地下管網(wǎng)地理信息管理論文
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城市地下管網(wǎng)系統(tǒng)具有復雜多變性，如果只是單純的利用傳統(tǒng)手工作業(yè)的方式進行管網(wǎng)的收集，明顯是不現(xiàn)實的，同樣也很難滿足城市規(guī)劃管理的需要。因為往往會發(fā)生根據(jù)收集好的資料剛繪好圖紙，實際情況就已經(jīng)發(fā)生了改變的情況。所以將城市地下管線賦存狀態(tài)進行一次性探明是實際情況的要求，想要達到這個目的，就必須借用一些科技手段，這里面有計算機網(wǎng)絡信息系統(tǒng)以及大型數(shù)據(jù)庫技術等。借用這些技術手段建立綜合地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)，進一步實現(xiàn)對地下管網(wǎng)全過程規(guī)劃管理的操作，對地下管網(wǎng)實現(xiàn)科學化管理，在這個基礎上借用它促進城市的發(fā)展。地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，一種多學科交叉產(chǎn)生的地理學新技術。地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)通常是由網(wǎng)絡計算機實現(xiàn)信息搜集、整理、分析以及整合等，該管理系統(tǒng)主要由計算機軟硬件系統(tǒng)、系統(tǒng)管理操作人員以及地理空間及屬性數(shù)據(jù)組成。
2地下管網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的需求分析
地下信息系統(tǒng)的具體應用可以從地下管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫上面體現(xiàn)出來，整個數(shù)據(jù)庫的功能可以按照GIS平臺進行劃分，分為錄入編輯、查詢統(tǒng)計、制圖以及分析四大功能。地下管網(wǎng)雖說賦存于地下排列雜亂無序，但其仍然有著自己的特點：互不交叉性，也就是不同管線不會出現(xiàn)交集，這樣我們可以根據(jù)這點按照專業(yè)管線進行劃分，去管理這些數(shù)據(jù)；管線存在結(jié)點和管段，同類管線之間只有這兩點的拓撲關系；地理信息系統(tǒng)以二維空間表示地理位置的方法將實際呈三維空間分布的管線表達出來。盡管可以有其高程屬性，但大部分的GIS難以以三維方式表示空間數(shù)據(jù)。
3地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)主要功能
3.1地圖登錄完整地圖是根據(jù)整個地下管網(wǎng)系統(tǒng)的實際地圖或圖紙資料繪制出來的。利用計算機技術繪制完整的地圖的時候，首先要做的就是計算機技術將該地圖數(shù)字化、矢量化，然后整個系統(tǒng)以此數(shù)字化地圖作為依托和框架。在使用這個系統(tǒng)的時候，這個數(shù)字地圖作為登陸口，將管網(wǎng)信息疊加在上面。因為數(shù)字地圖是多層次的，所以在繪制的時候根據(jù)不同的圖紙資料進行分層疊加，需要在設計登陸功能時加入分層信息，最終實現(xiàn)使用者選擇性的分層登陸和管理、動態(tài)顯示。這個模塊的功能主要有放大縮小以及地圖漫游等功能。
3.2查詢功能地理信息系統(tǒng)的設計，將涉及各個方面和層次的地下管網(wǎng)系統(tǒng)應當更多的特性和功能，所有有效信息記錄到圖庫。系統(tǒng)可以實現(xiàn)用戶查詢網(wǎng)絡和附屬設施，選擇圖上的設備可以查詢其屬性。主要功能包括：模塊數(shù)量或設備和相應的名稱和屬性查詢，系統(tǒng)圖和當?shù)氐貓D查詢，用戶信息查詢，網(wǎng)絡基本屬性查詢，查詢的管道配件。
