MAPGIS在城镇地下综合管线信息系统建库中的应用

【摘要】城市地下管线管理信息系统依赖于城市的建设发展，数字城市是城市信息化战略中的重要组成部分，也是信息化战略得以顺利实现的重要保障。所以需要加大力度进行城市信息化的进程，进行城市基础数据的采集收集，在数据采集、自动化入库、动态更新数据库一整套有效措施和手段的基础上，研究和建立集空间异质、结构复杂、三维标度和海量数据的综合管线信息系统，不但对于城市地下管线的科学化管理，保证城市的可持续发展有着现实和深远的意义，本文介绍了燕郊城镇地下综合管线信息管理系统的构建，采用MAPGIS作为平台，使得地下管线管理信息系统实现了地下管线信息数据的共享和集成，易于数据管理和调用，为以后的中小城市综合管线管理实践提供一个典例，使管线修测工作向更快、更好的方向发展。

【关键词】 地下管线；探测；数据采集

1. 概述

（1）燕郊经济技术开发区地处三河市域最西部，隔潮白河与北京通州区相望，距天安门30公里；东距唐山144.3公里，距秦皇岛260公里；北至首都机场30公里；南距天津121公里；京秦电气化铁路和102国道穿区而过，总规划面积30平方公里。

（2）由于历史和现实的各种原因，燕郊地下管网建设及其管理滞后于其发展，没有建立起完备的管线资料。原有地下管网铺设时间长，构成复杂，过去只凭人记忆，口头传述有失准确。即使有一些档案记载，也因管理不科学和管理人员变更而流失致使资料残缺不全。新建建筑物时，有关部门也没有对地下管线足够重视，忽视了地下管线的系统管理。此外，地下管线的设计、施工、测绘等部门协调管理不够，造成地下管线资料不现状，设计部门已废除的旧管道没有及时通知测绘部门更改图纸；施工部门只进行管线施工，不进行管线竣工测量，测绘部门不能及时了解管线施工状况并及时进行管线竣工测量和展绘管线图，使管线资料失去现势性和利用价值，给地区发展带来了很多不利因素。随着燕郊经济技术开发区现代化建设的迅速发展，城市中心范围的不断扩大，对地上和地下空间合理的开发利用建立科学、完整、功能强大、分析查询迅速的地下管线信息管理系统已是势在必行。

（3）本次开发区管线调查总面积约51平方公里，东至东外环路，西至潮白河东岸，南至冶金路，北至北外环路。包括生活区与工业园区在内的所有符合此次管线探测取舍标准的所有管线.探测作业从2005年9月至2006年1月底全面完成了各项任务，达到了预期的工作目的。地下管线探测共探测管线点24569个，调查管线总长度667.744公里，绘制1：1000综合地下管线图157幅。地上管线测量点数为982个，测量管线总长度232公里，绘制1：1000综合地上管线图178幅。资料齐全、详尽，能够满足建库要求。

2. 平台选择

通过考察GIS 平台分析，我们认为MAPGIS 比较适合燕郊的实际情况，MAPGIS是武汉中地信息工程公司开发的GIS平台软件，也是国产GIS基础软件中产品化程度较高，应用较广的系统。相对于国内外其它产品，MAPGIS作为GIS开发平台，对于管网信息系统的开发具有独特优势。理由如下：

2.1性能价格比较好：ARC/INFO 工作站版非常成熟、稳定，且微机版也继承了其优点，但投资较大，GENAMAP 虽有比较有经验的应用开发商，但价格也较高。MAPGIS 在三个平台中，性能和ARC/INFO 的工作站版本相当，且其价格最低，具有最佳的性能价格比。

2.2MAPGIS 由于是国产平台，其应用开发商亦为生产平台的开发商，技术支持能力是显而易见的。由于开发商为国家重点大学的校办高新企业，能够摒弃纯学术性科研的弊端，其开发人员素质较高，队伍稳定，更重要的是，1997 年已在该平台上开发了地籍管理系统，可以用数据现场测试并很快投入使用。MAPGIS 以后有可能成为首选的推广平台，其技术支持也将是最好的。

