1 引 言

城市地下管線擔負著城市的信息傳遞、能源輸送、排澇減災、廢物排棄等功能，是城市賴以生存和發展的物質基礎． 準確完整的地下管線信息是城市地下空間規劃、城市建設、城市管理、城市應急和地下管線運行維護管理的基礎． 但由于各種原因，我國各城市都不同程度地存在地下管線資料不全、不現狀、數據不準、不一致及信息化落后的情況．地理信息系統 \\( GIS，Geographical InformationSystem\\) 是在計算機硬、軟件系統支持下，對有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統． 利用 GIS 技術可以實現對城市地下管線及其附屬設施的空間和屬性信息進行輸入、編輯、存儲、查詢統計、分析、維護更新、輸出、分發和共享應用． GIS 已成為解決地下管線各種問題的先進有效的手段． 隨著城市地下管線 GIS 信息化建設工作的開展，可有效避免城市地上很輝煌，地下亂七八糟的現況．

2 建設思路

城市地下管線信息化建設的目標是實現地下管 線信息的應用與共享，為此，首先需要通過地下管線普查或對現有資料整理來摸清地下管線的空間分布及屬性信息，并建立地下管線數據庫． 其次，建立管線數據更新體制，通過地下管線 GIS 系統將竣工測量數據更新到地下管線數據庫中，保證地下管線信息的現勢性． 在現狀地下管線數據庫的基礎上，建設城市地下管線綜合管理平臺和共享平臺，提高城市地下管線管理、科學決策、以及公共基礎設施突發事件監測、應急反應和指揮決策的能力．

3 綜合管網數據庫建設

綜合管網 GIS 信息化最核心問題就是數據問題． 首先需要建立完整、準確、現勢的城市綜合管網數據庫，而綜合管網 GIS 系統的生命力在于數據的持續更新，可通過對新建、改建和擴建的地下管線進行竣工測量，并將竣工測量數據整合入庫，保證地下管線信息的現勢性．

3. 1 數據源分析

綜合管網數據庫由綜合管線數據、基礎空間數據及業務屬性數據組成． 其中城市綜合管網數據是整個數據庫的核心數據．為了獲取全面的現狀地下管線數據，可以通過管線權屬單位和管理單位匯交的方式來收集，但各權屬單位和管理單位的數據資料比較零散，已有的管線數據也多是示意性質的，精確度、現勢性、完整性都較差． 最好的方式是通過城市地下管線普查的方式來獲取最新、最全、最準確的地下管線數據．城市基礎空間數據是整個綜合管網數據庫的重要組成部分，可以為管網的查看提供地理空間參考．基礎地理數據的獲取按照國家相關法律法規要求，可以從當地國土或規劃等部門獲取，并可與國土或規劃部門協商不定期提供更新．綜合管網業務屬性數據主要為在管線規劃、設計、計劃、施工、測繪、質保、維修、搶修、發展過程中產生的業務數據，需要到管線管理單位及管線權屬單位進行收集整理．

3. 2 綜合管網數據庫的建設

城市綜合管網數據庫實現對給水、排水\\( 雨水、污水\\) 、燃氣\\( 煤氣、天然氣、液化石油氣\\) 、電力、電信、廣播電視、熱力、工業管道等管線的空間坐標數據和屬性數據的統一管理． 管線信息包含管線的走向、性質、規格、材質、埋設時間、權屬單位等屬性數據．根據制定的管網要素分類與編碼標準、管網要素分層及命名標準、管網元數據標準等相關技術標準，對已有的管線資料或管線普查數據進行整理，以圖層為單位對管線達到的無縫管理． 實現對全市地下管線數據的集中管理和統一發布，為管網數據的共享應用打下堅實基礎．

4 地下管線數據更新體制建設

城市綜合管網數據庫是城市地下管線 GIS 管理系統的基礎和核心，具有很強的現勢性，建立城市地下管線數據的動態更新機制，及時更新和維護城市地下管線數據庫，是保證已建系統生命活力和管理有效性的唯一途徑． 要建立地下管線數據更新體制．在綜合管網 GIS 管理工具中要有動態更新模塊，實現對竣工測量資料、外業探測數據的添加，實現綜合管網空間數據和屬性數據的編輯，實現對竣工數據的監理等． 在更新過程中要建立圖形數據和屬性數據的同步更新，保持圖形數據和屬性數據之間的關聯及管線數據和管點數據的拓撲一致性等．

