基于GIS系統的給水管網信息系統之管見

◎ 中煤西安設計工程有限責任公司 郝銀霞

陜西廣播電視大學 現代教育技術中心 任乃賓

給水管網管理就是對一個給水系統按照它的總體規劃和設計要求，完整地付諸實施，并加以科學管理，保持其完整性、連續性和合理性，使系統保持良好的生產、生活環境和發展狀態，從而使系統取得良好的經濟效益、社會效益和環境效益。

縱觀過去和現在，對一個給水系統來說，給水管網管理工作是整個系統管理中必須要做的一項重要的基礎工作，必須采取有力措施，提高系統對給水管網管理工作重要性的認識，認真做好這項基礎工作。

1 給水管網管理的主要內容

給水管網管理從工程籌建到建成后都發揮著重要的作用。一般給水管網管理分為四個階段：工程籌建階段、工程施工階段、工程竣工驗收階段和運行階段。這四個階段每個階段給水管網管理的內容都不相同，由于本文主要是研究給水管網運行階段的給水管網數字化管理系統的建立，因此，在這里主要介紹運行階段的給水管網管理的工作內容。

給水管網管理部門在運行階段的主要工作內容，包括以下幾個方面：

（1） 對工程已建設施的平面和豎向位置進行管理

給水管網管理部門根據給水管網現狀情況，對整個工程給水管網的平面和豎向位置進行管理。上述設施的平面和豎向位置如有變動、改建、擴建、拆除、遷移，均應經給水管網管理部門審查，并應及時將變更后的設施平面和豎向位置進行標注。

（2）用地管理

用地管理主要是給水管網管理部門對新建、改建、擴建及技改工程項目用地進行審批，向相關用地部門提交用地申請報告，對工程用地進行監督，并且將用地更改及時修改。

（3）動土管理

給水管網管理部門對動土管理主要是審批動土計劃、監督動土過程，以及將由于動土涉及改變原有建筑物、構筑物、管線等設施的平面和豎向位置，及時反映到作業圖上。

2 GIS用于給水管網管理的可行性分析

給水管網總體布置圖，是按一般規定比例繪制的圖紙，表示給水管網與建筑物、構筑物等方位、間距以及道路網、綠化、豎向布置和用地鄰界情況等。它直接反映工程界限內地形地物和管網的相對空間位置，以及通過標注反映給水管網的屬性信息。

目前企、事業單位的數字化管理一般分為兩種：一是通過委托大型軟件公司直接定做企業專用的數字化管理系統，一般在國家特大型工業企業中采用，如寶鋼、首鋼等；二是通過計算機輔助設計軟件（CAD）建立數字化的給水管網，實現數字化信息管理。第一種管理方法固然好，但是它的花費也不是一般企、事業單位能承擔的。而第二種雖然簡單的實現了數字化信息管理，但是屬性信息仍然只能靠人工勘察和查閱書面資料獲得，這樣就喪失了數字化管理的優勢。如果能進一步把這部分信息輸入計算機并能同企、事業單位運作有機連接為一體，無疑將會實現給水管網設計與管理工作方式和方法質的飛躍，而這正是建設給水管網數字信息系統的最大技術難點。

2.1 GIS用于給水管網管理系統建設的理論基礎

GIS具有以下特點：

（1）它是一個完整的計算機系統，具有完整的軟硬件結構，具有建立數字信息系統的條件和能力。

（2）基于GIS電子地圖中的地理符號都有自己的空間信息。

（3）GIS電子地圖中的地理符號不但有自己的空間信息，而且可以根據用戶要求，給其附加屬性的信息。

（4）GIS系統可以對空間信息數據和屬性數據進行查詢、統計、分析、計算等，這些功能可以用于給水管網的方案評價、物流模擬等。

上述這些GIS系統的特點，可以作用于給水管網管理的很多方面，如對企業已建設施的平面和豎向位置進行管理、用地管理、動土管理等方面。GIS技術目前主要用于各種宏觀規劃中，如土地利用、城市管理、交通規劃等，而給水管網管理的主要對象相對于上述的宏觀規劃就比較微觀了。但是，在理論上和功能上GIS和給水管網管理系統都具有共同點，所以GIS及其理論可以用于建立數字給水管網管理系統。

