摘要：介绍GIS系统管理功能应用以及GIS系统的发展，讨论了GIS系统在日常工作中发挥的作用。
关键词：GIS；管网管理；管网分析
随着城市用水用户和管网规模的不断扩大，手工的管理模式和管理手段已无法满足“合理规划、科学管理、安全用水、优质服务”的要求。对于突发事故的应变能力和处理效率难以适应城市建设高速发展的需求。为此，需要一种更为方便、及时的方式，来管理地下管网，实现管网设计、管网运行、管网维修、管网分析、管网决策的自动化和科学化。
1、GIS对于管网管理的意义
目前我国城市建设迅速发展，各个城市对市政建设日益重视，基于目前供水管网现状，相对落后的城市供水管网管理成为制约供水服务质量的瓶颈，必须采取措施加以解决。随着城市供水设施的不断完善，建立一套完整、准确的供水管网管理系统，提高供水系统管理的效率、质量和水平是现代城市发展的需求。同时，地理信息是水务工作的重要基础信息之一，85%以上的信息都跟地理信息相关。传统的对地理信息的手工处理方式已经被科学技术的进步所淘汰，水行业需要运用先进的信息管理手段来提高工作效率，推进信息化建设进程。面对供水管网管理的现状和其特性，决定他的必经之路—供水管网GIS综合信息管理系统。
GIS技术具有强大的空间信息采集、管理、分析和动态预测等能力，为水行业信息管理的标准化、网络化、空间化提供了有效的工具，供水管网GIS管理系统会逐渐发展成为功能强大的决策支持系统，它可以提高供水管网管理和决策水平，从而提高对外服务质量，在城市供水中发挥更大的作用。
2、GIS系统在日常管理中的应用
2.1 多图层的门户管理
目前天津水司GIS系统是以天津市地形地貌为管网GIS的门户界面。并根据天津水司实行的供水区间计量区域和行政区域的划分，分别制定了的计量区域和行政区域的门户界面。
2.2 管网数字化编辑管理
从之前的基于CAD的上图方式逐步过度到基于GIS的上图和将来完全实现管网的GIS数据管理，基本实现CAD环境下的主要绘图编辑功能。包括管线、设施、节点等相关信息的绘制、修改和编辑。其中对管网数据组编辑，针对天津水司管网数据按工程分组的特点，开发了管网属性数据组编辑功能。如在管网属性实际录入过程中，可以按照一个工程项目，即竣工图所涵盖的设施和管段进行共性字段统一赋值，如工程名称、工程性质、地点、开竣工日期、行政区等，对这同一工程项目的共同属性赋值，提高建库效率。
2.3 管网信息查询统计
实现对不同图层、多种数据组合的条件查询和生成相应的图表。查询方法分为两种：一种是用组合查询，即将所需查询的内容进行任意组合方式查询，并生成报表，为分析查询结果提供了详细的依据。另一种则是使用标准的SQL查询语言，根据数据库中的数据，利于大于、小于、”AND”，“OR” 等条件查询编辑成所要查询的语句进行查询。例如：查询管辖区域内任意时间段的漏子情况。即在查询构造器内编写“MANAGEDEPT = '市南一营销' AND（COMPDATE > '2012-5-25 23：59：59' AND COMPDATE < '2012-6-26 00：00：00'）”此语句，即可实现查询。另外通过空间统计分析功能，根据用户自定义门户图层，如区域计量图层，来查询计量区域内的管网数据。并可对管网数据进行统计分析操作，如统计该行政区内干管管线长度、用水量多少、水表多少个、闸阀多少具等。提供针对查询数据的图表输出功能。
2.4 事故处理系统
事故处理系统即关阀预案。使用上只要用户指定事故如爆管处，系统就能够提供合理的关阀处理方案以便及时排除故障。具有功能包括：关阀搜索及扩大关阀搜索。当指定爆管处时，它会选择最优关阀方案，列出需关阀门和显示停水用户信息；如果当现场发现其中某些阀门损坏或失灵时，则能扩大搜索范围，继续寻找需关哪些阀门。
2.5 多媒体资料管理
实现基于管网GIS平台的多媒体数据库管理。现有平台已解决了GIS图元与多媒体数据的逻辑关联。实现对多媒体资料的数据库管理，如可在数据库中存储管线及附属设施的竣工图查询调用。实现对供水管网管线及附属设施各种信息的收集、整合、储存、展示与统计分析等。如针对阀门井数据管理，提供与对象相关的检测记录、设备记录及现场设备影像记录等。
