GIS技術下高校基礎設施管理系統的建設與應用*

楊丹丹，杜建會

（江南大學 房產管理處、基建處，江蘇 無錫 214122）

一、引言

校園基礎設施是為教學和生活等提供公共服務的物質工程設施，是學校正常運行和健康發展的物質基礎，是學校安全與繁榮的根基。[1]當前，高校基礎設施管理廣泛采用傳統的紙質檔案管理方式，以圖表、文字記錄、工程移交資料為主。現場監管為不定期查看、現場處理、應急處置等，存在管理手段不先進、管理體制不健全等問題。[2]

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）是管理和分析地理空間數據的交互式平臺，是以地理信息采集為基礎、以數據庫作為數據存儲和使用的數據源、以計算機為平臺的全球空間分析即時技術。[3]其基礎思想從測繪學和地理學演變而來，其中，作為其重要技術要素的計算機在歷經技術革新后，使GIS技術逐漸由地籍數據庫和土地信息系統互相融合的空間信息體系，發展成為具有較大規模的信息管理系統。[4]GIS的一大特點是能將研究要素直觀展示在地圖上，這一有別于傳統圖表的分析方式使其由最初的在地理環境、國土資源等領域的應用逐漸拓展到土地資源規劃[5]、物流運輸[6]、環境整治[7]等領域中。

將GIS與高校后勤管理工作融合，許多高校進行了一些實踐，吳薇介紹了GIS應用于南京師范大學校園地下管線信息系統的情況；[8]孟凡欽[9]、容善華[10]提出了GIS在高校房屋管理中的應用。但存在著一些不足：①偏重地下管線數據的管理，缺少地上基礎設施的信息，而地上信息是校園設施管理必不可少的組成部分；②單一功能的管理系統缺少信息交互，從而無法支持綜合決策。因此，依托GIS技術建立一個統一的設施管理平臺，在基礎設施的運維層、管理層、戰略決策層提供支撐，是具有現實意義的研究課題。

二、校園基礎設施管理系統建設

1.總體目標與遵循的原則

校園基礎設施數字化管理系統的總體目標是以地理信息系統為基礎平臺，形成多級管理網絡。對復雜、多源的管線數據和空間設施數據進行規范化、數字化管理，保證數據的現勢性、可用性，為校園規劃、建設、管理提供信息資源和技術平臺。其設計方案遵循的原則如下：

（1）標準化。在數據建庫過程中，制定科學合理、切實可行、方便好用的技術標準與規范，促進數據生產、更新、分發、應用和共享。

（2）開放性。面向地理空間信息的發布、交換、更新和共享，能夠方便地為各種應用系統提供動態信息支持。

（3）先進性在開發平臺選用及體系構建上體現國際最新技術，不僅是現階段成熟的先進產品，而且是國際同類產品的主流，符合今后的發展方向。

（4）可擴展性。項目建設要充分考慮將來的擴充，在原系統中增加功能模塊或擴充數據庫結構等，不會對原系統作較大的改動，最大限度地保護已有的數據資源、保證系統穩定運行。同時，在設計時還要考慮預留擴充接口，以適應新類型的圖形數據和屬性數據的管理要求，以及未來應用平臺和業務系統對基礎設施數據庫應用的要求。

2.系統建設

江南大學校園基礎設施數字化管理系統的建設由三部分組成。

（1）數據標準建設

對數據的管理需要以數據標準的建立為前提。在參考已有的國家、行業和地方的標準、規范與規程的基礎上，結合實際管理需求，制定出數據標準——《江南大學地下管線信息數據標準》、《江南大學基礎設施數據標準》。

（2）數據探測與建庫

數據是系統的靈魂，準確性與完備性兼具。數據的探測采用內業外業一體化工藝流程，以電磁法、電磁波法為技術手段，具體探測對象為全校3250畝地上與地下空間。探測工作包括：①探測各類管線（包括給水、排水、燃氣、強電、弱電、通訊等）的走向、埋深、材質、管徑、閘閥井、表及特征點（包括起點、終點、分支點、轉折點等）的坐標。②繪制1:500校園電子地形圖。③采集整理基礎設施數據。測得水電氣等16類地下管線578公里。整理得到基礎設施數據：路燈5426只、電梯62臺、變電所32座、水泵房（站）11座、道路33條、長度25公里、橋梁33座、水域416.7畝、綠地1280畝、停車場26207平方米。完成給水、排水、燃氣、路燈、供電、通訊等各類銘牌、標志樁安裝11453個。探測的同時聘請有相似項目經歷的監理單位對探測任務履行、探測作業及探測成果的全過程監理。最終形成的地形及管線綜合分布圖形數據庫成果作為平臺的數據源。