2.2 GIS用于給水管網管理系統建設的可行性

GIS基礎軟件有以下功能可以在給水管網管理系統建設中使用或借鑒：

（1）數據編輯功能

包括圖形和屬性信息的錄入、修改、追加等。目前工業企業設計一般采用AutoCAD完成，因此目前的主流GIS軟件均支持DXF格式數據轉化為相對應的GIS數字化空間圖形信息，而空間圖形信息的屬性數據則通過唯一標識符同圖形建立聯系。這樣，兩種信息就完美地“組合”在給水管網管理系統中。

（2）圖檔管理功能

圖檔管理一般指圖庫管理和圖檔修編等工作。這些功能可以通過GIS軟件中對地圖的分檔管理，實現對原始圖件的調閱、拼接、剪取，并可以對圖檔的繪制時間、繪制人等進行管理。這樣可以將原本繁瑣的圖庫管理完全電子化。

（3）數據查詢、統計功能

由于先前將各種圖檔錄入或者轉換為GIS形式帶屬性的圖檔，因此我們可以對數據庫中的記錄按照屬性信息或者圖形信息等要求進行查詢，可以對查詢記錄進行分類、統計，大大提高收集信息的效率以及準確性。

（4）數據輸出

GIS系統可以按各種要求顯示和輸出空間信息或者屬性信息，并且可以將查詢結果打印輸出，實現與各種主流GIS軟件數據格式互通以及輸出各種常用數據格式。將這些功能運用于給水管網管理系統，使設計或管理人員能夠方便快捷的提出滿足各種要求的電子圖標和數據資料。

（5）維護功能

軟件提供必要的數據庫維護、升版和技術支持，包括圖層名、數據表字段追加和修改等，以使給水管網管理系統跟上時代的發展，并不斷得到完善。

（6）可望擴展到給水管網規劃、設計等應用

GIS的目的就是為了解決實際問題，以目前GIS的功能以及今后的發展趨勢來看，在給水管網管理系統基礎上進而擴展到規劃設計等應用是必然的趨勢，給水管網業務成為一個完整的系統是可以實現的。

目前給水管網業務一般采用AutoCAD以及其二次開發的軟件進行設計和管理，雖然GIS的數據格式不是給水管網業務的主流格式，但經過二次開發可以滿足用戶要求，它用于建設給水管網管理系統在技術上是可行的。

2.3 二次開發及需要考慮的問題

（1）GIS基礎軟件的選擇

以成本分析來看，用成熟的GIS平臺軟件進行系統的二次開發，是成本低、周期短、見效快的最好方法。目前，市面上的GIS軟件，國外的Arc GIS系列、MapInfo系列，國內的SuperMap系列軟件都可以作為二次開發的平臺。在開發中，應該注意與目前給水管網業務的主流軟件AutoCAD相結合，這樣才能將給水管網設計與給水管網管理很好的銜接起來。

目前市面上各個桌面GIS軟件的功能都大同小異，用戶應該根據自己的價格、功能、技術、要求來選擇。

（2）軟、硬件配置

利用GIS開發和維持給水管網管理系統硬件要求基本與一般GIS系統的硬件要求一樣，如計算機、打印機、繪圖儀等，如條件好或者資金充裕還可以添加數字化儀。軟件方面，除了開發所需要的GIS平臺軟件之外，數據庫軟件如SQL Server等、高級語言VB、VC、Delphi等也是必須的。同時，可以根據需要開發基于AutoCAD的GIS系統，這樣可以更好的和給水管網設計接軌。

