運用地理信息系統實現城鎮燃氣管網智慧敷設

陶玉奇， 秦 勇

(山東天蒙能源工程技術有限公司，山東臨沂276000)

1 概述

城鎮燃氣管網作為城市基礎設施之一，不但要立足于未來發展需要，符合天然氣安全用氣需求，更要實現城鎮燃氣管網敷設的可視化、智慧化，為居民以及工業生產用氣提供更加堅實的保障。地理信息系統(Geographic Information System，GIS)涉及多學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經廣泛應用在不同的領域。特別是近年來，我國許多城市相繼建立了綜合管網GIS和各類專業管網GIS，成功探索并實現了以城市精細化管理為目標的管理新模式，豐富并完善了數字城市的建設內容[1-3]。

從城鎮燃氣管網建設的實際要求出發，根據現代燃氣規劃設計理念，實現城鎮燃氣管網智慧化敷設是城鎮燃氣管網未來最佳發展方向。本文對運用GIS實現城鎮燃氣管網智慧敷設進行探討。

2 工作原理

GIS主要通過前端資料采集及分析、中期系統處理加工、后期空間分析、反饋模擬，實現城鎮燃氣管網智慧敷設。系統流程見圖1。

圖1 GIS的系統流程

① 前端資料收集及分析

通過遙感技術收集資料，前端裝置包括安裝在航空器以及衛星上的攝像機、數字掃描儀、激光雷達等傳感器。傳感器以二維或三維形式捕捉現實客觀世界實際數據，通過遙感測量機械進一步處理現實數據，將現實數據轉化為數字數據后輸入到GIS中。

GIS對輸入數據進行拓撲分析等一些高級分析后，將現實數據轉變為GIS可編輯的、系統的、智慧化的數字數據，為城鎮燃氣管網智慧敷設提供了數據依據。

② 中期系統處理加工

中期系統處理加工主要分為模型算法、對比翻譯、門戶平臺呈現，是現實城鎮燃氣管網智慧敷設的關鍵。模型算法包括反映燃氣管網客觀數據的基礎模型(管網模型、SCADA模型、陰極保護模型、水力模型等)以及基于GIS的數據模型(土壤分布模型、投影與坐標變換模型、緯度、經度、海拔基礎模型等)。通過對比翻譯可以將管網模型等生成的數據轉換成一種可靠的算法媒介，通過算法媒介，人們提出的要求可以以一種精確翻譯語言反饋給GIS。門戶平臺負責呈現城鎮燃氣管網的節點高程、管段的流速、管徑以及土壤信息等。

③ 后期空間分析

空間分析是GIS的主要功能，空間分析是從空間物體的空間位置、聯系等方面去研究空間事物，并對空間事物作出定量的描述。

空間分析結合復雜的數學工具，運用空間統計學、圖論、拓撲學、計算幾何等，結合地理學、地質學、經濟學、區域科學、大氣、地球物理、水文等，對城鎮燃氣管網的空間構成進行描述和分析，以達到獲取、描述和認知空間數據，理解和解釋地理圖案的背景過程，模擬和預測空間過程。可為城鎮燃氣管網的規劃及敷設方式提供依據。

④ 反饋模擬

反饋模擬使用三維成像技術，建立虛擬仿真場景及高精度模型。基于當前情況，進行下一時刻的數據重新處理分析，完成各類數據信息的交換、對比、反饋，模擬下一時刻的仿真場景，從而得到最優化的城鎮燃氣管網敷設方案。

3 結語

運用GIS技術，可切實做到城鎮燃氣管網智慧敷設，提高工程技術人員的感性和理性認識，從而深化概念和管道敷設方案，促進城鎮燃氣管網敷設的安全性、合理性、科學性、智慧性。

隨著市場對城鎮燃氣管網敷設智慧化關注度的提升，運用GIS技術提高城鎮燃氣管道敷設的合理性，增加城鎮燃氣管道敷設的多樣性，提高城鎮燃氣管道敷設的智慧性，可以在有限的時間和資金投入的情況下，為城鎮燃氣管道敷設提供有力支撐。

雖然運用GIS技術能夠做到城鎮燃氣管網敷設的智慧化，保證天然氣供應符合實際需求，提升城市居民的生活質量，促進社會效益的穩步發展，但是GIS技術運用于城鎮燃氣管網敷設的過程仍存在許多問題，還需要采取有效的方式和策略加以應對。