供水管網可視化信息系統的設計與開發

摘要：主要討論了在城市建設中有著重要地位的供水管網信息的管理。采用GIS技術設計開發的可視化信息系統是當今的主要技術手段，能為爆管搶險處理、管線維護等提供高效率的軟件工具。是數字城市規劃與建設中的重要內容。

關鍵詞：管網；供水；信息系統；可視化

0 引言

隨著城市建設規模的不斷擴大，作為市政建設最重要的供水管道，其分布變得愈來愈復雜，形成了愈來愈密集的網狀結構。供水管網是城市賴以生存和發展的重要基礎設施，它的安全運行是現代化城市高效率、高質量運轉的保證。只有盡快全面系統地掌握供水地下管線的現狀資料，才能為開發利用地下空間，如地下工程的規劃、設計、施工及運行管理等提供完整的基礎數據。但由于種種原因，目前城市供水地下管線的管理存在較多問題。首先，由于地下管線現狀資料的缺失和偏差而造成的盲目施工，經常破壞地下管線，導致爆管、停水等災害事故。其次，由于事先缺乏地下管線現狀資料，有些道路及管線工程無法按計劃進行施工，不得不在現場修改設計方案，造成管線數據難以動態更新。此外，在傳統的管線資料管理模式下，圖文表格不統一。分類統計、檢索速度慢，不利于綜合分析，存在較多弊端。

歸納起來，管理工作中主要須解決以下問題：

(1)如果出現爆管，應將何處的閥門關閉，會影響到哪些用戶；

(2)新建樓盤或居民區要安裝水管。從哪里接管道距離最短；

(3)某處工地施工，會影響到哪些地下水管。

如果沿用以前的資料管理方式解決這些問題，則費時又費力，其復雜程度和工作量是難以想象的。

要實現城市管理的科學化、現代化，就必須實現管線資料的數字化管理。采用GIS等高新技術來高效管理地下水管線，滿足管理部門和施工單位的需要已成為當務之急。

基于以上目的，我們采用目前國際先進的數據可視化、地圖信息化的GIS技術開發了功能強大、方便實用的城市水網可視化信息系統。

系統利用先進的GIS技術，將錯綜復雜的地下水管線在計算機屏幕上直觀地顯示出來，哪里有水管。哪里安裝水管會影響到其它管線，在計算機屏幕上均一目了然。借助于GIS強勁的空間分析能力，關閉某一閥門會影響到哪些用戶、需要檢修的閥門存在于哪一位置，這些分析會變得方便快捷。

1 系統設計方案

根據供水管網信息管理的實際情況，系統采用B／S模式和C／S模式相結合的技術開發方案。在數據管理、專業應用中采用C／S結構模式。其他辦公部門以及用戶則采用B／S結構(即瀏覽器方式)，兩種結構共享同—數據庫中的數據。B／S結構是基于Interent／Intranet應用技術，通過Web Server調用應用程序，實現信息的錄入、修改、查詢、統計等操作。

我們采用GIS技術將數據的屬性特征、空間地理信息和數據庫結合在一起，實現數據信息的可視化m。系統以城市布局為背景，以井位、管線實體為前提，在大型數據庫支撐下，以B／S和C／S模式相結合方式運行，為業務部門和高層主管領導提供有效的輔助決策支持。

系統的網絡結構見圖1所示。

2 系統功能設計

(1)強大的查詢功能

系統以直觀、靈活、方便的查詢方式，如快速查詢、組合查詢、關聯查詢、空間查詢等來為城市建設各部門提供數據檢索服務，并把查詢和檢索的結果以圖形和文本方式顯示。用戶可對某一目標進行查詢，比如選取某—管道，系統會顯示其長度、管徑、材質、起止號、檢修日期等。用戶也可以根據數據的地理坐標或空間位置，將數據庫的數據與其在地圖上的圖形元素相對應，通過圖形對數據庫進行操作，或者通過數據來查找、定位相應的地理位置或圖示區域。系統的查詢操作界面如圖2所示。

(2)完善的分析統計功能

系統設置分析統計功能，可以對關閉某地閥門會影響到哪些用戶等問題進行分析，對各專業部門的信息進行分析與統計，統計的結果可以按表格、專題圖(綜合管線縱橫剖面圖、三維管線、三維地貌、等高線圈等)等形式直觀地輸出顯示。 統計方式有快速統計、組合統計、關聯統計、空間統計等；分析方式有垂距分析、爆管影響區域分析、交叉口連通分析、塞管分析、檢修分析、緩沖區分析、預警分析、流量分析計算等。

(3)事故處理

發生爆管事件時自動搜索須關閉的閥門并且提供最佳事故處理方案(圖3)。

(4)管線運行管理

管線平差分析、航測數據分析、爆管預警節點壓力分析、資源管理。

(5)管線規劃設計

根據設計平面圖生成軸測圖竣工圖、材料統計。

(6)數據維護

海量圖庫管理、航測影像數據瀏覽、管線及設備維護、圖形裁剪。

3 結束語

采用GIS技術進行供水管網的管理，對供水企業強化管理、推動技術進步等有著明顯的促進作用。因此，Gls技術在供水管網信息管理系統中有著廣闊的發展前景。