陳永鋒+高昭良+黃磊

摘要：為了提高城市排水設(shè)施的數(shù)字化、信息化管理和社會(huì)服務(wù)水平、保障設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提出基于 GIS 的城市智慧排水管控平臺(tái)的建設(shè)， 采用積木式結(jié)構(gòu)，組件化設(shè)計(jì)，整體構(gòu)架要考慮系統(tǒng)間的無縫連接，為今后系統(tǒng)擴(kuò)展和集成及愿景目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)留有擴(kuò)充余量，確保系統(tǒng)有一定的先進(jìn)性、擴(kuò)充性、容錯(cuò)性、穩(wěn)健性。該系統(tǒng)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)及傳感通信等技術(shù)，通過網(wǎng)格化、精細(xì)化管理手段。實(shí)現(xiàn)對(duì)城市排水防澇設(shè)施的動(dòng)態(tài)管理、城市內(nèi)澇事件的預(yù)警預(yù)報(bào)、排水設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制。最終可以達(dá)到 “動(dòng)態(tài)管理、預(yù)警預(yù)報(bào)、智慧管網(wǎng)”的總體目標(biāo)，從而提高排水防澇管理的效率、質(zhì)量和水平，最終達(dá)到排水設(shè)施的智慧化管理的目的。

關(guān)鍵詞： 地理信息系統(tǒng)（GIS）；排水設(shè)施；信息化平臺(tái)；智能化

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）36-0237-04

Construction and Key Technology of Management and Control Platform for Urban Intelligent Drainage Based on GIS

CHEN Yong-feng1，GAO Zhao-liang1，HUANG Lei1，WENG Jun1，WANG Wei2

（1.Fuzhou City Survey Institute， Fuzhou 350014， China；2.State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying，Mapping and Remote Sensing （LIESMARS）， Wuhan University，Wuhan 430079， China）

Abstract：In order to improve the digitalization， information management and social service level of the urban drainage facilities， ensure the safe and stable operation of the facilities， the construction and key technologies of management and control platform for urban intelligent drainage based on GIS was adopted. Considering the seamless connection between the systems， the system expansion and integration for the future and vision to achieve the goal of leaving margin，the system have a certain degree of advanced， scalability， fault tolerance， robustness. The system integrates computer technology， network technology， GIS ， GPS， mobile technology and sensor communication technology by the grid and refined management tools. It were achieved on urban drainage of storm water drainage facilities dynamic management， urban waterlogging forecasting real-time running state monitoring and control of drainage facilities. It could eventually achieve "dynamic management， early warning and forecasting， wisdom network" ， so as to improve the efficiency， level of drainage and waterlogging management， and finally achieve the intelligent management of drainage facilities.

Key words：GIS； Drainage facilities； Information platform； Intelligent

近年來我國(guó)城市內(nèi)澇災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，不僅給人民生活帶來極大不便，還嚴(yán)重威脅生命財(cái)產(chǎn)安全。如2005年10月2日，“龍王”臺(tái)風(fēng)登陸城市，給城帶來了有記載以來最強(qiáng)的一次短時(shí)強(qiáng)降雨，造成市區(qū)大面積內(nèi)澇、停水停電、交通中斷[1]。由于排水設(shè)施情況復(fù)雜，監(jiān)測(cè)監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)管理、規(guī)劃及社會(huì)服務(wù)尚無集中高效的現(xiàn)代化手段，目前仍采用人工管理的方法來管理城市排水管網(wǎng)，其弊端顯而易見[2]。傳統(tǒng)的粗放型管理方式無法使管理部門及時(shí)掌握排水管網(wǎng)的相關(guān)信息及運(yùn)行狀況。而且，城市相應(yīng)的雨、污水處理設(shè)施也越來越多，排水管網(wǎng)及其附屬設(shè)施的信息量越來越大。

為了提高城市排水設(shè)施的數(shù)字化、信息化管理和社會(huì)服務(wù)水平、保障設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要建設(shè)一個(gè)融GIS系統(tǒng)和排水管網(wǎng)管理、規(guī)劃、監(jiān)控一體的排水設(shè)施綜合信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)及傳感通信等技術(shù)，通過網(wǎng)格化、精細(xì)化管理手段，建立科學(xué)有效的排水設(shè)施巡查和維護(hù)機(jī)制，實(shí)時(shí)客觀體現(xiàn)生產(chǎn)情況、質(zhì)量評(píng)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市排水防澇設(shè)施的動(dòng)態(tài)管理；結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過內(nèi)澇模型分析內(nèi)河水位變化情況以及管網(wǎng)排水情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市內(nèi)澇事件的預(yù)警預(yù)報(bào)；通過水位、水質(zhì)、流量、位置等不同感知設(shè)備的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施的智慧化管理，達(dá)到 “動(dòng)態(tài)管理、預(yù)警預(yù)報(bào)、智慧管網(wǎng)”的總體目標(biāo)，從而提高排水防澇管理的效率、質(zhì)量和水平，這也是現(xiàn)代城市發(fā)展的要求。

