张杰
广东珠三角城际轨道交通有限公司 510308
摘要：随着社会经济的快速发展，城市供水管网作为保障正常生产及生活的生命线，对自身的信息化管理亦提出了更高要求，而传统的人工管理、纸介质图纸模式已很难适应当今供水企业的发展和管理需求。因此，供水管网地理信息系统应运而生。地理信息系统可以准确、完整地进行供水管网信息管理，是传统的人工管理无法比拭的。本文根据笔者多年工作实践，对城市供水管网地理信息系统的建设及使用进行探讨。
关键词：供水管网；建设；使用
前言
近年来，城市建设与变迁日新月异，大量的供水管网资料需要处理，采用人工方法，借助图纸、卡片的传统手工管理方式效率低下，己越来越难以满足实际需要。所以实现对供水管网管理系统的需求是相当迫切的，开发供水管网地理信息系统（以下简称“GIS系统”）已势在必行。利用GIS系统管理供水管网具有以下意义：（1）高效地管理、保存完整地形图数据；（2）反映城币供水管网的现状；（3）有效的提高日常查询检索速度；（4）充分利用计算机进行方便快捷的日常事务处理；（5）运用计算机进行灵活的管网规划设计和诊断；（6）保证信息可靠存储、方便更新；（7）提供多样准确的输出；（8）实现数据的共享和Internet发布。
在系统的建立之前必须对管网资料进行详细了解及分析用户的需求，选择采用较成熟且较适合供水管网使用特性的GIS软件作为系统开发平台，并购置相应硬件设备，同时根据自身的管网信息化管理需求，不断补充、完善总体方案，确保系统的实用性。
一、系统建立流程
先进行小型试验，可以取有代表性的区域进行，在试运行中观测其合理性、完整性。综合各方面的意见，然后对整个系统的流程与标准制定，全面开展系统的综合开发。其中现状供水管网数据的采集与录入是整个系统建设的基础，而且数据精确性、完整性也是系统得以正常运转的前提。
（一）背景图处理
以某城市1/500电子版地形图为街区背景图。需在背景图中将道路、河流、建筑及各类设施等能够单独显示、组合显示以及背景图信息全部显示等，同时要求打印出图比例不同（1/500或1/2000）时，显示的地物稠密程度不同。为了克服目前计算机无法解决的地物取舍问题，在对电子版CAD背景图整饰后，将其转换为GIS标准数据格式，并分别提取道路、河流、建筑、地名、行政区划边界、地表高程数据等图层形成单独的文件，在地图库中以层类区分。
背景图库建成后经系统测试，启动系统时显示背景图全部图层信息所需时间较长。因此限定各图层显示比例，使各层类只在特定的比例范围内显示。这样，随着系统背景图的逐级放大，背景地物的显示逐渐详细具体，既加快了图形的显示速度，又从侧面解决了计算机关于地物取舍的问题。
（二）管网数据处理
处理管网数据的关键问题在于管网属性数据和参数数据的组织、数据库结构体系的确定。为便于管网管理，本系统采用分层的数据组织结构，并建立完善的管线拓扑关系，即不同直径的管线、阀门构成不同的数据层，并设置不同的颜色加以区别。这样无须管径、闸径标注，只通过颜色即对管线、阀门的布局一目了然、方便、快捷。具体管网数据录入方式如下：
1、管网普查数据
为实现对现状供水管网设施的相关资料的了解，专门委托有相应资质的勘察单位对现状供水管网设施进行全面普查，并按照GIS系统建设录入的要求和格式编制管网普查相关数据，并根据后续的管网运营维护要求对阀门、消防栓、排泥阀、水表等进行统一标号，后续通过现场管线巡检、开挖、管网调试对普查数据进行二次核实，提高数据的准确性、完整性，以确保管网普查效果。
在上述管网普查数据完成的基础上，委托专业人员进行普查数据的GIS系统导入、逻辑分析及校对、现场再次核查（必要的话），再进行后续确认。
2、利用管网竣工图纸
安排GIS专职维护人员进行必要培训后，可进行管网竣工图在GIS系统中的录入，在建立管网图形数据库时，由于使用的管网竣工图精度不够，造成管线和阀门位置可能出现偏差。考虑到将来城市发展，道路、街区改造可能会发生阀门占压，而事故关阀或阀门检修若不能精确定位，必然加大事故的影响程度，并造成施工、检修不便。故将已录入的管网图全部按照阀门最新实测数据进行修正，并以此作为相关管线的定位依据，保证管线位置的精确性，从而确保建立的管网图形数据库的准确与完备。
同时，充分利用技术手段优化数据录入进度。譬如在在阀门属性录入方式的选择上，反复进行分析比较。如果对照图形直接录入属性，将增大录入难度，降低工作效率。因此采取先将属性数据统一录入到GIS数据库中，然后以阀门编码作为标识字段，将图形和属性数据相关联。这样既使繁琐的数据录入工作在短时间内完成，又提高了数据录入的准确性。
（三）系统集成与调试
综合开发完成后，进行系统集成、功能调试，检查系统各部分是否完善、吻合。从软件各部分结构、功能，到街区背景图的核实，并充分利用软件自身的功能如借助关阀搜索检查管网拓扑关系。与此同时，也可通过后续的管网维护管理资料（如爆管抢修等）对比系统数据，并对现状系统数据进行比对和完善，同时对局部无电子地形图的区域，实施街区背景的人工录入。最后，经反复调试使得系统集成后暴露出的一些问题均得到妥善解决。
