行查詢瀏覽。

（4）空間分析模塊的功能包括三維顯示、事故分析、斷面分析、相交分析、緩沖區分析。三維顯示功能要考數據庫中的三維數據來實現，并立足于管網設備模型庫，將一定范圍內的管網地形圖和現實狀況顯示出來，并對其進行三維跟蹤。一旦發生管線事故，系統的事故分析功能能夠定位事故的方向，并將事故處理的預案提供給操作人員。斷面分析功能指的是可以生成多層管線的縱橫斷面圖，操作人員可以根據斷面圖查詢任意的管線信息。相交分析指的是系統能夠分析交叉的管線，并將交叉點的標高和坐標得出來。緩沖區分析功能指的是其能夠，針對地理要素生成一定的緩沖區，通過緩沖區能夠了解各地理要素的接近程度和空間鄰近性。管線斷面圖具有較小的縱坐標高程差值，為了保障斷面顯示的效果，必須使用不同的比例尺輸出，一般情況可以選擇1：100的垂直比例尺，1：200的水平比例尺。

（5）圖形輸出模塊的主要功能是輸出本系統的各種數據，使其成為直觀的報表和圖件等，供操作人員參考。

（6）網絡服務功能，包括圖形下載、數據查詢和數據瀏覽，用戶能夠對管網中的數據進行瀏覽和遠程查詢，根據實際需要，管線管理人員也可以下載相應的數據。

二、城市地下管網信息系統的實現

（一）建立地圖數據集

要實現城市地下管網信息各類功能，首先要將地圖數據集建立起來，再對管網圖和地形圖進行分層，形成地圖數據源，然后再對其進行有機的組合，形成能夠被讀取的文件。

（二）屬性查詢功能的實現

通過在地圖上對所需查詢的對象進行選擇，就可以立即得到其屬性信息。操作者還可以運用畫多邊形、畫圈、單擊的方式來對地圖對象進行選擇，此時就會彈出相應的屬性對話框，通過視圖的方式將查詢結果顯示出來，這種顯示方式更加清晰、直觀[3]。

（三）相交分析功能的實現

為了實現相交分析功能，應該立足于管線的不同類型，通過對管線段表和管線點進行查找，將管線相交點的點號、高程查找出來，相交點在目標管線和源目標管線上和其他兩個端點會產生相交點高程，交叉點之間的距離就是目標管線相交點和源目標管線相交點的高程差。此時要在數據庫中對交點的高程和坐標的計算數據進行存儲，然后再對數據庫進行操作，顯示相交分析的結果。

（四）斷面分析功能的實現

由于城市管網的設置具有一定的復雜性，一些管網可能會出現交叉的情況，這就需要使用斷面分析功能來了解任意截面上的管線交叉情況，實現空間可視化。其具體實現方式是選擇任意斷面位置將，斷面圖繪制出來，然后將管線的斷面尺寸和空間位置，以及管線間距、管線高程、管線材料等信息標出來，這樣就能使操作者對管線之間的空間關系進行全面的把握。

三、結語

城市管網要為城市輸送能源、傳輸信息，是城市發展的一項重要物質基礎。在城市化進程的過程中必須通過城市地下管網信息系統來提高對城市地下管網的管理效率和管理水平，通過各種功能來對層次復雜的城市地下管網進行清晰直觀的顯示，充分運用三維GIS可視化技術等先進技術，簡化城市地下管網的管理，提高系統的表現力，使職能部門能夠得到更加準確和客觀的城市管網數據，支持城市的管網管理、管網施工、管網設計和管網規劃。

參考文獻：

[1]曹國棟.城市地下管網安全性評價與修復研究[J].科技資訊.2011（20）.

[2]陳讓明，張俊峰.淺析城市地下管網的測量與管理[J].廣東科技.2011（24）.

[3]陳玉龍.基于VRGIS的校園地下管網信息管理系統建設[J].北京測繪.2016（01）.