5 應用系統的建設

綜合管網 GIS 應用系統構建以管理服務為中心，快速提供真實準確的綜合管線信息，實現管網的瀏覽定位、查詢統計、制圖打印、輔助分析決策等功能，為城市地下管網的日常管理、設計施工、分析統計、規劃決策提供可靠依據，形成全面的集中管理和分布式應用的管線信息系統． 綜合管網 GIS 應用系統常見的功能有:

5. 1 瀏覽定位

通過平移、縮放、全圖等功能實現對管線圖的自由瀏覽． 通過輸入地名、單位名稱及道路名稱等可以快速定位到對應的地方．

5. 2 查詢統計

以綜合管網數據庫為基礎，根據圖形查詢管線設施的屬性信息，也可以根據設施的屬性定位設施的位置，可以實現對全圖或指定范圍內管線的埋深、材質、管徑、埋設年代等各種屬性的快速查詢和統計． 可以在地圖窗口上進行距離和面積測量查詢．

5. 3 制圖打印

實現對管線特征點的標注、管線屬性的扯旗標注等，實現地圖圖廓的定制． 可以實現指定區域、圖符或某條街道范圍管線圖的打?。?系統支持專題圖和不同比例尺的繪圖輸出． 支持工程設計所使用的各種標準圖幅和自定義的圖幅．

5. 4 應急搶修

當城市內某段管線發生爆管事故時，利用系統在地圖上搜索需要關閉的閥門． 并以半透明的形式顯示受影響區域，并彈出爆管關閥分析結果表格，列出需關閥門的基本信息\\( 口徑、閥頭、關閥圈數、當前狀態等\\) ，并能自動生成輔助決策報告，為領導機關和管理部門提供輔助決策\\( 如事故分析、搶險救災、預案生成、管線規劃等\\) 的功能．

5. 5 格式轉換

利用數據轉換功能模塊實現不同格式、不同比例尺空間數據的準確轉換，支持的格式包括: ArcGISE00 / SHP、Maplnfo MIF、AutoCAD DWG / DXF 等．

5. 6 管網分析

管網分析模塊是由綜合管網業務相關的分析功能組合而成． 管網分析是系統分析功能中最重要的的一部分，它直接影響到系統的使用效果，管網分析所包含的內容有:

1\\) 剖面分析

系統根據管線埋深數據做出縱橫剖面，剖面處的位置屬性、管段埋深、管徑等數據自動標注，直接反映管線在地下空間的相互位置關系，包括橫斷面分析和縱斷面分析．

2\\) 覆土深度分析

覆土深度分析可以直觀地查看管線在地下相對于地面的管頂埋深信息，并結合國家標準，將不符合標準的管段用紅色表示．

3\\) 凈距分析

凈距分析包括垂直凈距分析和水平凈距分析．水平凈距分析可對兩條埋設于地下的平行走向的管線進行分析，判斷其相距距離等，最終判定其埋設是否符合國家規范．垂直凈距分析可對埋設于地下的交叉走向的管線進行分析，判斷其在地下的上下關系，計算其在投影交叉處的坐標、高程、相距距離等，最終判定其埋設是否符合國家規范．

4\\) 連通性分析

在管線密集的地方，單擊管點，作連通分量分析，和此管點直接相連的管段會變色顯示; 作連通檢查，系統會變色顯示與此管點有連接關系的所有管段．

5\\) 緩沖區分析

緩沖區分析是 GIS 系統中一個很重要的分析功能，在鄰近性分析中很有價值． 例如在一條規劃中的道路周圍建立緩沖區，可分析該道路的建設將對哪些地下管網構成影響．

6\\) 最短路徑分析

可根據管網的網絡拓撲結構，計算從指定的起始管點到終止管點的最短路徑，并給出路由，為其業務提供決策支持．

5. 7 編輯更新

編輯更新功能分配給系統管理人員或數據編輯人員使用，實現對數據的維護，可以將竣工測量數據、外業探測數據通過編輯更新功能導入到數據庫中，支持從 Access、Excel 數據庫中導入源數據，可進行拓撲連接檢查、字段值重復檢查、孤立管點\\( 管線\\) 檢查、超近點\\( 線\\) 檢查以及空值、負值檢查等．檢查后的數據可以直接成網進入系統． 在導入的過程中要保持坐標的一致，實現管線空間信息和屬性信息的同步錄入． 支持對空間要素的修改、移動、增加、刪除及屬性修改等操作，實現對圖形和屬性數據的編輯．

