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1地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)

城市地下管網(wǎng)系統(tǒng)具有復(fù)雜多變性，如果只是單純的利用傳統(tǒng)手工作業(yè)的方式進(jìn)行管網(wǎng)的收集，明顯是不現(xiàn)實(shí)的，同樣也很難滿足城市規(guī)劃管理的需要。因?yàn)橥鶗?huì)發(fā)生根據(jù)收集好的資料剛繪好圖紙，實(shí)際情況就已經(jīng)發(fā)生了改變的情況。所以將城市地下管線賦存狀態(tài)進(jìn)行一次性探明是實(shí)際情況的要求，想要達(dá)到這個(gè)目的，就必須借用一些科技手段，這里面有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)以及大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。借用這些技術(shù)手段建立綜合地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管網(wǎng)全過程規(guī)劃管理的操作，對(duì)地下管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理，在這個(gè)基礎(chǔ)上借用它促進(jìn)城市的發(fā)展。地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，一種多學(xué)科交叉產(chǎn)生的地理學(xué)新技術(shù)。地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)通常是由網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息搜集、整理、分析以及整合等，該管理系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)、系統(tǒng)管理操作人員以及地理空間及屬性數(shù)據(jù)組成。

2地下管網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的需求分析

地下信息系統(tǒng)的具體應(yīng)用可以從地下管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫上面體現(xiàn)出來，整個(gè)數(shù)據(jù)庫的功能可以按照GIS平臺(tái)進(jìn)行劃分，分為錄入編輯、查詢統(tǒng)計(jì)、制圖以及分析四大功能。地下管網(wǎng)雖說賦存于地下排列雜亂無序，但其仍然有著自己的特點(diǎn)：互不交叉性，也就是不同管線不會(huì)出現(xiàn)交集，這樣我們可以根據(jù)這點(diǎn)按照專業(yè)管線進(jìn)行劃分，去管理這些數(shù)據(jù)；管線存在結(jié)點(diǎn)和管段，同類管線之間只有這兩點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系；地理信息系統(tǒng)以二維空間表示地理位置的方法將實(shí)際呈三維空間分布的管線表達(dá)出來。盡管可以有其高程屬性，但大部分的GIS難以以三維方式表示空間數(shù)據(jù)。

3地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)主要功能

3.1地圖登錄完整地圖是根據(jù)整個(gè)地下管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際地圖或圖紙資料繪制出來的。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)繪制完整的地圖的時(shí)候，首先要做的就是計(jì)算機(jī)技術(shù)將該地圖數(shù)字化、矢量化，然后整個(gè)系統(tǒng)以此數(shù)字化地圖作為依托和框架。在使用這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，這個(gè)數(shù)字地圖作為登陸口，將管網(wǎng)信息疊加在上面。因?yàn)閿?shù)字地圖是多層次的，所以在繪制的時(shí)候根據(jù)不同的圖紙資料進(jìn)行分層疊加，需要在設(shè)計(jì)登陸功能時(shí)加入分層信息，最終實(shí)現(xiàn)使用者選擇性的分層登陸和管理、動(dòng)態(tài)顯示。這個(gè)模塊的功能主要有放大縮小以及地圖漫游等功能。

3.2查詢功能地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將涉及各個(gè)方面和層次的地下管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)更多的特性和功能，所有有效信息記錄到圖庫。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)用戶查詢網(wǎng)絡(luò)和附屬設(shè)施，選擇圖上的設(shè)備可以查詢其屬性。主要功能包括：模塊數(shù)量或設(shè)備和相應(yīng)的名稱和屬性查詢，系統(tǒng)圖和當(dāng)?shù)氐貓D查詢，用戶信息查詢，網(wǎng)絡(luò)基本屬性查詢，查詢的管道配件。

3.3統(tǒng)計(jì)功能為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)各類信息的統(tǒng)計(jì)就需植入統(tǒng)計(jì)功能，該功能包括：管線統(tǒng)計(jì)（規(guī)定范圍內(nèi)的）、有關(guān)管線屬性動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)、管線故障信息統(tǒng)計(jì)、管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)（規(guī)定范圍內(nèi)）、各種類型管道性能統(tǒng)計(jì)、管網(wǎng)更新情況統(tǒng)、用戶類型統(tǒng)計(jì)、信息記錄統(tǒng)計(jì)等。

