GIS技术在地下管线信息管理中的应用

 GIS技术在地下管线信息管理中的应用

梁士英1 ,苏循波2

青岛市城市建设档案馆（山东青岛266003）；2.山东省建筑设计研究院有限公司青岛分院（山东青岛 266101）

摘要：地下管线是城市的生命线，地下管线的管理是城市规划和建设的重要环节，利用GIS技术管理地下管线提高了管理水平。结合青岛市地下管线管理系统论述了GIS技术在地下管线信息管理中的应用，不仅可以进行管线数据的查询、编辑，还可对管线数据进一步分析，挖掘有用信息，为管线运维管理及城市建设发展提供基础数据支撑。

关键词：地下管线；管理系统；空间分析

Abstract：Underground pipeline is the lifeline of the city，the management of underground pipeline is an important part of urban planning and construction. The use of GIS technology to manage underground pipeline has improved the management level. This paper discusses the application of GIS technology in underground pipeline information management in combination with Qingdao underground pipeline management system. It can not only query and edit pipeline data, but also further analyze pipeline data and excavate useful information. Provide basic data support for pipeline transportation and maintenance management and Urban development.

Key words:Underground pipelines; Management systems; Spatial analysis

地下管线是城市的血脉，是城市基础设施的重要组成部分，日夜担负着传递信息、输送能量和排污排废的工作，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”[1]。近年来，随着城市化的快速发展，对地下管线等基础设施的依赖越来越大，地下管线信息管理工作也变得尤为重用。利用GIS技术对地下管线数据进行管理，实现了对地下管线数据信息的系统化、动态化、可视化集中统一管理，以适应城市建设、管理、发展的需要，现结合青岛市地下管线信息管理系统进行简要概述。

一、GIS概述

地理信息系统（Geographic Informatica System,简称GIS）是指在计算机软硬件系统支持下，具有对地球表面(包括大气层)空间中和地理分布有关的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述等功能的系统[2]。与一般的管理信息系统相比,地理信息系统具有以下特征[3]：（1）地理信息系统在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据,并通过数据库管理系统将两者联系在一起,共同管理、分析和应用,具有空间性和动态性。（2）地理信息系统强调空间分析,利用空间解析模型来分析空间数据,地理信息系统的成功应用依赖于空间分析模型的设计与研究。（3）地理信息系统的成功应用不仅取决于技术体系,而且依赖一定的组织体系。实践证明,人的因素在地理信息系统的发展过程中具有越来越重要的影响,地理信息系统的许多问题己经超出了技术的范畴。

二、青岛市地下管线信息管理系统

基于城市管线的基本特点，地下管线管理信息系统应充分利用GIS技术的多源地理信息一体化管理功能[4-5]、空间查询、分析能力，结合管线管理的工作实际，使管线信系统具有准确、实时的信息，保证城市管理和决策的要求。青岛市地下管线信息管理系统以普查数据为基础，采用Oracle11g数据库作为基础数据库平台，建立了地下管线数据库，涵盖了青岛市市区地下管线及附属设施的基础数据信息。基于GIS技术，采用C/S架构开发，建立了地下管线信息管理系统，系统以地下管线数据和基础地理空间框架数据为基础。系统从逻辑上划分为基础层、数据层、业务层、应用层，从业务上划分为入库检查子系统、管线数据库管理子系统、综合应用子系统、应急决策子系统、安全管理子系统、发布数据库管理子系统等六个子系统。系统具备了对管线数据进行输入与编辑、存储与管理、分析与统计、查询与检索、更新与备份等功能（如图1所示），实现了对管线数据的数字化与动态化管理，满足管线应用与应急决策分析的需要，为城市建设管理提供地下管线基础资料数据。

图1 地下管线信息管理系统功能结构

三、GIS技术在地下管线信息管理中的应用

应用地理信息系统进行地下管线的管理，能够充分发挥GIS技术的可视化呈现[6]、数据编辑处理、数据分析等功能，有效提高地下管线管理的质量和效率，确保地下管线的运行安全。

1.地下管线数据信息查询与统计

利用GIS技术系统用户可以按照指定的要求对各种管线的属性信息进行简单查询、检索，也可进行条件组合查询，并能够对管线位置、方向等进行迅速定位，进而可对查询的数据信息进行综合分析。例如，可将查询的管线形成相关的断面分析图（如图2、图3所示），直观展现管线的断面关系，为城市设施建设等工作提供有价值的地下信息。此外，可以按照用户的指定要求来统计相关地下管线数据信息，统计结果以基本统计图的形式显示，便于用户为管线的维护管理工作提供信息支撑。