（3）平臺建設

平臺建設采用Oracle結合ArcSDE存儲和管理基礎設施空間數據，以ARCGIS作為圖形平臺，采用C/S（Client/Server）、B/S（Browser/Server）混合模式。 系統基于目前國際上先進的SOA（Service-Oriented Architecture）架構進行搭建，保證后期的擴展能力。[11]實現了監理成圖系統、綜合應用系統、Web端展示系統三大子系統（見圖1）。

監理成圖子系統。通過對數據在入庫前進行數據檢查和數據成圖后的圖面檢查，確保入庫數據的準確性。

綜合應用子系統。采用C/S架構，主要用于實現兩個目標：管理基礎設施數據庫，實現基礎設施信息的查詢、統計、分析、編輯、輸出、更新以及備份與恢復等功能。

Web端展示子系統。采用B/S架構，主要對基礎設施數據進行查詢統計及應用分析。包括基礎設施數據的信息查詢、數據統計、空間分析、應急分析等模塊。

圖1 系統功能、運行邏輯關系圖

三、實施效果

1.良性的設施信息交互機制

系統的建設是江南大學后勤保障系統“條指導、塊管理，條塊結合[12]”模式的探索與實踐。以往“塊”上的后勤管理處各中心調取各類設施基礎圖紙及臺賬資料時，需要求助于條線部門，效率較低；部分陳舊的設施資料存在缺失或準確度較低等問題，給查找、維護帶來困難。由條線部門牽頭建設的基礎設施管理系統綜合了各中心相關的設施數據，“塊”上的后勤管理處各中心在參加系統使用方法的培訓后，只要通過登錄系統動動手指就能實現信息的查閱，并能實現斷面分析、爆管分析等決策支持功能，在提高調取速度的同時也提高了信息結果的實用度，從而保證維修施工項目更好更快地完成。

2.設施改造規劃管理

立足于校園地圖的基礎設施查詢統計功能，可實現設施臺賬資料的可視化，有助于合理測算設施改造工作量，從而制訂資金支出計劃。2016年，江南大學進行校園基礎設施修繕及改造項目申報。申報過程中項目工作量的統計及申報經費的測算是關鍵問題。利用GIS系統，全面了解了全校路燈分布情況、各類不同區域路燈的數量情況、各類路燈的建設年代，綜合上述設施現狀再結合一定的策略形成了一套完整詳實的路燈使用及更換中長期計劃。目前路燈更新改造項目正在穩步推進，在師生中獲得了好評。

3.設施運維的精細管理

校園內設施數量繁多且分散，給日常運行維護造成不便。每一個閥門井、路燈均張貼帶有編號的銘牌，銘牌編號具有唯一性。報修時，報修人只要記錄銘牌編號，維修人員即可在系統查詢后準確定位，從而實現精準維修。另外，帶有銘牌標記的現場設施也是一個重要的參照物，方便維修現場的管線定位。

電梯作為重要的垂直交通工具一旦發生困人故障，若處理不當會產生不可估量的損失。在對供電線路進行停電檢修之前，可以對其進行供電應急分析，分析結果以地圖標注形式顯示出受其影響的電梯（見圖2），直接點擊標注位置查詢電梯屬性獲取樓宇管理員聯系方式，從而及時通知到樓宇管理人員做出提前關停電梯的處置，避免了在突然斷電時的困人故障發生。

圖2 線路故障所影響電梯顯示

4.水文數據的實時監測管理

江南大學地處太湖流域，校區河網密布，以往雨季到來時校內低洼地帶常有內澇發生。通過監測設備的安裝與集成，實現了對校園內重點流域的水位實時在線監測，圖3為實時水位顯示及歷史水位查詢界面。安裝于現場的監測儀表監測水位并上傳至系統，當水位超過設定的閾值時，系統便會自動進行判斷與處理，然后通過告警機制及時將信息以系統界面形式提示給運維及管理人員，以便提前做好準備及防范工作，保護學校資產不受影響，從而維護校園穩定秩序。

圖3 實時水位顯示及歷史水位查詢界面

四、結束語

加強基礎設施管理是高校工作的重點之一。江南大學以GIS技術為依托建立的基礎設施數字化管理系統提高了學校基礎設施信息化管理水平，促進學校精細化管理；保障學校設施管理高效率、高質量運轉；為學校設施規劃、建設、管理決策和緊急事故處理提供依據。

系統從2015年建成使用至今，也發現了不足：系統數據的現勢性逐漸變差。系統數據的更新依賴外單位的測繪，而測繪周期為一年左右，當頻繁的零星改造行為發生后，無法及時測繪做到數據的更新。未來可從制度建設與技術創新上同時入手進行改善。[13]