3.3統(tǒng)計功能為了實現(xiàn)系統(tǒng)對各類信息的統(tǒng)計就需植入統(tǒng)計功能，該功能包括：管線統(tǒng)計（規(guī)定范圍內(nèi)的）、有關管線屬性動態(tài)統(tǒng)計、管線故障信息統(tǒng)計、管網(wǎng)節(jié)點數(shù)統(tǒng)計（規(guī)定范圍內(nèi)）、各種類型管道性能統(tǒng)計、管網(wǎng)更新情況統(tǒng)、用戶類型統(tǒng)計、信息記錄統(tǒng)計等。
3.4故障分析功能當整個地下管網(wǎng)系統(tǒng)中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)故障的篩漏、定位、分析功能，通過系統(tǒng)分析確定故障部位，然后用設定色彩標注。故障分析系統(tǒng)能夠根據(jù)故障的實際情況利用系統(tǒng)運行將這些數(shù)據(jù)顯示在指定的屏幕上，例如：分析并生產(chǎn)故障數(shù)據(jù)，顯示故障的具體部位、故障類型、檢修方法等。
3.5性能維護功能當發(fā)生故障時，系統(tǒng)會快速確定故障位置，然后顯示故障兩端的設備背景圖，并將這些背景圖輸出。系統(tǒng)經(jīng)過修整排除故障后，就會對管網(wǎng)的數(shù)字地圖及數(shù)據(jù)庫信息進行修改、增加、刪除等。
3.6測量運算功能要想計算整個管網(wǎng)地圖的面積和長度等信息，就要根據(jù)地下管網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)生成的數(shù)字地圖信息，調(diào)用數(shù)據(jù)庫資料，以折線、圓弧、圓、多邊形等形式，累加或累減的方式。因為面積和長度信息包括整體和局部兩個方面。
3.7圖形、數(shù)據(jù)輸出功能由于系統(tǒng)調(diào)出資料，通過打印機或繪圖儀輸出的原因，用戶就可通過計算機鏈接打印機、繪圖儀等工具調(diào)出當前所需要的地下管網(wǎng)資料數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表等相關信息。
4地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)關鍵技術
4.1管線縱橫斷面圖地理信息管理系統(tǒng)的重要構(gòu)成資料，地下管網(wǎng)信息的基礎———地下管網(wǎng)的斷面圖：該斷面圖不僅方便管理，而且防止了施工的無意破壞。斷面圖又分為橫斷面和縱斷面，橫斷面是指垂直于管線位置的一個截面，縱斷面是指沿著某一管線方向的一個截面。橫斷面的主要作用是得出各管線的坐標然后進行標注，根據(jù)標注可得出管線間的地理位置關系?？v斷面的主要作用是直觀體現(xiàn)管線的走向與走勢，體現(xiàn)管線的坡度和地理特征。
4.2爆管分析地下管線地理信息管理系統(tǒng)的重要組成部分和關鍵功能是爆管分析功能。當?shù)叵鹿芫W(wǎng)出現(xiàn)故障時，分析出故障點及周圍設備信息，設定最優(yōu)解決方案就是爆管分析功能的工作。出現(xiàn)故障時，首先經(jīng)過分析計算出應當關閉的閥門，標示出關閉閥門后的影響范圍。繼而通過計算分析，選擇最優(yōu)的方案，即影響最小的方案。爆管分析主要又分為兩個步驟：第一步，確定故障點，利用逆管追蹤的方法從故障點出發(fā)沿著管線追蹤，直至找到第一個閥門后停止，然后由該閥門確認其所管轄范圍，及關閉后的影響范圍。第二步，從查找到的閥門反向出發(fā)進行追蹤，得到受影響的管線范圍。
5結(jié)束語
雖然這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計是針對城市的具體實際情況，但對于所有的管道網(wǎng)絡構(gòu)建空間數(shù)據(jù)具有普遍意義。城市地下管網(wǎng)類型是復雜的，一些特殊部門還需要特殊的結(jié)構(gòu)，但是這些應該屬于當?shù)氐募毠?jié)變化，整個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的框架應該是相同的。
作者：蘭凱張涵單位：中國中鐵二院工程集團有限責任公司西南交通大學