2.6 管网数据检查
现有GIS平台已实现了管网连通性检查，但从实际应用上还应包括其他数据检查功能，如检查相连管段的管径、高程等是否相差很大，是否有数据缺失等。
2.7 用户权限管理功能
提供针对管网GIS数据平台和网上发布浏览的不同用户权限管理功能。权限管理将采用用户角色登录管理形式，用户以一个确定的角色身份登录系统，其中角色指用户操作该系统平台各功能项所具备的权限集合（如 系统管理员，操作员，审核人员及浏览员等），一个确定的角色具备一个操作该系统平台各功能的集合；用户将以“用户+角色+密码”验证形式登录系统。同时，系统默认一个超级权限的系统管理员角色，具备操作该系统平台的所有权限，可管理系统的角色（如新建角色，删除角色，设置角色权限）及用户。
2.8 Web GIS管网地图数据在线查询
通过Internet网络管网数据的在线发布。为了构建企业级的Web GIS，实现管网数据发布、共享，应通过采用B/S架构Web GIS技术，在管网GIS系统基础上实现有关管网及附属设施信息的网上发布功能。另外，GIS系统与SCADA系统相结合，通过业务端口对SCADA数据进行采集，并发布至Web GIS上，可对SCADA的流量计量、流速、压力、水质进行实时数据和历史数据的统计、分析，并通过供权限管理，对不同的用户提供不同的服务。
3、供水管网GIS在供水公司发挥的作用
3．1应急抢险指挥
GIS的空间分析、网络分析还可应用在管网事故抢修决策方面。如在管网事故紧急抢修时，可以采用GIS与GPS相结合，通过GPS系统准确获取抢修的地面位置，并将数据实时传送给GIS，可以快速确定故障区域，协助抢险人员分析事故的影响范围和影响程度，生成抢修方案，有效实施抢修作业。与传统的事故处理相比，上述技术方案充分显示出现代信息技术高效率的优势。
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3．2管网腐蚀控制信息管理
在管网管理信息系统的平台上建立管网腐蚀控制管理信息系统，完善于埋地管网腐蚀案例库，积累大量的工程信息和相关环境基础数据信息，实现工程信息分析，标准规范实用性选择，腐蚀控制方案评价选择，阴极保护系统设计分析，设计结果输出和系统运行结果预测等一系列内容。
3．3综合调度
供水调度指挥系统也是建立在GIS平台之上，例如：当需要进行调压站压力调整时，需要根据地理信息系统察看调压可能影响到的区域范围和用户量；当出现保管或漏水事故时，可以利用管网管理信息系统的事故分析功能，分析事故可能的影响范围，以及为了控制事故的扩展需要关闭的阀门和采取的措施：在进行管网仿真时，需要管网管理信息系统提供最基本的管网拓扑信息和属性信息，仿真管段和节点的压力和流量情况，还可从GIS的属性数据库中提取有关高峰系数、用水量历史记录等基础数据，通过编制计算程序，进行管网工况参数及用水负荷分析等。
3．4固定资产数据管理
传统的固定资产管理方式是以管理单位为单元，按照管理区域分门别类的将各种管线和设备的详细信息保存在数据库表中，实现了固定资产的数字化管理，并能生成各种统计和查询表格，以及报警、调拨和报废信息等。通过与管网管理信息系统相结合，实现了固定资产的图形化管理，具体增强的功能包括：
通过在图形中指定某个调压站或管线，可以查询到该管线或调压站的详细信息，井能确定其所属的单位等。
通过在图形中直观画出区域范围，可以综合显示该区域的固定资产状况，并形成固定资产统计报告。
在按照预定规则自动整理出需要进行状况报警的固定资产设备时，可以在图上高亮显示出现报警的管线设备，并同时察看周围的管线情况。
可以按区域方便的进行固定资产划拨等。
3．5管网运行
管网管理信息系统最早的应用就是在管网运行上，可以为管网运行提供最基本的管网分布基本信息，帮助运行人员了解自己管辖范围内的管线的详细情况，可以根据管网管理信息系统的动态栓点功能精确定位特定的管线、闸井和调压站设备等。随着管网管理信息系统的不断发展，其在管网运行中的作用也越来越重要，将管网管理信息系统与巡检系统相结合，可以跟踪巡检人员每天巡检路线，确保管网运行更加安全可靠。
