基于GIS的校園排水系統的設計

孟祥銳，張 悅

（長春師范學院城市與環境科學學院，吉林長春 130032）

地理信息系統的主要功能有數據的收集處理和空間分析。其中空間分析功能包括數字地面模型分析、緩沖區分析、空間疊合分析、空間網絡分析、空間統計分析、空間集合分析、空間數據查詢等分析功能［1］。隨著全球城市化的發展，排水系統在社會可持續發展中起著越來越重要的作用。排水系統包括建筑內部排水系統和室外排水系統。本文研究室外排水系統。

在城市和工業企業中通常有生活污水、工業廢水和雨水，城市排水系統是將城鎮的污水、廢水和雨水有組織地排除與處理的工程設施。校園排水系統是校園基礎設施建設的重要組成部分［2］。

對校園地下管網信息系統的功能要求，可歸納出該系統具有如下特征：（1）需有效地實現對空間數據和屬性數據的操作、處理和管理。（2）數據現勢性高。校園經常會有新的建設工程，有些管網數據會發生變化，反映地下管網的動態變化是地下管網信息系統要解決的一個突出問題。現勢性高的數據才能在校園建設中發揮更強的作用。（3）管網數據呈帶狀分布。作為建立校園地下管網信息系統的主要數據源的各種管線一般是指公共區域的地下管線，按校園規劃要求，管線應盡量埋在校園道路或小區道路紅線以內；同時，只布設至各教學樓門口；管網圖采用分幅帶狀形式制作。（4）應具有明確的邏輯關系。作為肩負能量傳輸和廢物排泄的地下管網系統，它雖隱匿于地下，卻按照自身的內在規律，不停運作以保證校園各項功能正常運轉。這種內在規律即是校園規劃及校園施工規范對校園管網布設、施工的要求，在校園地下管網信息系統中這些邏輯關系應得到反映［2］。

1 排水系統數據庫的設計

數據來源為長春師范學院的平面圖，使用AutoCAD軟件繪成的.dwg格式文件，有精確坐標，誤差為5cm。

1.1 空間數據庫設計

設計范圍為長春師范學院院區范圍，共有800多條污水管、400多污水井、兩個污水池、一個泵站、無污水處理廠和出水口。

污水管網是由污水管、污水井、沉淀池、泵站、污水處理廠和出水口組成。污水管網可以抽象為有向圖，出戶管的一端為網絡圖的源，檢查井和泵站為網絡圖的節點，污水管為網絡圖的邊，出水口為網絡圖的匯。

污水管網的水流動方式為重力流的管網，只有泵站處為非重力流。重力流可根據管網的起點高程和終點高程來決定水流動的方向。因此在實際屬性數據時要確定：（1）該管為重力管；（2）該管的起止點高程；（3）該管的連接設備，如污水井、泵站等。

污水管網的空間地物可分為：（1）點狀地物：污水井；（2）線狀地物：污水管道；（3）面狀地物：建筑物、綠地人工湖、泵站；（4）地物標注：建筑物標注、污水管標注、綠地標注。

根據排水系統的管理需要，可將以上地理數據劃分為幾個圖層：（1）地形圖：底圖（線、面）、建筑物圖（線、面）、綠地人工湖圖（線、面）、道路（線、面）；（2）管網圖：污水管線圖層（線）、污水井圖層（點）、沉淀池和泵站圖層（面）。

這些數據都是由AutoCAD2008軟件繪制的.dwg格式的文件，ArcMap只能顯示CAD數據，卻不能編輯CAD數據，所以涉及數據轉換問題，即如何將.dwg文件轉換為ArcGIS能夠編輯管理的數據格式。

ArcGIS的組件ArcMap中可以實現數據轉換的功能。ArcToolbox工具箱的ConversionTools可以將CAD數據轉換為shapefile文件。將guanxian.dwg轉換到“污水管線文件夾”中，從而自動生成guanxian.dwg的點數據集、線數據集、面數據集、文本數據集。這一功能可以將所有CAD數據轉換為我們需要的各種圖層數據。

1.2 屬性數據庫設計

地下管線和檢查井點的分類編碼結構采用4位編碼法［7］：

也可用管線所在的道路編碼加上管線的分類編碼：

如：污水管道編碼為P4100，檢查井編碼為P4301，泵站編碼為P3511，沉淀池編碼為P3513。表1為管線的屬性表設計，表2為污水井即檢查井的屬性表設計。

表1 管線的屬性表設計

表2 污水井即檢查井的屬性表設計

2 系統功能及實現

2.1 基本的地圖操作

文件菜單中包括加載圖層、卸載圖層的功能。實現了基本的地圖放大、縮小、平移、全圖的視圖功能。在系統界面的左下角為鷹眼圖。鷹眼會隨著當前主窗口變化，用顯著的顏色來顯示主窗口在全圖中的位置，并可以拖動紅色邊框在全圖中迅速定位。狀態欄中分別可以顯示當前視圖的比例尺大小和鼠標當前x、y坐標。

2.2 屬性查詢、編輯、查找功能

屬性查詢功能：點擊屬性查詢功能，再點擊地圖界面中某一地理要素，從而了解該要素的屬性內容。

屬性編輯功能，對在地圖界面中所選擇的地理要素的各個字段的屬性進行更新、修改，點擊保存按鈕后所修改的屬性將保存在屬性表中。

查找功能通過建立表達式簡單查詢符合條件的管線、檢查井等管線數據，并在地圖界面中查看到的地理要素顯示為藍色和綠色。圖示為查找“所屬管線＝家屬樓一號”的管線，點擊查找按鈕后，所屬管線為家屬樓一號的所有管線將顯示為藍色。

2.3 流向效果

通過流向效果工具，可以實現直觀動態地顯示當前所選管線及該管線所流經的所有下游管線中污水的流向。

在實際應用中，如果出現爆管、修動管線等情況時，使用該工具可快速地查詢到該應修管道可能影響到和其直接連通的管道。

排水管線有其特有的屬性，即為管線中污水的流動方向。管線的流向效果功能正是結合這一屬性數據，即管線表中“管線編號”和“所屬管線”字段的數據來輔助完成這一功能的。它將靜態的數據動態地顯示給用戶［3］。

3 結論

本文提出了屬性數據處理方式；排水管線所特有屬性的表達，如流向屬性表達；應用于排水管線的算法等，希望對城市排水管線的建設發揮作用。

［1］李德仁，龔建雅，邊馥苓.地理信息系統導論［M］.北京：北京測繪出版社，1993：2-3.

［2］王志宜.大連市排水地理信息系統的設計與開發［D］.大連：遼寧師范大學，2008：13-15.

［3］趙冬泉，賈海峰，程聲通.基于MapObjects的排水管道流向表達與編輯［J］.測繪通報，2004（8）:36-55.