保定金迪地下管线探测工程有限公司 河北省保定市 071000
摘要：随着城市现代化进程的推进，传统的地下管线的管理模式已无法满足城市发展的需要以及政府相关部门和地下管线公司的管理需要，改善地下管线系统已迫在眉睫。本文以相关理论入手，分析了技术基础要求，对GIS系统进行相关设计，最终实现三维GIS模式下的城市地下管线系统。
关键词：三维GIS；地下管线；系统研究与实现
引言
在GIS系统操作过程中，首先应建立数据库，对数据进行分类管理，并对数据库进行实时更新维护，其次根据具体要求对GIS系统进行开发设计，最终实现城市地下管线的有效管理。三维GIS系统的设计研究可以有效解决以往二维管线网络的不足，使呈现的地下管线具体化、形象化、立体化，直接反应出地下管线的具体分布情况，有利于加强地下管线的系统化管理、优化以及更新维护。
一、GIS地下管线系统概述
（1）相关理论及技术基础
GIS系统是指以计算机为基础，通过采集数据，对数据进行整合分析，然后用相关数据描述整个或一部分地球表面与空间地理分布情况有关的数据空间信息系统。地理信息系统是一项新型的科学技术，对其的运用需要掌握计算机、地理、测绘、制图以及红外遥感等各个学科的专业知识，不仅对系统软硬件要求高，对相关技术人员的要求也非常高。
GIS系统的构成如图1所示。它可以通过对地理坐标的确认，分析空间位置，对数据进行有效的整合分类管理，并且用地图或数据的形式更加具体立体地表现出来。
图1 GIS系统的构成
（2）地下管线系统
地下管线系统在操作过程上和GIS系统是一致的，其具体步骤都是采集数据、数据管理分析、地理空间分析三个大阶段。地下管线系统的主要特点是由城市政府相关部门以及城市相关行业实体，通过一定的手段方式，以GIS系统为基础开发出的一个能够满足各种城市发展需求的全能型的操作管理系统。它是城市发展的重要组成部分，GIS系统的再次开发和利用，成功将GIS技术运用于现实城市综合管理中，对提高城市管理质量有着重要作用。
二、GIS地下管线系统设计
（一）系统业务模型
如图2所示：
图2 系统业务模型
（二）三维GIS构架
对三维GIS的构架应充分考虑到后期GIS维护和更新的要求，使其具有扩展性，通常我们对三维GIS的构架主要从以下三个方面进行：
（1）最终界面：用户通过浏览器所看到的最终页面。最终的页面是对业务数据进行分析总结，并且和业务数据相辅相成，通过业务数据的接口处获取相关业务数据，又将用户所录入的数据通过业务数据进行分析处理，最终达到用户使用的最终界面。
（2）业务数据：业务数据是连接最终界面和数据访问的中介。他通过对用户数据的分析处理达到最终界面，又对数据访问进行二次封装，使数据独立于最终界面和数据存贮，不受相关构架的干扰，提高了业务数据的精准度和可靠性，又反作用于最终界面，使最终界面的分析结果更为有效准确。
（3）数据访问：对数据的访问主要采用存储管理者模型进行GIS构架。在这一构架中，系统将每一个数据访问对象都看作是管理者。数据访问对象可以在GIS系统中对数据进行增减、修改，以及对数据库进行更新完善。
（三）功能模块的设计
（l）图形编辑功能
在GIS系统中，具体地图进行编辑时，管理者主要通过对地图中点线面的移动增加删减以及裁剪以及一些相关数据进行编辑设计。地图的查看方式，比例大小以及在对地图进行打印时，都可以通过一些操作满足相关管理者对其进行漫游，收缩放大、以及地图的打印要求等等。同时，通过不同的视窗标准，可以展示出不同的地图效果，从而满足不同使用者的各方面要求，提高地图的准确性。
（2）数据信息查询功能
GIS系统中设置的数据信息查询模块，可以对相关数据进行查询修改。通过对查询范围的交互选择，尽快实现数据进行结构化查询，将数据定义、数据操作以及数据控制全部集中于结构化查询中，方便用户能够及时查询、存取数据、对数据库进行实时更新，并且明确反映出图形及属性的数据关系，从而实现GIS系统的构建和完善。
（3）地下管线的具体情况分析
一个完善健全的GIS系统，应当及时发现问题并就问题做出及时的反映，采取相关措施使损失降到最低。因此，在对GIS地下管线系统进行设计时，面对突发情况，系统应当作出如下反应：
首先，当突发情况发生时，系统能第一时间找到发生点，并且确认其对周边地下管线是否有较大影响；其次，分析突发情况的严重程度以及空间范围，特别是如果将事故发生点的地下管线进行关闭对整个地下管线系统会造成什么影响；再次，根据事故发生点的坐标分析管线三维空间地理情况；然后，分析断面情况，GIS系统提供故障点管线的尺寸大小，里程以及间距，分析横截面，得出故障点的相关信息；最后，对地下管线故障点进行交叉分析。
（4）数据整合
GIS的地下管线系统很重要的一步就是对采集的数据进行分类整合、统计分析，为相关决策者提供合理准确的数据来源和数据输出。
（5）数据审核
在设置GIS管线系统时，应当设置一个合理的属性数值，包括管线内容线号等，当用户对图形进行编辑、修改时，一旦数据偏差较大就提示检查数据，这样才能保证数据录入的准确性，减少人为误差。
三、三维GIS地下管线系统的实现
通过C/S（Client/Server，即客户机、服务器）的模式实现GIS地下管线系统。客户机主要是相关管理人员对数据的综合管理，服务器主要为客户提供数据访问服务。
结束语
随着科技的发展，三维GIS在地下管线系统中的运用必将更加广泛和完善。在对三维GIS进行设计时，应充分把握地下管线的特征，考虑城市发展的需求，从而提高GIS地下管线系统的使用效率。
参考文献
[1]张春黎. 基于三维GIS的地下管线信息管理系统研究与实现[D]. 安徽大学，2015.
[2]彭永波. 基于三维GIS的港口地下管网管理系统设计与实现[J]. 商品与质量·建筑与发展，2014（11）.
论文作者:薛春月,司殿臣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/10/13
标签：管线论文; 数据论文; 系统论文; 地下论文; 业务论文; 城市论文; 构架论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;