5. 8 預警分析

該功能可以根據管道的使用壽命，并通過比較管網的建設年代，可以查看已經超過使用年限的管網，同時結合管網的維修次數等參數可以計算出管網是否需要更換．

5. 9 版本管理

用戶可以自如的瀏覽歷史數據，同時還可以對數據庫中存在的時間點做合并或者是刪除的維護，包括指定的某幾個歷史時刻的數據合并成為一個版本，指定數據回溯到用戶指定的一個時刻點． 通過該功能，還可以對比同一位置不同時間點的地下管線數據情況．

5. 10 三維分析

在地圖上劃定需要進行分析的區域，彈出管線三維分析窗口，并可以進行簡單的三維查詢、量算、分析等功能． 并可實現二三維聯動顯示、二維空間分析結果在三維上的聯動顯示等．

5. 11 共享應用

綜合管網共享應用模塊整合綜合管網數據庫和基礎地形數據庫，從城市地下管線數據中心數據庫提取所需的最新管線數據，通過數據交換分發平臺，將相應的數據等分發到相關政府委辦局和各管線權屬單位．

6 綜合管網 GIS 信息化注意事項

6. 1 加強制度建設

從一定意義上來說，城市地下管線信息系統建設最困難的不是技術與資金，而是管理與協調．為適應城市地下管線信息系統的建設，必須出臺一系列規定，明確和協調政府職能部門之間，職能部門和城市地下管線信息系統之間在數據信息獲取、交換和有償\\( 或無償\\) 使用中的義務、權利和責任．在相關法規中要明確各管線運行管理、竣工測量、數據入庫與系統維護、檔案管理以及政府有關監管等機構的職責，并明確對地下管線數據進行動態更新的實施機構． 建立地下管線項目管理機構，成立了由全市各有關部門和管線權屬單位組成的地下管線工作領導小組，負責協調管線各有關部門的工作和業務關系，指導項目工作的開展． 建立管線聯絡員制度，由各管線權屬單位和相關部門派出一名聯絡員，負責本單位與管線辦的聯絡，協助解決地下管線探測工作各種問題等．

6. 2 加大推廣應用

建立城市綜合管線 GIS 信息系統的目的在于為城市管線規劃設計、建設、運行等提供基礎數據支撐． 但一些城市在數據普查和系統建立后，僅僅將數據和系統為本單位提供地下管線圖輸出服務，而未對地下管線信息的利用進行深層次開發，沒有將普查的數據向相關委辦局和管線權屬單位共享，使普查的數據和應用系統的效能大打折扣，同時也造成財政投資的回報率不高，因此在綜合管網 GIS 系統建設完成后，要加大在管線管理部門及權屬單位的推廣應用．

6. 3 建立標準規范

地下管線信息應用與共享是系統建設的目的，而標準是地下管線信息應用與共享的前提，統一標準是實現信息資源共享的基本條件，是實現地下管線信息系統數據交換和信息共享的基本要求，城市各級地下管線信息系統應該依據統一的功能規范，統一的業務流程，統一的數據定義與編碼，統一的數據交換標準進行建設，最終達到在統一的網絡平臺、統一的規范標準、統一地理空間基礎框架和統一的安全保障體系支持下，建立一個能夠支持分布式地下管線信息集成應用和共享的框架，實現城市各部門間地下管線信息資源的共享與應用，使各部門不再重復采集、處理同一信息，從而降低地下管線數據的更新成本．

7 結束語

城市綜合管網 GIS 信息系統是城市基礎地理信息系統的重要組成部分． 本文通過分析城市綜合管網 GIS 信息化建設思路，簡述了綜合管網數據庫的建設，綜合管網數據更新體制建設，應用系統的建設及在對綜合管網 GIS 信息化過程中需要注意的事項． 對于城市地下管網數據的普查建庫及 GIS 應用系統的建設具有一定的借鑒和參考價值．

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