4、当前供水管网GIS存在的问题及展望
目前，国内部分自来水公司供水管网GIS无论在功能上还是结构上都达到了国际领先的水平，在将来的使用过程当中，要在以下两个方面对系统进行逐步的完善和扩展。
4．1完善系统管线设备的基本属性信息数据，最大限度延伸系统应用范围
由于一些自来水公司的历史原因，当前的供水GIS的数据还存在缺陷，不准确的问题。有很多以前的老旧管线没有基础资料，而且当时由于管线测量单位较多，测量格式不统一造成的错误多，以及由于信息不畅、管理流程不清等原因造成的管线压力不符、设施名称不统一等实际问题，还需要经过大量的补测及更新工作来逐步完善。另一方面，供水GIS只停留在对管线基本运行信息和几何信息的管理上，而在理论上，系统可以管理与管线设备相关的所有信息，并且，系统已经为这部分信息的扩充预留了接口，因此，需要公司与其他分公司或业务部门配合，完成基础信息的搜集与整理工作，最大限度的保证系统数据的完整性和可用性，扩大系统的可用性。
4．2更新现有的地形图，完善信息管理的各种业务流程
图库中新地形严重缺乏，现有的地形图已不能满足现代化城市的飞速发展，造成新测管线缺乏地形依据。另外，图库中旧地形大部分是扫描录入的，由于纸质图纸存放时间长，纸张有伸缩，扫描数据化后造成地形与实际位置不一致。下一步准备组织人员进行弥补，对还没有参照物的供水管线，组织测量人员进行现场补测，包括公路、楼房等永久性建筑物；加强图档系统管理，理顺信息反馈流程，着力解决压力级别及切、接线等环节的信息反馈不畅等问题；建立工程的全程控制系统，从设计、施工到最后竣工的资料归档，都有严格的信息反馈制度；图档管理部门还应和管网所密切配合，逐步解决系统中存在各种问题。
5、供水GIS系统的应用发展
GIS应用于供水系统所产生的功效还远不止于此。就GIS本身而言，对空间数据的管理只是最基本的功能，而更深刻的内涵在于GIS的空间分析、模型分析所产生的信息，能够对自然过程或决策方案进行模拟和趋势预测，以便从中选择最优方案，避免管理和决策的失误。
现如今天津水司已经将GIS系统做为基础，根据可靠、准确的管网运行资料，建立管网数学模型，并据此对管网运行状况进行动态模拟，为实现管网优化运行的奠定了基础。而在管网建模过程中，GIS以其独特的优势，将作为对管网运行实施信息模拟不可替代的工具。在GIS的支持下，管网的结构参数和状态参数融为一体，可以利用GIS数字高程模型，模拟管网水压分布状态，并以二维或三维图形直观显示；也可以在多水源管网中寻求管网内供水分界线的变化规律，以合理设置供水分界地带的测压点，并确定各测压点之间的相关关系，为优化调度提供决策依据。
因此，GIS在供水系统中的应用，就不能仅仅作为一个图形库和数据库只是停留在管网日 常管理的水平上，还应该利用GIS分析、模拟与预测的强大功能，与专业理论、方法相结合，进行深度开发，为管网规划设计、建设施工、各种运行状态下的优化调度以及事故抢修等提供决策支持。
6、结语
建立一套基于GIS的综合管理和决策分析地理信息系统，有利于进一步加强城市供水的生产、输配调度工作，使城市供水的生产管理水平提高到一个新的水平，为企业的标准化打下坚实的技术基础。
随着信息技术的发展和逐步完善，供水管网GIS系统将朝着信息集中管理、安全准确、智能分析和辅助决策的方向发展，系统将广泛应用C/S结构一体化技术、INTERNET技术，并与其它应用系统集成企业综合信息系统，从只为企业服务向大众服务发展。随着应用的不断深入，系统不但可为供水管理部门与大众提供辅助信息、支持与决策，也将为未来数字城市的实施奠定基础。
参考文献：
[1]陈述彭，《地理信息系统导论》，北京：科学出版社，2000.1.
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论文作者:赵媛媛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/20
标签：管网论文; 系统论文; 管线论文; 数据论文; 功能论文; 信息论文; 管理信息系统论文; 《基层建设》2019年第8期论文;