GIS在城區防汛排水泵站智能可視化管理系統中的應用研究

張金城

（天津泰達市政有限公司，天津 300457）

排水泵站（下文簡稱泵站）是城市防汛排澇系統的重要組成部分，也是城市的重要基礎設施。在防止城市發生洪澇災害方面發揮著不可替代的作用。一個高效的防汛排水泵站能夠及時通過管道排出積水，從而保障了城市的健康發展與平穩運轉。近些年來，由于我國城市化進程的持續推進，城市化率越來越高，城市規模也越來越大，泵站的建設數量也隨之增長。在保障城市免受水害的同時，也逐漸暴露出一些問題，雖然在很多城市的泵站都通過智能管理系統進行管理，但是仍有很多泵站沒有運用統一的運行數據分析方法進行泵站的運行數據管理，各個泵站的運行數據記錄的格式不一致，造成泵站運營效率較低，運營信息更新滯后，導致泵站難以發揮正常的作用[1]；此外，還有部分泵站的運行時間較長，而它們又承擔著重要的排水任務，對這類泵站的管理也需要加強。因此，城區防汛排水泵站的建設與管理應該保持步調一致。如何提高城區防汛排水泵站的智能化水平，已經成為當前市政工程建設領域中的一個研究熱點，受到了越來越多專家和學者的重點關注。

1 基于GIS的城區防汛排水泵站智能可視化管理系統

1.1 系統的數據庫結構

城區防汛排水泵站在日常運行中會產生種類多樣、復雜多變的運行數據。在GIS城區防汛排水泵站可視化管理系統中，其數據庫不僅要包括泵站中種類多樣的基礎運行數據（如泵站的地形圖、衛星圖像、DEM等），還要包括城市各個泵站的空間與屬性的數據[2]。只有對所有數據進行集成化管理，才能實現對泵站的數據可視化顯示、查詢和分析，并為泵站的規劃設計與運行提供全面而詳細的數據支撐。

智能可視化管理系統的數據庫結構由兩部分構成，分別為空間數據庫和屬性數據庫。其中，空間數據庫用來儲存泵站的空間數據及地質、地形數據；屬性數據庫用來儲存泵站內所有機電設備的基本屬性數據和相關參數數據。這種結構的數據庫為智能可視化系統的建立提供了一個全面而詳細的數據體系，滿足了泵站對運行數據進行在線顯示、實時查詢與管理等多方面的管理需求。在建立數據庫的過程中主要依靠現有的泵站GIS數據、Excel數據、CAD數據等，通過不同的數據標準化處理方法，建立泵站運行數據庫，從而實現泵站運行數據的智能化、可視化、科學化管理。

數據庫是智能可視化系統正常運行的基礎，以此為基礎，系統平臺可根據泵站運行管理的實際需求進一步擴展站名查詢、泵站運行設備屬性查詢、泵站運行狀態查詢等功能，可進行在線快速檢索查詢，查詢結果以直觀地圖或圖表的方式進行顯示。

1.2 泵站GIS數據的標準化及導入/導出

泵站GIS數據的標準化與數據的導入/導出，是實現泵站運行數據智能可視化管理的關鍵環節。對于不同類型的數據，需要采用不同的標準化方法進行處理，并通過統一的數據接口發送到系統平臺。系統可接收Shape-File格式、Excel格式及CAD格式的數據。用戶首先需要對不同類型的數據進行標準化，然后建立對應的數據映射關系[3]，在系統平臺中即可執行數據的導入，并自動建立泵站設施設備之間的拓撲關系。

1.3 泵站GIS數據的校驗與修正

泵站數據的完整性、有效性不僅關系著泵站的正常運行，同時，也關系著泵站運行數據的后期利用。因此，建立一個高效的數據校驗機制也是泵站智能可視化系統的重要內容。

系統平臺為數據的完整性、有效性與常見的數據錯誤提供了基本的檢查與校驗功能。首先，完整性校驗功能能夠對系統中GIS數據的必填內容進行快速檢查，保證了數據的完整性；其次，為了保證數據的有效性，泵站、管線的位置與數值型數據都要在預設的正常范圍之內，對于正常范圍之外的數據進行自動篩選；最后，系統會根據預設的拓撲規則對泵站與上下游之間的合理性進行自動判斷。

2 基于GIS的城區防汛排水泵站智能可視化管理系統的應用策略

GIS泵站智能可視化系統的功能模塊主要包括：泵站的屬性查詢模塊、泵站運行消息通知模塊、圖形顯示模塊、泵站運行數據下載模塊、地圖工具模塊、后臺管理模塊。

（1）泵站的屬性查詢模塊：在該模塊中，泵站的屬性數據能夠通過多種方式顯示出來。第一，可在地圖上顯示。操作人員通過鼠標點擊地圖上的某個標注點，就會出現一個下拉列表，在下拉列表中詳細顯示該泵站的各種屬性數據；第二，可進行列表化顯示。操作人員在數據檢索欄中輸入目標泵站的名稱，后臺數據庫就會將相關泵站數據發送到前端界面進行列表化顯示。

（2）泵站運行消息通知模塊。泵站在日常運行的過程中，會定時發送或者不定時的發送泵站的各類運行數據。操作人員可在系統的主界面中查看滾動的泵站運行信息通知。

（3）圖形顯示模塊。泵站的運行數據主要以直方圖、餅狀圖等顯示方式對泵站的運行數據進行直觀而詳細的展示，此外，還能夠以雷達圖的顯示方式在多個層次展示不同泵站之間的差異性，以折線圖的顯示方式直觀的展示泵站運行數據的變化趨勢，從而更全面地對泵站的各類數據進行解讀。

（4）泵站運行數據下載模塊。泵站智能可視化管理系統中的各類數據存儲在后臺數據庫中，在進行泵站的維護與管理中，經常需要對數據庫中的相關數據進行導出，以方便相關人員進行數據的離線檢索與分析。雖然系統擁有數據導入與導出的功能，但是對于一些非專業人士來說還是存在一定的使用難度。因此，在系統平臺中加入了數據的下載模塊。操作人員可根據需要將相關的泵站運行數據下載到本地，保存格式包括PDF、CSV、Excel等。

（5）地圖工具模塊。在系統平臺的開發過程中，需要將泵站的位置在地圖上顯示出來，因此，系統平臺也擁有與地圖相關的一些操作，如地圖的縮放、編輯、定位能操作；在地圖的使用過程中，經常需要對地圖上的距離或者面積進行測量，因此，在地圖的操作功能中，還增加了長度測量與面積計算等功能。除此之外，還可以對地圖進行截圖和保存，可用鼠標選擇需要截圖的區域并進行保存和下載。

（6）后臺管理模塊。后臺管理模塊是本站智能可視化平臺的一項基本功能。擁有該權限的人員可通過該模塊對泵站的相關運行數據及泵站的員工信息進行管理，并可設置員工的操作權限。

3 結語

隨著城市的不斷發展，城區防汛排水泵站的作用越來越重要，已經成為很多城市的守護神。通過對泵站可視化智能管理模塊的開發、泵站設施設備運行數據的動態更新及相應的硬件和軟件技術平臺的建設，全面提升城市防汛排水泵站的管理水平，為預防城市水害以及城市的健康運行提供可靠保障。