地理信息系统在地下管网中的应用

摘要： 近年来GIS技术在地下管线中的应用越来越广泛和深入，利用GIS管理城市的地下管线是有效的手段，也是数字化城市的基础。本文系统总结GIS技术的主要特点和在地下管线中的主要应用，介绍地下管线信息系统建设的流程、方式和框架结构，分析地下管线信息管理、应用和数据库动态更新等问题，为将来的地下管线信息系统建设提供有效的资料和合理的借鉴方案。

关键词：地下管网；地理信息系统

Abstract: In recent years, the application of GIS technology in the underground pipeline is more extensive and in-depth, using GIS management of urban underground pipeline is an effective means of digital cities. This article systematically summarizes the main features of the GIS technology and in the underground pipeline, on the processes, methods, and the frame structure of the underground pipeline information system construction and analysis of underground pipeline information management, application and database dynamic updates for the future of underground pipelines information system to provide effective information and reference program.

Key words: underground pipe network; Geographic Information System

中图分类号: P208文献标识码: A 文章编号:

地下管线是城市基础设施的重要组成部分，它就象人体内的“神经”和“血管”，日夜担负着传递信息和输送能量的工作，是城市赖以生存和发展的物质基础；地下管网的图纸、资料是城市规划建设的重要基础信息，掌握和摸清城市地下管网的现状，是城市发展管理的需要，是城市节能减排的需要，是防灾和应付突发性重大事故的需要。所以采用先进的计算机技术、通讯技术和网络技术，建设一个高质量、高效率、灵活、统一、安全的地理信息综合地下管网系统管理系统是必不可少的。近年来随着我国城市化的步伐加快，作为城市的重要基础设施城市地下管线也越来越庞大、复杂、密如蛛网。因此，掌握和保持科学、完整、准确、现势的地下管线信息是进行城市规划、建设和管理的一项重要基础工作。

长期以来，由于忽视对地下工程规范管理，我国大部分城市地下管线资料与现状不符、缺乏数据或数据精度不高，影响了城市规划、建设与管理的科学性。同时，在工程施工中损坏地下管线的事故也时有发生。因此尽快查清城市地下管线状况，制定管线信息动态更新机制，建立科学、准确、完整的地下存档与信息管理系统，适应城市现代建设与管理的需要是刻不容缓的工作。随着计算机技术、信息技术的发展，以及GIS的发展与完善，面向对象技术、组件式技术、Internet/Intranet技术、网络技术日益成熟，特别是“3S”(全球定位技术GPS、地理信息系统GIS、遥感RS)技术及其集成的发展，为科学的管理地下管线信息系统提供了技术可能。GIS （Geographic Information System）技术在地下管线信息系统建立的需求条件下显得尤为重要。

1 GIS系统的特征和功能

GIS系统应用的基础是带拓扑关系的地形实体要素。由于存在拓扑关系，因此可进行空间查询和空间分析、叠置分析等[1]。

GIS中建立拓扑关系的优点：（1）数据结构紧密，拓扑关系明确，有利于空间数据的拓扑查询和拓扑分析；（2）便于系统内数据分享，减少了数据的沉余。（3）GIS通过数据接口能便捷获取GPS\RS\DPS（数据影像测量系统）采集数据二实时地、动态的更新数据。因此，GIS系统更适用与地形图、综合管线图的应用和管理，并且将地下管线网信息和城市基础地理信息融合在一起，并用于管线报建、审批办公自动化系统（OA）集成，实现信息共享，为城市的规划、建设和管理服务，是城市地下管线细心管理的目标和发展趋势[2]。

2 地下管网信息系统建设结构及流程

地下管线信息系统是地理信息系统在市政管理方面的应用。它既可以是一个独立的系统也可以是整个城市GIS系统的一个子系统。在充分理解需求的基础上，从长远的角度考虑，充分利用现有成熟技术和先进理念，强调高效性和扩充性，确定地下管信息系统的主要系统结构，如图1：

图1 地下管信息系统的主要系统结构【3】

2.1数据采集与入库

地下管线现状信息是地下管线信息系统最重要的数据支持来源，应采用实测的方式进行管理信息的采集，同时要求建立地下管线数据库。这样，用户需要高度自动化的数据转换入库程序，将勘测处理后的数据送入地下管线数据库。数据采集的基本方法有：现有资料调绘法、GPR（探地雷达）法、声学探测法、红外线成像法、电磁法探测法、地震波映像法、为了提高数据入库效率，设计计算机逻辑查错功能，使得能够快捷、明确地查找勘测数据的信息遗漏、对应关系查错等问题。能够接收管线规划方案和设计方案的图形交换格式，能够将现状管线数据输出成标准的图形交换格式。

随着城市建设的不断发展，管线工程的建设也将不断进行，这些建设产生的新的管线信息，需要加入地下管线数据库，不断补充和更新数据库中的内容，保证数据的真实。建议客户在开发地下管线普查的同时，利用与普查类似的技术手段，通过对建设工程进行竣工测量的途径获取新的管理信息【4】。

2.2 GIS基础数据库的综合运用

最终用户为了寻找管线规划管理工作的科学依据，需要检索地下管线数据中的信息，要求提供各种方式的检索方法；在信息检索的基础上有必要对管线的空间位置关系进行分析，如设施埋设深度、管间水平净距/垂直净踞及断面分析，绘图输出和统计分析等，以满足规划综合空间分析要求；还需要掌握管线长度和设施数量情况，了解城市管线的总体布局。

2.3 同城市管线规划与设计的数据交换

客户的技术支持部门提供城市管线规划方案和管线工程世界方案CAD格式数据，这些CAD数据的交换格式应能够被地下管线数据库接收；地下管线的信息业能够输出成标准的图形交换格式，以便提供给管线规划与设计人员作为参考资料使用【5】。

3 GIS系统的应用

3.1 系统设计的基本原则

遵循“外业勘测——内业成图——建立管理信息系统”的一体化建库模式，利用高自动化的技术手段建设高精度、高可靠性的基础设施和各类地下管网数据库。城市地下管线信息系统涉及计算机网络、GIS、CAD、数据库、工作流程、图档管理等多种技术和多种软硬件平台的集成，系统信息量庞大，数据格式繁多，其实施过程是一项复杂的系统工程。为了使建成后的系统具有较强的生命力，并能沿着发展目标【6】，逐步演进成更高层次的综合管理信息系统，在进行系统设计时，应遵循下列各项准则：