基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)與研究

張賀

摘 要 城市智能管網(wǎng)可以采用先進(jìn)的傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確探測(cè)、定位地下管線等目標(biāo)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知城市管網(wǎng)的建設(shè)情況，構(gòu)建一個(gè)全信息化的智能管網(wǎng)。WebGIS是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，可以將衛(wèi)星采集到的建筑物信息部署到智能管網(wǎng)管理系統(tǒng)中，這樣就可以從傳統(tǒng)的平面模式轉(zhuǎn)換到文字展示、圖像標(biāo)注、3D管網(wǎng)交互的模式，極大地提高了智能管網(wǎng)的可用性，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)管網(wǎng)異常的時(shí)候可以及時(shí)預(yù)警和處置，確保城市安全健康運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 WebGIS；智能管網(wǎng)；虛擬現(xiàn)實(shí)；三維建模

中圖分類(lèi)號(hào) TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）08-0071-02

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的人匯集到城市，所以城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)非常重要，大型商超、高層住宅、工業(yè)生產(chǎn)、民用消費(fèi)等都需要通過(guò)管道供水和排水，因此，城市地下管線處于一個(gè)非常重要的地位。城市管網(wǎng)是城市交通、民生等建設(shè)的基礎(chǔ)，也是城市安全高效運(yùn)行的生命線，管網(wǎng)運(yùn)行是否安全可靠、平穩(wěn)高效等關(guān)系到城市環(huán)境健康發(fā)展，加強(qiáng)城市地線管網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為全球性趨勢(shì)。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，城市地下管網(wǎng)信息化已經(jīng)成為城市發(fā)展的重要研究課題，許多城市建立了不同規(guī)模和用途的管網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能管網(wǎng)建設(shè)，積累了豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

我國(guó)城市管網(wǎng)建設(shè)采用計(jì)算機(jī)的時(shí)間較短，智能管網(wǎng)建設(shè)尚處于起步階段，因此，引入先進(jìn)的WebGIS技術(shù)可以精準(zhǔn)獲取地理信息，將這些地理信息的坐標(biāo)、附近建筑等標(biāo)識(shí)出來(lái)，為智能管網(wǎng)建設(shè)提供信息基礎(chǔ)。

1 基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用

城市管網(wǎng)是一個(gè)城市安全運(yùn)行的生命線，城市管道建設(shè)中面臨著許多威脅，比如第三方開(kāi)挖、機(jī)械故障、管道腐蝕、控制系統(tǒng)失靈等。因此，智能管網(wǎng)建設(shè)需要采用標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和共享化的計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是WebGIS技術(shù)，可以將管網(wǎng)建設(shè)的主動(dòng)脈、交通路網(wǎng)等集成在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市管網(wǎng)的精確探測(cè)和地下標(biāo)識(shí)。基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，需要將智能管網(wǎng)的信息、計(jì)算機(jī)信息集成在一起，開(kāi)發(fā)一個(gè)直觀化、形象化、共享化和數(shù)字化的軟件，并且利用云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)操作和管理。具體地，基于WebGIS的智能管網(wǎng)可以劃分為3個(gè)層次，分別是表示層、邏輯業(yè)務(wù)處理層和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理層，自頂向下將系統(tǒng)進(jìn)行劃分，如圖1所示。

