供水地理信息系統的應用與未來發展

謝譯德 （廈門水務集團，福建 廈門 361000）

1 引言

地理信息系統（GIS）是在計算機軟、硬件支持下，對空間中的地理分布數據進行儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。供水地理信息系統的應用主要體現在通過信息化存儲和展示，構建各類供水設施的管理系統。

地理信息系統幫助供水企業實現供水設施管理從圖紙時代向信息時代的跨越。通過構建供水地理信息系統，能科學管理區域內供水設施；通過可視化展示，能方便了解供水設施屬性信息、周邊道路、建筑情況；通過數據統計和分析，能夠精確掌握供水設施規格、數量、使用情況等。

供水地理信息系統的重要性已得到充分肯定。約從本世紀初開始，國內各大中城市水司陸續對地理信息系統在供水管網、設施上的使用進行關注，開展對應研究和規劃。從當時文獻上看，一些水司已經進行對地理信息系統使用的研究，并將地理信息系統建設列入今后發展規劃當中。

經過近二十年發展，國內相當部分水司已完成供水地理信息系統建設，形成管理體系，并積累一定數量的數據。為供水地理信息系統的組織架構、功能模塊、日常使用積累了寶貴經驗。

完成幫助企業供水設施從圖紙管理向信息化管理跨越后，為供水地理信息系統仍具有巨大的挖掘、發展空間。本文圍繞供水地理信息系統應用和未來發展展開論述。

2 基礎功能和管理要求

供水地理信息系統價值的發揮應建立在技術、管理緊密結合，相互促進之上。一個有價值的供水地理信息系統必須包含完善的基礎功能和嚴格的日常管理。

供水地理信息系統基礎功能圍繞數據錄入、數據查詢分析、地圖顯示展開，體現信息數據庫功能，構建數據管理平臺。

完整的軟件應用體系應在不同平臺上相輔相成、優勢互補，包括：地理信息系統電腦客戶端、網頁端、移動應用端。電腦客戶端完成信息數據校核和錄入；網頁端進行大范圍地圖展示和查詢；移動應用端進行移動定位、小范圍地圖查看。

基礎功能模塊應包括如下：①數據輸入和導入；②數據輸出和導出；③數據編輯與更新；④數據存儲與管理；⑤地理信息展示；⑥地理信息查詢與分析；⑦地理空間定位；⑧空間處理能力，如統計和量算等；⑨分析和輔助決策等。

由于地理信息系統對數據有嚴格的要求，需要大量數據作為系統底層支撐，同時確保數據準確性保障系統使用。因此，供水地理信息系統要配備完善管理制度和專門崗位錄入數據、確保數據準確性、時效性，保障系統的正常運行。

根據供水企業業務，地理信息系統管理體系涉及部門：售水公司、營業所、施工部門、測繪部門、數據錄入部門、檔案管理部門、信息化部門等；涉及工程：新建工程、改造工程、報廢工程、維搶修工程等；涉及供水設施：管道、泵站、閥門、流量計、消防栓、檢修井等。相應部門完成負責事務，按需設置專管崗位，制定崗位職責；對各類工程梳理工作流程，進行數據測繪、審查、移交、校核和錄入，確保數據更新及時性和準確性；做好系統數據備份、管理和保密措施。

3 功能拓展與系統集成

供水地理信息系統中，軟件建設、數據積累是樹的土壤和樹根；基礎數據錄入、地圖展示是樹干；而更多功能拓展，其他信息化系統集成則是枝葉。這棵樹能否枝繁葉茂、開花結果，就要在功能拓展和系統集成上進行研究。

數據是地理信息系統的基礎，功能拓展應圍繞地理信息數據處理與深度挖掘展開。當前階段地理信息系統數據處理基本仍處于數據存儲、展示、統計、搜索的階段，數據處理、分析功能可以進一步拓展和加強。管網設施數據帶有天然大數據屬性，數據總量巨大，包含價值巨大。充分利用數據資源對地理信息系統進行功能拓展，可以從以下幾點著手。

