GIS城市供水管网信息系统的建构和应用

GIS城市供水管网信息系统的建构和应用

杨志远

武汉中地数码科技有限公司 湖北省武汉市 430000

摘要：城市供水管网是城市正常生产生活的生命线。现代化的城市供水管网系统是一个规模庞大而结构复杂的地下工程，随着经济的发展，城市管网不断改建，采用传统的方法（纸制地图）进行管理与维护，不仅技术难度大，工作效率低，而且常常由于地面道路、建筑物的变化，对故障发生地点难以准确定位，以致误挖、误伤供水管线的现象时有发生，给城市居民的生活带来极大不便。为适应城市供水管网复杂、隐蔽、动态、信息量大的特点，提高城市供水管网基础设施管理水平，实现计算机辅助决策，以适应城市现代化建设的需要，建立基于GIS（地理信息系统）的城市供水管网信息系统势在必行。本文就GIS城市供水管网信息系统的建构和应用展开探讨。

关键词：GIS；城市供水管网系统；应用

引言

供水管网是“城市的生命线”，特别是对于大型城市，供水输配管网具有多水源、多水厂、多节点、大管网、大水量、长距离等特点，针对城市供水管网管理的专题应用系统的研发是现代城市发展的要求。地理信息系统(GIS)是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术，其特有的可视化表达和空间分析功能符合供水管网信息所具有的与地理位置相关、区域性强、动态和数据量大等特点。

1GIS的主要功能

GIS的功能主要有数据采集，整理与查询，空间分析，可视化显示等。数据采集主要用于获取数据，包括人工编码，数字化数据等，保证数据内容的完整性。数据查询是以特定的请求实现数据信息。数据存储是将不同属性的数据以恰当的形式存储于数据库。空间分析是数据的地理操作统计分析，如缓冲区分析，叠置分析，网络分析等。通过拷贝等形式展示GIS所产生的的地图等多种形式的结果，供水管网GIS系统特点主要表现在地形信息只作为背景知识，节点，阀门等有固定的相互关系，需具备管网水力计算，管理等方面的功能。城市供水管网分布于给水区，随着城市发展，需水量逐年递增。对部分老供水管网改造的同时，在新开发区敷设新的供水管道，阀门等配套设施种类繁多，供水调度困难大。严重影响供水管网功能的挖掘。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，需加大对老城区旧管网改造力度。GIS具有强大的信息管理能力，可大大提高供水管网科学管理水平。

2供水管网的GIS系统设计

系统设计了3个子系统:数据管理子系统、web信息发布系统、移动应用子系统，分别面向不同的用户使用场景。

2.1数据管理子系统

以城市地形图为基础，以供水管网数据为核心，紧密结合供水管网管理的需求，为公司实现供水管网数据的管理、更新、分析与应用提供了一套有效的科学的信息管理工具。主要功能包括数据建库、规划设计、专业分析、数据检查等。

2.2web信息发布子系统

网页端的应用使水务部门用户，可通过浏览网页的形式简单快捷的浏览、查询、分析供水管网数据，降低系统使用的复杂度，有效的提高用户工作效率。主要功能包括地图显示、定位功能、查询统计、专业分析、打印输出、管网纠错、专题展示等。

2.3移动端应用子系统

移动端主要由外业人员进行使用，具有数据浏览，查询，统计，定位等功能的移动办公系统，支持外业人员及时，快速进行数据管理和维护，协助外业人员将工作有序的完成，使得任务可视化，提高工作的速率。主要功能包括地图显示、定位功能、管网查询等。

3系统更新问题

在系统投入运行后，系统数据实时更新是保证系统现势性的必要手段，包括电子地图的更新和供水管网更新。在现有的定位技术中，GPS、北斗等定位技术具有定位精度高、速度快、作用距离长、能全天候作业等特点。采用事后差分定位进行变化道路和临街地物信息的采集，所需设备少，费用不大，定位精度在±1m以内，完全能够满足对电子地图更新的要求。经数据处理将采集数据转换为电子地图数据库要求的格式，然后输入到电子地图相应的数据库中即可实施更新。

4空间数据编码技术

系统针对空间数据的编码，同时了采用矢量编码技术和栅格编码技术两种数据结构,通过编码过程把空间的图形数据和属性数据经过分类、量化、转换成计算机所能接受的形式,以便进行各种分析处理。

系统矢量数据编码采用含拓扑信息的编码方式。就是把研究对象看成有点、线、面组成的简单的几何图形。以线段为主,把线段看成是用起始点、终止点及相邻的左多边形和右多边形作为基本代码形成拓扑关系。通过基于图形的拓扑编辑既实现上述三要素的自动编辑,又能查出数据编译中的错误。拓扑信息的矢量编码结构较复杂,但其便于空间分析,且数据冗余少。

用压缩的编码方法(如四叉树结构)进行栅格编码。首先把一幅地图等分成四份,逐块检查其栅格值,若每个子区内栅格都含有相同值,则该子区不在往下分割;否则,该区域要再分割成四个子区域,如此分割下去,直到每个子块都含有相同的灰度或属性值为止。通过编码过程可以知道四叉树的编码与空间坐标之间存在着转换关系,只需将四叉树的各叶结点以及这些叶结点所对应的空间对象组织起来,就可以起到空间索引的作用。

结语

GIS系统是解决管网资料管理问题的最佳方式，供水企业应建立相关制度保障，确保系统数据及时准确。针对供水地下管网建立以电子地图为基础，快速提供真实准确地理信息便于查询的管理系统，弥补传统供水信息管理系统的不足。

参考文献

[1]牟凤云，王云飞，罗丹，官冬杰.基于GIS的城市供水管网信息系统设计与应用[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2018，33（03）：166-170.

[2]胡晓磬.基于GIS的城市供水管网信息系统的研究与应用[D].浙江工业大学，2018.

[3]杨向超，李继．城市供水管网信息管理系统建设［J］．河南科技，2019(9):32．

[4]郭成林，熊正为．基于GIS的城市供水管网调度系统总体设计［J］．中国水运，2018(12):87-88.

[5]顾鲍超．基于GIS的城市排水管网综合管理系统［J］．中国给水排水，2018，23(20):31-34．

[6]张孟涛，刘阔．城市供水管网的分区域管理模式研究［J］．城镇供水，2018(2):63-64.