城市地下管線信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來(lái)

李逸紅

摘要：城市綜合地下管線系統(tǒng)是數(shù)字城市管理的重要標(biāo)志，本文介紹了目前城市地下管線系統(tǒng)的現(xiàn)狀和將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：地下管線信息系統(tǒng)；GPS；GIS；RS

地下管網(wǎng)是現(xiàn)代化城市中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，完善城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，提高城市地下載體的功能，對(duì)加速社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)、改善人民生活條件、完善投資環(huán)境、提高城市現(xiàn)代化程度有著極其深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)也是一個(gè)城市管理水平的重要標(biāo)志之一。

隨著中國(guó)信息化程度的顯著提高，越來(lái)越多的省份和城市開(kāi)始將數(shù)字化建設(shè)提到議事日程上，例如"數(shù)字北京"、"數(shù)字廣州"這樣的口號(hào)目標(biāo)已經(jīng)被多次提出還紛紛搬上了網(wǎng)。但要說(shuō)到數(shù)字城市的建設(shè)，我們就不得不提到其托起高樓大廈的根基GIS地理信息系統(tǒng)。GIS（地理信息系統(tǒng)）與GPS（全球定位系統(tǒng)）和RS（衛(wèi)星遙感技術(shù)）三大空間科學(xué)技術(shù)并稱為"3S"技術(shù)，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要前沿技術(shù)。特別是進(jìn)入新世紀(jì)，GIS已經(jīng)列入我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)中的支柱產(chǎn)業(yè)之一，這標(biāo)志著我國(guó)的GIS應(yīng)用研究進(jìn)入到一個(gè)新的發(fā)展應(yīng)用階段。

GIS系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)是帶拓?fù)潢P(guān)系的地形實(shí)體要素和管線實(shí)體要素，由于存在拓?fù)潢P(guān)系，因此可進(jìn)行空間查詢和空間分析、疊置分析等，此外，GIS通過(guò)數(shù)據(jù)接口能便捷獲取GPS、RS、DPS（數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)）采集到數(shù)據(jù)而實(shí)時(shí)地、動(dòng)態(tài)地更新數(shù)據(jù)。因此GIS系統(tǒng)更適用于地形圖、綜合管線圖的應(yīng)用和管理。并且將地下管網(wǎng)信息與城市基礎(chǔ)地理信息融合在一起，并與用于管線報(bào)建、審批辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）集成，實(shí)現(xiàn)信息共享，為城市的規(guī)劃、建設(shè)和管理服務(wù)，是城市地下管網(wǎng)信息管理的目標(biāo)和發(fā)展趨勢(shì)。因此，城市地下管線管理信息系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)在市政管理方面的應(yīng)用，它既可以是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，也可以是整個(gè)城市GIS系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。

這里筆者將對(duì)城市地下管線管理信息系統(tǒng)的興起、研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)等幾個(gè)方面來(lái)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

1 現(xiàn)狀背景

城市地下管線是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，它的安全運(yùn)行是現(xiàn)代化城市高效率、高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。城市地下管線現(xiàn)狀資料是城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的基礎(chǔ)資料，只有盡快、全面、系統(tǒng)地掌握地下管線現(xiàn)狀，才能為開(kāi)發(fā)利用地下空間，如地下工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等提供完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

但是由于種種原因，目前城市地下管線的管理存在若干問(wèn)題。首先，由于地下管線現(xiàn)狀資料的缺漏和偏差而造成的盲目施工，時(shí)常損壞地下管線，導(dǎo)致停水、停電、停氣、通訊中斷，甚至引起災(zāi)害事故。其次，由于事先缺乏地下管線現(xiàn)狀資料，有些道路及管線工程無(wú)法按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，不得不在現(xiàn)場(chǎng)修改設(shè)計(jì)方案，且覆土前又未進(jìn)行竣工測(cè)量，造成管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新難以實(shí)施。此外，城市管線資料來(lái)源不明確，精度不可靠，且在傳統(tǒng)的管線資料管理模式下，圖文表格不統(tǒng)一，分類統(tǒng)計(jì)、檢索速度慢，不利綜合分析，存在較多弊端。所以要實(shí)現(xiàn)城市管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，就必須實(shí)現(xiàn)管線資料的數(shù)字化管理：立項(xiàng)對(duì)城市內(nèi)的管線進(jìn)行普查，并對(duì)管線資料的管理作出長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