2.3符合燕郊的实际情况：经过一年多的调查了解，我们认为选用国外平台开发地下管线信息管理系统存在投入大，见效慢，开发时间长，后劲不足等问题。作为一个中小城市的管线信息管理，需要的是投入少，见效快，技术支持有保证，同时，能适应今后发展需要的管线管理系统开发平台，目前看来，选用MAPGIS 能够达到这一目标，在一年的时间内可以达到实际应用的目的。

3. 地下管线建库概述及基本要求

3.1本次地下管线建库的管类有：给水、雨水、燃气、热力、电力、路灯、电信（网通、联通、移动、天童）、有线电视类。主要查明它们的平面位置、走向、埋深、材质、性质、规格、埋设年代和权属单位等内容。通过测绘作业，并用计算机对上述地下管线相关信息进行编辑和处理，建立地下管线信息管理系统，为城市的规划、建设和管理服务。

3.2为适应城市发展建设的各项需要，该系统应具有七大类管线管理子系统的基本功能，并由这七个子系统构成综合的城市地下管网管理信息总系统，其具体组成图示如图1：

图2

图1

4. 信息管理系统的构建

燕郊开发区管网信息管理系统以MAPGIS 为开发平台，在WindowsXP环境下，采用Visual Basic 6.0及SQL语言开发而成。它是利用计算机强大的存储、计算、分析及管理功能构建的专业信息管理系统，可以对整个城区内的地形信息及管线信息进行综合管理。该系统的建成及使用极大地提高了工作效率，实现了城区地下管线管理的现代化。

4.1地形信息入库。地形图是管线的背景图，为此要对地形信息进行数据入库，本次录入的1：1000的地形图共有153幅，面积为50平方公里。

4.1.1地形图入库的具体内容如下：

（1）房屋建筑及注记；

（2）道路及道路注记；

（3）植被（绿化带）及注记；

（4）水系及注记；

（5）其他地形，如沟、坎、围墙、栏杆等。

以上图层转入信息系统后，均为GXDX层。

4.1.2运行地形入库专用程序进行数据入库。测绘中心软件研究所为这次地形数据入库编制了入库程序，运行此程序，将上述图层自动转入为对应MAPGIS点表、线表文件，并自动赋予地物的各种属性值。

4.1.3对入库数据进行检查如图2：

4.2管线信息入库。

（1）管线图是在综合管网信息系统下生成并编辑，形成的数据文件格式已经基本符合信息系统的要求，然后再做适当的处理。

（2）数据库的设计与建立是系统建设的一项最基本和最重要的任务。根据系统设计的目标和要求，该数据库设计包括数据分类、数据录入等，它的整个数据处理流程见图3：

4.2.1数据分类。建立系统所需的数据类型有两大类：空间数据和属性数据。空间数据主要包括图件资料，如地形图、建筑物位置分布图、道路干线图、专业管线图、管线管辖单位分布图等。属性数据主要为各图件的属性文本资料，如管线的类型、材质、长度、管径、埋设日期、阀门数等信息资料。数据的来源主要是管线的探测资料。

4.2.2管网数据的输入。数据输入是建立系统最重要也是最艰巨的工作。该系统的数据有三大类，这三大类数据分别为：背景地图数据、管线管点的空间位置数据、管线管点的属性数据。

4.2.2.1背景地图数据的输入。为了使背景地图准确、完整，要选用1：1000的燕郊开发区分幅地形图AutoCAD 2004的DXF数据文件，再用AutoCAD对图形进行编辑，尤其要对管线、管线点、管线附属物仔细检查。最后将编辑、检查、整饰后的DXF数据转换为MAPGIS数据文件，从而获得全区完整的地图数据。

4.2.2.2管线 管点空间数据的输入。任何管线都要由三种要素组成，即管点、管段、管线。所以管线数据的输入主要是管点位置坐标的输入以及由相关管点联为管段、相同型管段联成管线的问题。该数据的输入可以根据原有管线图用数字化仪跟踪数字化输入，也可直接用键盘输入管点探测所得的坐标数据，还可以开发探测仪器记录的数据格式和系统数据格式之间的转换程序，将仪器探测数据联机输入计算机。