綜上所述，GIS建立數字化給水管網管理系統，不論從理論合理性上來說、還是從經濟效益成本方面來說，都是切實可行的。利用GIS建立數字化給水管網管理系統，完全符合經濟、適用、合理的原則。

3 建立數字給水管網管理系統的必要性

建立給水管網管理系統是適應時代發展要求的，主要有以下幾個優勢：

第一，工程中可避免工作量極大的測量繪圖工作；

第二，資源使用者可及時、全面地獲取所需要的資料數據；

第三，通過給水管網管理系統，設計人員可提高工作效率，降低勞動強度；

第四，可以為其它相關系統的建設提供幫助，實現資源共享。

由此可見，將地理信息系統應用于給水管網管理系統中可產生較大的效益，從科學管理上看也是必要的。

4 利用GIS技術建立數字給水管網管理系統的系統結構和技術路線

4.1 利用GIS技術建立數字給水管網管理系統的系統結構

經過上面對給水管網管理內容的介紹以及對建設系統的可行性分析，GIS數字給水管網管理系統包括以下幾個模塊：數字編輯模塊、圖檔管理模塊、數據查詢統計模塊以及數據輸出模塊。幾個模塊主要功能如下：

（1）數據編輯模塊

該模塊主要功能是圖形和屬性信息的錄入、修改、追加等。將工程設計一般所采用的DXF、DWG格式的圖形數據以及常用的DOC、XLS格式的數據轉換成系統所對應的GIS數字化空間圖形信息，空間圖形信息的屬性數據則通過唯一標識符同圖形建立聯系。這樣可以將工業企業中的改擴建、建構筑物的平面或者豎向改動、工業企業用地的改動、企業內各種設備、材料、原料、燃料的堆放位置的變動及時的反映在給水管網管理系統中。

（2）圖檔管理模塊

圖檔管理模塊與數據編輯模塊相對應、通過GIS軟件中對地圖的分檔管理，實現對由數據編輯模塊轉換的GIS數字化空間圖形信息的調閱、拼接、剪取，并可以對圖檔的繪制時間、繪制人等進行管理。

圖4.1 數字給水管網管理系統結構圖

（3）數據查詢統計模塊

數據查詢統計模塊主要功能是對數據庫中的記錄按照屬性信息或者圖形信息等要求進行查詢，并可以對查詢記錄進行分類、統計。

（4）數據輸出模塊

數據輸出模塊的主要功能是按用戶的各種要求，顯示和輸出空間信息或者屬性信息，并且可以將查詢結果打印輸出，實現與各種主流GIS軟件數據格式互通以及輸出各種常用數據格式。

圖4.1為GIS技術建立的數字給水管網管理系統的結構圖。

4.2 利用GIS技術建立數字給水管網管理系統的技術路線

系統利用Arcview3.2 桌面GIS軟件為主要建立平臺，以SQL Server2000 為后臺數據庫，采用VisualBasic6.0作為二次開發的語言環境。分為以下幾個方面：

（1）利用Arcview3.2平臺的數據轉換功能將DWG、DXF格式圖形數據轉換為SHP、SHX格式的圖形文件。

（2）在Visual Basic 6.0 開發環境下，將DOC、XLS格式的數據錄入SQL Server2000 數據庫系統中，實現該系統數據庫的邏輯結構。

（3）在VisualBasic6.0 開發環境下，調用Arcview3.2 開發平臺提供的組件，運用Arcview3.2對象和其它VB對象的方法和屬性完成GIS基本功能，形成數據編輯模塊。

（4）利用Arcview3.2 提供的組件，實現圖檔管理、數據查詢、數據輸出模塊功能。

5 結論

給水管網業務是長久影響企業效益及其發展潛力的基礎管理工作之一，建設以現代信息技術為支撐的給水管網系統是必要的、迫切的。GIS突破傳統的信息技術，實現了信息的可視化。利用GIS及其技術建設給水管網管理系統，技術可行、投資節省、效益明顯，符合適用、經濟、合理的原則。