图2 地下管线横断面分析结

图3 地下管线纵断面分析结果图

2.地下管线数据空间分析

应用GIS技术不仅可以提供地下管线的走向、分布和相互之间的拓扑关系等可视化信息，而且可以对地下管线进行空间分析，为地下管线的管理提供有效的参考依据。（1）净距分析。利用系统中的水平净距分析、垂直净距分析及碰撞分析功能，用户可以对所选管线或自定义范围内管线之间进行水平净距分析（如图4所示）和垂直净距分析（如图5所示），并与《城市工程管线综合规划规范》[7]中规定的管线间的最小净距值相比较，判断是否存在水平净距不足或是垂直净距不足的情况，为开展管线隐患排查提供基础数据支撑。（2）网络分析。利用GIS技术，对具有网络拓扑关系的管线数据进行爆管分析、连通性分析，为地下管线故障的抢险调度提供参考。例如，燃气、热力和自来水等压力管线爆管时，系统可根据事故发生点对管道及阀门进行网络分析给出必关或包含可关阀门的方案；此外也可提供到达事故发生点的最短路径，便于抢险处置，提高地下管线抢险维修的效率和质量。

图4 有线电视与热水管线水平净距分析结果图

图5 雨水管线及与之相交额有线电视、通讯及供电管线图

3.地下管线数据编辑与动态更新

（1）地下管线数据编辑。应用GIS技术系统可以实现对地下管线点、线、面要素的空间数据和属性数据进行输入和编辑，以及对数据格式进行转换，同时还可以输出不同格式的数据以满足不同用户的需求，利于管线数据的管理。此外，管线的查询、显示等要以地形图为基础进行，为了有效利用地形图，系统对地形图实行分幅管理和存放，实现分幅图的拼接和跨图幅查询。（2）地下管线数据动态更新。应用GIS技术系统可以将地下管线竣工测量数据、补测补绘成果、地下管线祥查数据等及时更新入库，确保管线数据信息可以进行更新和完善，以保证管线数据的现势性。数据更新入库前，系统根据定义的各类管线检查规则，对需更新入库的管线数据进行检查，是否满足入库需求。符合入库要求的GIS数据方可进行更新入库，并做好与已有管线数据的接边处理。被更新的管线数据移入历史库，做到历史管线数据的保存查询。

四、前景分析

综上所述，应用地理信息系统进行地下管线信息的管理能够有效提高管理的质量和效率，提高地下管线管理的信息化水平。随着互联网、云计算、虚拟现实等先进技术的发展和应用[8]，及地理信息技术及平台的不断成熟，可在管线数据上叠加其他基础地理信息数据，形成管线大数据，进一步数据挖掘，提升管线数据的利用价值[9],为城市的发展建设提供更有利的数据支撑。例如，管线数据叠加道路实时路况信息，可以为管线事故发生点提供抢险救援的最优路线；管线数据叠加监测管线状况的传感数据，可以进行管线预警， 切实提升管理的应急保障能力。

参考文献：

[1]国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见,国办发(2014)27号[R].北京,2014．

[2]汤国安,赵牡丹,等．地理信息系统[M].北京:科学出版社,2010．

[3]陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].科学出版社,2000.

[4]刘丽春，俞丽华，等.基于地理信息系统构建的地下管线管理模式探讨[J].工程建设,2017,49(1):84-86.

[5]徐建红.城市管线管理信息化与地理信息系统[J].河南科学，2002(4):470-472.

[6]赵维高.地理信息系统在地下管线中的应用[J].智能城市,2019(15):82-83.

[7]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50289-2016 城市工程管线综合规划规范[S].中国建筑工业出版社,2016.

[8]谭仁春,卢丹丹,向祎.城市地下管线综合信息平台关键技术研究[J].城市勘测,2017(5):115-118．

[9]丁鹏辉,李志刚,董邵环等.城市地下管线信息系统关键技术研究[J].测绘通报,2015(11):92-95.

【作者简介】梁士英（1986.06-），女，汉族，山东青岛市人，硕士研究生学历，山东青岛市城市建设档案馆高级工程师，主要研究方向：GIS、测绘、地下管线。