3.4故障分析功能當(dāng)整個(gè)地下管網(wǎng)系統(tǒng)中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)故障的篩漏、定位、分析功能，通過系統(tǒng)分析確定故障部位，然后用設(shè)定色彩標(biāo)注。故障分析系統(tǒng)能夠根據(jù)故障的實(shí)際情況利用系統(tǒng)運(yùn)行將這些數(shù)據(jù)顯示在指定的屏幕上，例如：分析并生產(chǎn)故障數(shù)據(jù)，顯示故障的具體部位、故障類型、檢修方法等。

3.5性能維護(hù)功能當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)快速確定故障位置，然后顯示故障兩端的設(shè)備背景圖，并將這些背景圖輸出。系統(tǒng)經(jīng)過修整排除故障后，就會(huì)對(duì)管網(wǎng)的數(shù)字地圖及數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行修改、增加、刪除等。

3.6測量運(yùn)算功能要想計(jì)算整個(gè)管網(wǎng)地圖的面積和長度等信息，就要根據(jù)地下管網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)生成的數(shù)字地圖信息，調(diào)用數(shù)據(jù)庫資料，以折線、圓弧、圓、多邊形等形式，累加或累減的方式。因?yàn)槊娣e和長度信息包括整體和局部兩個(gè)方面。

3.7圖形、數(shù)據(jù)輸出功能由于系統(tǒng)調(diào)出資料，通過打印機(jī)或繪圖儀輸出的原因，用戶就可通過計(jì)算機(jī)鏈接打印機(jī)、繪圖儀等工具調(diào)出當(dāng)前所需要的地下管網(wǎng)資料數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等相關(guān)信息。

4地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1管線縱橫斷面圖地理信息管理系統(tǒng)的重要構(gòu)成資料，地下管網(wǎng)信息的基礎(chǔ)———地下管網(wǎng)的斷面圖：該斷面圖不僅方便管理，而且防止了施工的無意破壞。斷面圖又分為橫斷面和縱斷面，橫斷面是指垂直于管線位置的一個(gè)截面，縱斷面是指沿著某一管線方向的一個(gè)截面。橫斷面的主要作用是得出各管線的坐標(biāo)然后進(jìn)行標(biāo)注，根據(jù)標(biāo)注可得出管線間的地理位置關(guān)系?？v斷面的主要作用是直觀體現(xiàn)管線的走向與走勢，體現(xiàn)管線的坡度和地理特征。

4.2爆管分析地下管線地理信息管理系統(tǒng)的重要組成部分和關(guān)鍵功能是爆管分析功能。當(dāng)?shù)叵鹿芫W(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，分析出故障點(diǎn)及周圍設(shè)備信息，設(shè)定最優(yōu)解決方案就是爆管分析功能的工作。出現(xiàn)故障時(shí)，首先經(jīng)過分析計(jì)算出應(yīng)當(dāng)關(guān)閉的閥門，標(biāo)示出關(guān)閉閥門后的影響范圍。繼而通過計(jì)算分析，選擇最優(yōu)的方案，即影響最小的方案。爆管分析主要又分為兩個(gè)步驟：第一步，確定故障點(diǎn)，利用逆管追蹤的方法從故障點(diǎn)出發(fā)沿著管線追蹤，直至找到第一個(gè)閥門后停止，然后由該閥門確認(rèn)其所管轄范圍，及關(guān)閉后的影響范圍。第二步，從查找到的閥門反向出發(fā)進(jìn)行追蹤，得到受影響的管線范圍。

5結(jié)束語

雖然這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是針對(duì)城市的具體實(shí)際情況，但對(duì)于所有的管道網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建空間數(shù)據(jù)具有普遍意義。城市地下管網(wǎng)類型是復(fù)雜的，一些特殊部門還需要特殊的結(jié)構(gòu)，但是這些應(yīng)該屬于當(dāng)?shù)氐募?xì)節(jié)變化，整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的框架應(yīng)該是相同的。

作者：蘭凱張涵單位：中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司西南交通大學(xué)