智能管網(wǎng)采用WebGIS技術(shù)，可以構(gòu)建一種先進(jìn)的業(yè)務(wù)處理模式，將空間地圖信息和3D管網(wǎng)模型集成在一起，利用先進(jìn)的JavaBean數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件，調(diào)用數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)通信服務(wù)。目前，WebGIS訪問(wèn)采用中間件Java？Server技術(shù)，并且可以合成GIS操作模塊，管理各個(gè)不同的計(jì)算平臺(tái)之間交互操作內(nèi)容，智能管網(wǎng)系統(tǒng)采用的中間件為ArcIMS。ArcIMS中間件可以實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端、服務(wù)器端的通訊處理操作，把Web瀏覽器、 Servlets服務(wù)引擎、ArcIMS應(yīng)用服務(wù)連接器、應(yīng)用服務(wù)器和ArcIMS監(jiān)控器集成在一起，其中連接器包括5種，分別是Java程序連接器、ActiveX連接器和JSP連接器，這些連接器可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的服務(wù)處理，并且確保地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用用戶(hù)之間的負(fù)載均衡，同時(shí)ArcIMS中間件利用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)編程，并且能夠作為一個(gè)后臺(tái)程序進(jìn)行運(yùn)行，為用戶(hù)提供一個(gè)追蹤地圖服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖組件目錄的查詢(xún)、定位和鏈接，ArcIMS應(yīng)用服務(wù)器正是在這種信息的基礎(chǔ)上，合理分配空間服務(wù)器的，多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器可以同時(shí)和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行通信。智能管網(wǎng)可以利用虛擬技術(shù)提供一個(gè)強(qiáng)大的管理機(jī)制，將系統(tǒng)保存在一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域能夠供多用戶(hù)并發(fā)訪問(wèn)，按照用戶(hù)的訪問(wèn)調(diào)度系統(tǒng)，共享硬件資源，提高了系統(tǒng)并發(fā)性、資源利用率，同時(shí)可以將智能管網(wǎng)數(shù)據(jù)部署在較小的存儲(chǔ)空間中，根據(jù)軟件配置模式和用戶(hù)訪問(wèn)頻次，定期地調(diào)換硬件平臺(tái)的使用程序，為用戶(hù)提供最高的并發(fā)服務(wù)，多個(gè)用戶(hù)能夠同時(shí)共享CPU、帶寬資源和云平臺(tái)。

2 基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

基于WebGIS的智能管網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)非常多，比如GIS技術(shù)、3D建模技術(shù)、GPS技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

1）GIS技術(shù)。GIS（地理信息系統(tǒng)）是一門(mén)新型的空間分析技術(shù)，已經(jīng)在空間資源環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用。GIS技術(shù)可以有效地將地理空間劃分為多個(gè)屬性信息，對(duì)環(huán)境資源進(jìn)行快速的管理，便于地理操作人員使用，動(dòng)態(tài)地采集、傳輸和共享空間信息資源，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控資源環(huán)境變化。

2）3D建模。智能管網(wǎng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)、圖像處理技術(shù)實(shí)時(shí)繪制圖像，以便將實(shí)體目標(biāo)模型快速化渲染出來(lái)，并提供給用戶(hù)瀏覽。因此，智能管網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中嵌入了3D建模繪圖功能，先進(jìn)的繪圖管理功能能夠支持3D繪圖，并且有效支持圖像的旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、縮放等圖片操作，降低互聯(lián)網(wǎng)的傳輸帶寬占用率，提升了圖片的顯示精確度。

3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)（Visual？Reality，VR）是一種集成性的計(jì)算機(jī)技術(shù)，其綜合了圖形圖像處理、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、多媒體、人機(jī)交互、仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等多種技術(shù)，為人們提供一個(gè)具有較強(qiáng)沉浸感、模擬真實(shí)環(huán)境的虛擬世界。智能管網(wǎng)開(kāi)發(fā)中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)為管理人員提供一種新型人機(jī)接口，可以使參與者沉浸于計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界，同時(shí)還可以為用戶(hù)提供一種與虛擬世界通信的手段，在用戶(hù)操作虛擬世界的三維物體模型對(duì)象時(shí)，該對(duì)象可以對(duì)用戶(hù)的操作作出實(shí)時(shí)的？反應(yīng)。

3 結(jié)論

智能管網(wǎng)建設(shè)采用先進(jìn)的WebGIS技術(shù)，可以將地理空間模型與管網(wǎng)線路集成在一起，生成一個(gè)虛擬的展示系統(tǒng)提供給用戶(hù)，構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)化、動(dòng)態(tài)化、可視化的服務(wù)模式，幫助城市管網(wǎng)建設(shè)、管理、維護(hù)部門(mén)進(jìn)行決策，具有重要的作用和意義。

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