由于在探明地下管线空间位置时就已经探明了管线材质、管线埋深和管线直径等属性，在常规外业测量时，把各测点三维坐标、埋深和专业属性在笔记本电脑上实时输入进数据库，同时输入该测点是否和其他测点连接，和谁连接，此点是起始点或中间点或结束点等。表2～表6给出了空间数据输入格式：

4.2.2.3管线 管点属性数据的输入。管线属性包括管点属性、管段属性和管线属性。它们的输入必须与所属管线点、管线段、管线严格一一对应，输入的方法有键盘输入和数据库转入，用键盘直接输入是在空间数据输入的同时进行的，如输入一个管点的同时输入其属性，由数据库转入时应注意所利用的数据库结构定义与该系统属性库的结构定义完全一致，属性输入完后，应与对应的管点、管段、管和线作正确符合检查。

全部数据输入完成后，可通过抽查来检验数据输入的正确性和准确性。

属性数据输入格式可参考下面的格式（表7～表8）。

4.3信息系统的运行模式。管线数据及地形数据录入信息系统后，即可对这些数据进行综合管理，其管理模式与实现形式如图4：

4.4燕郊开发区地下管网管理信息系统所完成的功能结构框架图示如图5：

以上完成的系统功能基本上满足管网管理的全部要求，使燕郊开发区的地下管网得到科学有效的管理。

5. 应用及拓展应用

5.1将城市所有的地下管线以动态方式管理起来，使数据始终反映最新的现状，可为城市规划、消防、电信、供电等部门提供大量的信息，同时为政府决策提供可靠的依据。

5.2将拟建建议工程与已建管线叠加，可避免占压地下管线。

图5

图4

5.3可准确地查询出管线的性质、位置、材质、附件名称（如阀门、消火栓等）、管径等，提供准确可靠的数据。

5.4可输出各种形式的综合图、专业图，对图形进行任意比例尺的缩放；可输出不同规格的图纸，将多幅图拼接输出，方便外业施工和管理。

5.5可对管线进行纵、横剖面处理，为管线设计部门非常方便地提供各种数据。

5.6地下管网综合查询。可按属性数据库中的字段名作任意查询，可统计任意区域内的阀门、消火栓等管线附件的个数。这样，可在地下管线发生事故时，提出应急方案，划定危险区域。该功能可为公安消防部门结合地形图的位置，提供最佳事故处理路线，制定最佳解决方案。

5.7该系统可提供与通用图形平台接口，为将来系统上升到大型地理信息系统提供强有力的保障。

6. 结束语

在这样一个信息技术高度发达，经济、社会日益全球化的今天，城市信息化对于城市的健康持续发展具有重要意义。城市地下管线管理信息系统依赖于城市的建设发展，数字城市是城市信息化战略中的重要组成部分，也是信息化战略得以顺利实现的重要保障。所以需要加大力度进行城市信息化的进程，进行城市基础数据的采集收集，在数据采集、自动化入库、动态更新数据库一整套有效措施和手段的基础上，研究和建立集空间异质、结构复杂、三维标度和海量数据的综合管线信息系统，不但对于城市地下管线的科学化管理，保证城市的可持续发展有着现实和深远的意义，而且对于城市规划信息系统学科的完善和发展，也无疑具有深刻的学术价值、理论价值和应用示范推广价值。

参考文献

[1]地下管线网探测与信息管理[M]-田应中，等，北京：测绘出版社，1997.

[2]城市地下管线探测技术手册[M]-建设部城市规划司，北京：中国建筑工业出版社，1998.

[3]《工程测量学》- 张正禄，湖北：武汉大学出版社出版，2002年：（P44～P129）

[4]《控制测量学》-孔祥元等，湖北：武汉大学出版社出版，1998年

[5]《城市地理信息系统》-修文群等，北京：希望电子出版社，1999

[6]《地理信息系统GIS数字化城市建设指南》-修文群等，北京：希望电子出版社，2001