2 目標(biāo)

2.1建立普查成果的計(jì)算機(jī)監(jiān)理機(jī)制，采用"外業(yè)勘測(cè)--內(nèi)業(yè)成圖--建立管理信息系統(tǒng)"的一體化建庫(kù)模式，建設(shè)高精度、高可靠性的地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2提供管線采集數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)監(jiān)理軟件工具。

2.3為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新與業(yè)務(wù)管理，在工程完工之后敷土之前組織竣工測(cè)量，將新獲取的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)現(xiàn)狀管線庫(kù)進(jìn)行更新。

2.4實(shí)現(xiàn)綜合查詢、統(tǒng)計(jì)、繪圖輸出等系統(tǒng)基本功能，滿足管線工程規(guī)劃管理與工程設(shè)計(jì)施工的一般性要求。實(shí)現(xiàn)任意斷面生成、事故分析、管線工程規(guī)劃綜合、管線工程輔助設(shè)計(jì)等智能化分析與設(shè)計(jì)功能。

2.5實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式的數(shù)據(jù)共享，為用戶其它系統(tǒng)調(diào)用地下管線信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)提供保證。

3 內(nèi)容

城市綜合地下管線信息系統(tǒng)是以地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)為核心、實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAD）和辦公自動(dòng)化（OA）相集成，具有空間決策支持和專家系統(tǒng)綜合分析能力的綜合性管線信息系統(tǒng)。它主要具有以下內(nèi)容：

3.1地下管線現(xiàn)狀信息的采集與入庫(kù)

地下管線現(xiàn)狀信息是地下管線信息系統(tǒng)最重要的數(shù)據(jù)支持來(lái)源，在管線歷史資料不全，并且缺乏現(xiàn)勢(shì)性數(shù)據(jù)的情況下，采用實(shí)測(cè)的方式進(jìn)行管線信息的采集，同時(shí)要求建立地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2竣工測(cè)量數(shù)據(jù)的采集與入庫(kù)

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，管線工程的建設(shè)也將不斷進(jìn)行，這些建設(shè)產(chǎn)生的新的管線信息，需要加入地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)，不斷補(bǔ)充和更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。建議客戶在開(kāi)展地下管線普查的同時(shí)，利用與普查類似的技術(shù)手段，通過(guò)對(duì)建設(shè)工程進(jìn)行竣工測(cè)量的途徑獲取新的管線信息。

3.3信息查詢、空間分析與綜合應(yīng)用

最終用戶為了尋找管線規(guī)劃管理工作的科學(xué)依據(jù)，需要檢索地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，要求提供各種形式的檢索方法（如任意區(qū)域查詢、緩沖分析等）；在信息檢索的基礎(chǔ)上有必要對(duì)管線的空間位置關(guān)系進(jìn)行分析，如設(shè)施埋設(shè)深度、管間水平凈距/垂直凈距等，以滿足規(guī)劃綜合的空間分析要求；也還需要掌握管線長(zhǎng)度和設(shè)

3.4 開(kāi)放式的數(shù)據(jù)共享

系統(tǒng)應(yīng)該滿足開(kāi)放性要求，具備查詢基礎(chǔ)地形圖信息或其它規(guī)劃信息的接口能力；作為城市規(guī)劃管理級(jí)應(yīng)用的綜合性地下管線系統(tǒng)，應(yīng)具備向管線專業(yè)權(quán)屬單位的專業(yè)管線信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享的能力。