①對導入系統的數據進一步精細化。如導入管道數據，不僅導入管道的初始、終止坐標、口徑，還可視情況將數據細化到管道管材、生產日期、安裝日期、施工人員、項目編號等，拓寬地理信息數據內涵；

②加深對地理信息數據利用。充分利用可視化、各類圖表的方式進行數據展示，提供多種統計分析功能，增加操作自由度；

③建設3D地理信息系統。在二維地理信息系統的基礎上對具有三維地理坐標的地理信息進行空間模擬，提供空間可視化功能。在3D地理信息系統基礎上還可結合現今快速發展的虛擬現實技術建設虛擬現實數據空間模型；

④區域劃分引入網格化概念。對地理信息數據進行網格化劃分和分析，如按不同抄表員抄表區域進行網格劃分；

⑤引入人工智能技術。開發利用大數據進行智能決策功能，提高決策準確性和實用性。機器學習、人工智能算法正處在快速發展階段，機器自主學習獲得知識能力也在逐漸加強，未來肯定在更多領域得到應用。關注機器學習、人工智能在地理信息系統中運用的方向，根據地理信息大數據，對供水區域內管網管理、施工方案、應急情況處置提出精準建議，具有很大的發展空間；

⑥將地理信息數據與供水企業內其他數據結合。通過橫向聯系，完成更深層次數據挖掘。如地理信息數據與用戶數據、地理信息數據與表務數據、地理信息數據與營業收費數據、地理信息數據與抄表數據相結合，再進行統一的數據分析。

地理信息系統的系統集成，指將供水地理信息同供水企業的其他信息化系統進行聯系和集成，圍繞地理信息、物聯網、云計算、移動應用技術進行，包含如下幾項。

①地理信息系統與智能水表系統結合。智能水表在國內各大中城市試點工作已基本鋪開，智能水表推廣也成為供水企業未來發展的一大方向。基于智能水表物聯網、坐標定位、遠程數據傳送的技術特性，和供水地理信息系統的聯系應是非常緊密的。發展智能水表系統時，不應只著眼于智能水表系統本身，將兩個系統結合起來，相互促進，對兩者未來發展都會很有幫助；

②地理信息系統與生產調度系統結合。生產調度系統對自來水生產、輸送進行統一把控和科學調度，與地理信息系統結合后，能夠為調度人員提供詳細管網拓撲信息，幫助進行更科學的調度；

③地理信息系統與維搶修工單系統結合。供水企業中的維搶修工單系統涉及位置定位、設施維修，將兩者結合，一方面提供移動定位，方便維修人員進行搶修作業；另一方面可以增加地理信息系統內涵。搶修數據成為地理信息系統數據分析的一部分，如形成管網/搶修地圖直觀展示，分析管網中漏水事件高發管段等。對掌握、分析管網情況，輔助搶修規劃提供幫助；

④地理信息系統與移動抄表系統結合。移動抄表系統是抄表員使用移動終端抄表的移動應用系統，抄表數據遠程傳輸，與營業收費系統相連。移動抄表數據能為地理信息拓撲提供水量數據，為自動計算管網運行模型提供可能；

⑤地理信息系統與管網建模結合。通過構建管網模型，能夠較準確地模擬管網運行情況。管網模型基礎數據包含兩方面內容：一是管網拓撲數據，二是水量數據。地理信息系統與管網模型結合，能夠簡化建模工作，同時為模型提供最新的管網拓撲數據。

供水地理信息系統發展到今天，已產生很大價值。進一步實現地理信息系統功能拓展和系統集成，是今后完善地理信息系統在供水企業中應用，繼續發揮更大價值的主要方向。

4 結語

做好供水地理信息系統建設，發揮地理信息價值，當下關鍵要做好軟件系統基礎功能建設，完善管理制度和人員配置，落實地理信息數據積累和保障數據準確性，先建成扎實、實用的系統。

供水地理信息系統未來仍具有巨大發展空間。需關注技術發展在地理信息中的運用，深化與大數據、云計算、移動應用、人工智能、物聯網等技術的融合；拓展地理信息系統功能、和其他信息系統集成，促進數據融合和系統互補。