二、系统主要功能设计
根据GIS软件平台提供的功能，系统可以对管线及附属设施的各类信息进行编辑、查询检索、统计分析等常规管理，并实现了事故关阀、故障影响分析、等辅助决策。也为后续系统的二次开发创造了条件，具体如下：
（一）快速定位、查询与图表输出
对于大型供水管网管理信息系统而言，实现快速、灵活的定位至关重要。本系统实现了整个管网范围内的定位线定位和地名定位，能够方便、快捷的定位到管网中特定的区域和设施，大大提高了整个系统的管理效率。
考虑到到用户在日常管理中常需查询和统计上报各类报表，本系统根据用户管理要求制作了管段报表模版和阀门报表模版，可将查询结果直接打印输出。
在进行事故影响分析或确定管线、设施检修方案时，往往需要打印相关阀门位置图。对此系统专门设计了阀门信息卡，并对重点阀门进行实测距离进行阀门现场定位，连同阀门相关属性一并输出，一目了然，便于施工人员现场操作、维修
（见附图1 阀门信息卡样式）。
（见附图1 阀门信息卡样式）
（二）、相关数据的适时更新、提取、汇总
GIS系统建成后，在日常管网运营管理工作中，可实现对各类口径、管材、管网设施维护次数、水表各口径和区域汇总等数据适时更新及统计，在实现与收费系统的对接后，还可及时实现用水量数据统计、用户停水统一在线告知等功能，极大地提高了数据汇总提取的便利性和时效性，给相关的管网管理决策提供了必要的数据支持。
（三）管网运营管理手段的二次技术开发
在GIS系统的基础上，可根据实际运营需要进行区域内管网模型的简化建模，建立区域管网的水力模型。利用GIS系统的数据处理功能对区域内局部供水管网水力运行的情况模拟与分析，以实现对水厂供水分界线、管网流速、流向等实际运行水力参数的掌握；同时也可先行进行新建设供水管使用后的状况模拟，并根据模拟结果实现对规划管网的适度优化，提高管网建设的效果。同时，预留端口进行后续建设的在线水压监测系统、水质监测系统的衔接，提高供水管网在线管理水平。
（四）管网附属设施统筹管理
根据实际运营要求系统提供各种设备详细资料，诸如阀门、消防栓、水表等。为此系统设计了附属设施信息卡，卡片中包括设备周围的主要道路、建筑等背景资料、设备的详细定位、主要属性信息等，并将卡片与所属的设备关联，通过检索得到的设备可直接显示其设备卡片，并根据后续实际运营情况进行更新。而且，为实现各类附属设施管理的简单、方便，本系统还设计了设备卡片统一模板。
三、系统维护及完善
（一）系统维护
系统自投入使用后，基本满足用户日常管理需求，不仅极大的提高了工作效率，促进了企业信息化管理水平的提高，而且工作人员根据城市街区背景和供水管网发展变化的最新情况，对系统不断地进行更新、完善和优化，使系统始终保持较好的现势性、合理性，以确保该系统能够长久地实际应用于企业信息化管理。
（二）系统完善
1、用户在进行事故抢修时，需要的主要技术资料是闸段图，虽然系统在进行事故影响分析后，通过图形裁剪也可打印输出受影响的区域、用户。但当事故影响范围稍大时，输出的抢修图因涉及区域范围大，致使背景图上路网、建筑及停水管线、设施难以辨认。而闸段图因其所示背景资料、相关管线详略得当，用户乐于使用。如系统能够利用管网已有的拓扑结构，自动生成闸段图，或自动形成每一闸段供水区域的“面图”后，再将闸段卡片与之关联，即可满意或比较满意地解决这一问题。
2、始终按照企业管理的实际情况进行系统的后续完善和针对性开发，同时系统设计完善应尽量符合行业管理要求和相关规范、标准，如专业术语的使用、相关运营数据的统计提取以及管网设施不同状态的动态显示等，在系统功能进一步有序扩展的同时确保其个体特性，以减少用户的陌生感，同时使系统的使用容易融入企业的日常管理工作中，真正创造系统的价值，也为后续促进GIS系统的日趋成熟（专业化）和使用功能进一步优化提供了相应支持。
四、结束语
一个完整的GIS系统涉及的数据内容、结构及后续分析较多，且数据更新量较大，这就要求GIS系统应具备巨大的扩展性和兼容性，以适应城市供水管网的不断发展变化的日常运营管理、数据分析、规划建设及其它的相关需要，以切实提升供水管网设施的整体信息化管理水平。
参考文献：
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【2】黄玲，盛克苏.城市供水管网GIS系统中关阀分析的研究与实现[J].华中科技大学学报（城市科学版）.2003（04）
【3】尹章才，李霖.GIS中的时空数据模型研究[J].测绘科学.2005（03）
论文作者:张杰
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/18
标签：管网论文; 系统论文; 数据论文; 阀门论文; 管线论文; 设施论文; 地物论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;