4 應(yīng)用及拓展應(yīng)用

4.1將城市所有的地下管線以動(dòng)態(tài)方式管理起來(lái)，使數(shù)據(jù)始終反映最新的現(xiàn)狀，可為城市規(guī)劃、消防、電信、供電等部門(mén)提供大量的信息，同時(shí)為政府決策提供可靠的依據(jù)。

4.2 將擬建建議工程與已建管線疊加，可避免占?jí)旱叵鹿芫€。

4.3 可準(zhǔn)確地查詢出管線的性質(zhì)、位置、材質(zhì)、附件名稱（如閥門(mén)、消火栓等）、管徑等，提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。

4.4 可輸出各種形式的綜合圖、專業(yè)圖，對(duì)圖形進(jìn)行任意比例尺的縮放；可輸出不同規(guī)格的圖紙，將多幅圖拼接輸出，方便外業(yè)施工和管理。

4.5 可對(duì)管線進(jìn)行縱、橫剖面處理，為管線設(shè)計(jì)部門(mén)非常方便地提供各種數(shù)據(jù)。

4.6 地下管網(wǎng)綜合查詢。可按屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段名作任意查詢，可統(tǒng)計(jì)任意區(qū)域內(nèi)的閥門(mén)、消火栓等管線附件的個(gè)數(shù)。這樣，可在地下管線發(fā)生事故時(shí)，提出應(yīng)急方案，劃定危險(xiǎn)區(qū)域。該功能可為公安消防部門(mén)結(jié)合地形圖的位置，提供最佳事故處理路線，制定最佳解決方案。

4.7 該系統(tǒng)可提供與通用圖形平臺(tái)接口,為將來(lái)系統(tǒng)上升到大型地理信息系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的保障,同時(shí),為GIS系統(tǒng)的全面開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。

5 數(shù)字城市和城市地下管線管理信息系統(tǒng)的未來(lái)

在這樣一個(gè)信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)日益全球化的今天，城市信息化對(duì)于城市的健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。首先，這是城市國(guó)際化的需要。快速的全球化加速了城市國(guó)際化的步伐，城市日益融入到了全球的概念框架之中，提高城市的區(qū)域和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力成為城市發(fā)展的新目標(biāo)。而城市信息化將為全球化的實(shí)現(xiàn)和全球城市體系的構(gòu)建提供物質(zhì)基礎(chǔ)和社會(huì)保障，是其實(shí)現(xiàn)的前提。同時(shí)，城市信息化也是城市國(guó)際化的重要表現(xiàn)。其次，城市信息化是城市自身發(fā)展到一定階段后的內(nèi)在要求。隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平的提高，尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶來(lái)了城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和社會(huì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型，這為城市實(shí)現(xiàn)信息化提供了重要的動(dòng)力支持。因此，加強(qiáng)城市信息化建設(shè)對(duì)于城市的未來(lái)發(fā)展具有關(guān)鍵意義。

城市地下管線管理信息系統(tǒng)依賴于城市的建設(shè)發(fā)展，數(shù)字城市是城市信息化戰(zhàn)略中的重要組成部分，也是信息化戰(zhàn)略得以順利實(shí)現(xiàn)的重要保障。所以需要加大力度進(jìn)行城市信息化的進(jìn)程，進(jìn)行城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集收集，在數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化入庫(kù)、動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)一整套有效措施和手段的基礎(chǔ)上，研究和建立集空間異質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、三維標(biāo)度和海量數(shù)據(jù)的綜合管線信息系統(tǒng)，不但對(duì)于城市地下管線的科學(xué)化管理，保證城市的可持續(xù)發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義，而且對(duì)于城市規(guī)劃信息系統(tǒng)學(xué)科的完善和發(fā)展，也無(wú)疑具有深刻的學(xué)術(shù)價(jià)值、理論價(jià)值和應(yīng)用示范推廣價(jià)值。