地理信息系統在地下管線中的應用

趙維高

（山東正元地球物理信息技術有限公司，山東 濟南 250101）

在現代城市的地下管線中包括了電力、燃氣、給排水、通信、供暖以及工業管線等多種類型的管線設施，構成了城市生活的重要基礎，運行的安全性和穩定性將直接關系到城市生產生活能否正常進行。由于管線類型比較復雜，在規劃設計、施工建設以及運行維護等方面的要求也各不相同，給相關的規劃及管理工作帶來了較大難度。隨著地理信息技術的發展，為地下管線的管理提供了高效的信息化手段，其不僅可以通過可視化方式來準確呈現地下管線的各種信息，而且其還可以擴展深層次公路來實現對地下管線的綜合性管理，從而促進數字化城市的發展。

1 地理信息系統在地下管線管理中的主要結構

應用地理信息技術構建的地下管線管理系統中主要包括了地下管線的基礎地理信息、軟件系統以及相關的應急設備等。其中硬件設備指的是繪圖儀以及數字工作站等，而地理信息系統中則主要由GIS、數據庫以及相關的軟件共同構成[1]。在地下管線的地理信息系統結構中，底層為基礎性的地下管線數據，這是中間服務層以及系統應用層的重要基礎，也是地理信息系統實現各項功能的核心環節。

1.1 基礎數據層

在地下管線的地理信息系統中，管線的空間信息以及屬性數據等構成了基礎數據。其中地下管線的屬性信息主要指的是管線以及管轄按的彎頭或閥門等管點屬性，具體來說是管線的類型、標識、管線起止點埋深、ID，以及管線的管井等數據[2]。而管線的空間信息則主要指的是地下管線設施的地形圖、地理空間數據以及圖形等信息。

1.2 中間服務層

在地下管線地理信息系統中，中間服務層連接著應用層以及基礎數據層，從而使系統利用中間服務層中的軟件工具，根據應用層的實際需要由基礎數據層內將數據調出并應用。

1.3 系統應用層

地理信息系統的應用層主要是系統為用戶提供的操作界面，其也是地理信息系統的頂層結構。用戶可以通過操作界面來采集和輸入數據，并對數據進行通徑分析、查詢應用以及輸出成果的操作，從而實現對地下管線設施的信息化管理。在地理信息的應用層中除了包括傳統的應用平臺外，還包括越來越普及的APP等移動終端。

在應用地理信息系統來管理地下管線設施時，系統以管線的空間數據或屬性信息為基礎，利用ArcSDE等數據庫軟件來實現用戶應用請求與底層數據間的連接轉換，同時對數據層所提供的返回結果進行優化后，由應用層通過三維可視化方式加以呈現，從而完成數據信息的查詢應用。

2 地理信息系統在地下管線管理中的應用

應用地理信息系統來進行地下管線的管理，能夠充分發揮GIS技術的可視化呈現功能、數據編輯處理功能以及三維仿真模擬功能，來有效提高地下管線管理的質量和效率，確保地下管線的運行安全。

2.1 應用地理信息系統進行地下管線數據編輯

地理信息系統可以以其采集的地下管線的閥室和閥軸以及管道等各種設備的檢測數據為記錄，利用系統的動態數據庫以及圖形等編輯軟件來實現對數據的處理分析，從而為用戶提供數據的查詢、統計以及分析功能，幫助用戶準確了解地下管線的動態信息[3]。

（1） 編輯基礎數據。地理信息系統的數據編輯功能主要是為用戶提供地下管線各項數據的輸入或輸出、管理文件信息、轉換數據以及編輯圖形等功能，為地下管線的管理提供便利。

（2） 瀏覽管線信息。應用地理信息系統可以根據用戶的實際需要通過分層顯示的方式來展示特定地下管線的類型，并為用戶提供多種視角的瀏覽功能，還可以對地下管網和其相關的地上結構物等情況進行三維展示，并對開挖管線等實施情況進行場景演示，使用戶能夠獲得直觀的瀏覽效果。

（3） 查詢管線數據。應用地理信息系統可以按照用戶的指定屬性要求來對地下管線進行限制查詢或者統計相關數據。比如系統可以根據用戶指定的區域范圍對一定使用年限的管線設施進行查詢并準確統計數量信息，從而為管線的維護管理工作提供準確的參考依據。

（4） 分析管線三維空間信息。應用地理信息系統不僅可以為用戶具體提供地下管線設施的走向、三維分布和彼此之間的三維關系等可視化信息，而且可以對地下管線設施進行三維空間分析，例如對管網設施的連通情況、流向、橫縱斷面以及是否存在爆管或碰撞風險進行綜合性分析，從而為地下管線的故障排除以及路徑規劃等提供可靠的參考依據。

（5） 更新地下管線數據。應用地理信息系統可以及時向系統中輸入新的地下管線工程數據，并根據相關普查或測量結果對系統數據庫每年的數據信息進行更新和完善，以保證數據信息與地下管線的實際情況相一致。用戶可以批量導入地下管線的各種數據，并對數據信息進行編輯處理，分析誤差產生的原因，并可以根據設計數據與竣工測量數據進行對比。此外也可以刪除失效或錯誤的地下管線數據。

（6） 為地下管線的規劃設計提供輔助作用。應用地理信息系統可以將國家頒布的管線設計標準轉換為各種設計參數，同時根據地下管線的實際分布情況等對地下管線工程的埋深或者鋪設范圍等規劃設計進行限定，同時還可以輔助地下管線設計進行設計驗證或者分析管線間的三維空間關系等。

2.2 應用地理信息系統進行地下管線的搶險調度

應用地理信息系統可以根據其所獲取的各測點的數據進行分析，一旦發現異常后可以及時發出警報信息，并根據其風險點源方向來對管道以及閥門的狀態進行查詢，以準確判斷故障發生的具體位置，同時預測相關道路以及周邊地區的影響程度，為地下管線故障的搶險調度提供準確的參考，提高地下管線搶險維修的效率和質量。

2.3 應用地理信息系統模擬地下管線運行狀態

應用地理信息系統的防震模擬功能可以準確模擬相關管線的動態平衡、負荷以及差分情況。在此基礎上，系統可以對傳動誤差進行定量分析，并綜合分析地下管網的實際負載情況，并優化相關的調度策略，從而保證城市地下管網的安全運行。

2.4 應用地理信息系統對地下管線進行風險評價

應用地理信息系統可以準確識別地下管線的運行風險，并對風險程度進行客觀的評價，幫助地下管線的管理部門及時發現地下管線的風險隱患，并科學判斷風險來源以及風險程度，為采取相應的風險防范措施提供可靠的參考依據，從而提高地下管線運行的安全性和可靠性，防止發生重大的安全事故，保證人民群眾的生命財產安全。

3 結語

綜上所述，應用地理信息系統來進行地下綜合管線的管理能夠有效提高管理的質量和效率，并提高地下管理的信息化水平，促進數字化城市管理的發展。隨著地理信息技術以及平臺建設的不斷成熟，對各類型地下管線的管理將更加精細化，系統將能夠根據不同管線的屬性特點以及運行規律來進行更有針對性的管理，并為地下管線的設計規劃提供更加直觀、準確的參考依據。