1 城市智慧排水管控平臺(tái)建設(shè)的需求和意義

城市排水設(shè)施是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施，排水設(shè)施管理的好壞，是衡量現(xiàn)代化城市管理水平的重要標(biāo)志之一，是改善城市投資環(huán)境的重要環(huán)節(jié)[3]。對(duì)排入城市排水設(shè)施的污水、廢水和雨水等進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，是保障城市排水設(shè)施正常維護(hù)和安全運(yùn)行，促進(jìn)城市水環(huán)境改善的必要和有效手段[4]。同時(shí)，信息技術(shù)在市政管理、管網(wǎng)管理等方面發(fā)揮著越來越重要的作用[5]。在智慧排水管控平臺(tái)的支持下，不僅可以方便地獲取、存儲(chǔ)、查詢、管理、顯示排水設(shè)施信息，而且可以進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)等工作，為全市的排水管理和市政管理提供全面、準(zhǔn)確、及時(shí)和客觀的信息服務(wù)與技術(shù)支持。

智慧排水管控平臺(tái)的建設(shè)具有如下許多重要的意義：

1）智慧排水管控平臺(tái)變革了地域和部門之間的數(shù)據(jù)共享交流方式。智慧排水管控平臺(tái)通過采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立全市權(quán)威、規(guī)范的排水設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)，使得城市排水設(shè)施管理突破了空間距離的束縛，讓信息的實(shí)時(shí)更新和共享成為了可能，改變了傳統(tǒng)以離線拷貝或紙質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交流和共享的模式，避免了排水設(shè)施數(shù)據(jù)重復(fù)采集和更新造成的數(shù)據(jù)不一致性，避免了排水設(shè)施數(shù)據(jù)建設(shè)的人力、物力、財(cái)力重復(fù)投入所造成的資源浪費(fèi)[5，6]。

2）智慧排水管控平臺(tái)提高了排水設(shè)施管理效率。智慧排水管控平臺(tái)提供排水設(shè)施資產(chǎn)管理和排水設(shè)施運(yùn)維管理服務(wù)，通過建立科學(xué)有效的排水設(shè)施巡查和維護(hù)機(jī)制，將排水設(shè)施巡查、維護(hù)等流程進(jìn)行規(guī)范化以實(shí)現(xiàn)在線辦公，便于排水設(shè)施管理相關(guān)部門之間的協(xié)同辦公，提升了排水設(shè)施管理的效率和水平。

3）智慧排水管控平臺(tái)推進(jìn)了智慧城的建設(shè)進(jìn)程。智慧排水管控平臺(tái)基于政務(wù)信息云平臺(tái)，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)排水防澇和污水排放的監(jiān)控與管理，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、排水設(shè)施數(shù)據(jù)等進(jìn)行融合與挖掘，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市內(nèi)澇災(zāi)害的預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提供內(nèi)澇應(yīng)急預(yù)案，為城市內(nèi)澇的應(yīng)急管理提供智能化的決策支持，以便降低或避免城市內(nèi)澇造成的損失。因而智慧排水管控平臺(tái)的建設(shè)能提升排水設(shè)施信息的智慧化服務(wù)水平。同時(shí)，排水設(shè)施作為城市市政的基礎(chǔ)組成部分，是城市的地下命脈和生命線，是城市開展智慧城市建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，因此，基于政務(wù)信息云平臺(tái)建設(shè)的智慧排水管控平臺(tái)是智慧城建設(shè)的重要組成元素，在一定程度上推進(jìn)了智慧城的建設(shè)進(jìn)程。

4）智慧排水管控平臺(tái)提升了公眾管理的參與力度。智慧排水管控平臺(tái)為公眾提供了群防群策服務(wù)，公眾可以通過微信投訴排水、內(nèi)澇等問題，水務(wù)公司、排水管理中心等相關(guān)管理部門在線反饋、發(fā)布投訴問題的處理結(jié)果等，讓公眾真正參與到排水防澇的管理中，有利于排水防澇管理部門的公眾滿意度的提升和市民生活質(zhì)量與環(huán)境的改善。

2 智慧排水管控平臺(tái)建設(shè)的內(nèi)容

智慧排水管控平臺(tái)建設(shè)的內(nèi)容可分為排水設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、排水設(shè)施信息化管理平臺(tái)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三部分，具體內(nèi)容如下：

1）城市排水設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)：基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫(kù)；排水設(shè)施空間數(shù)據(jù)庫(kù)；排水設(shè)施業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)

2）智慧排水管控平臺(tái)建設(shè)：排水設(shè)施資產(chǎn)管理（排水防澇地理信息管理系統(tǒng)、排水接駁及排水設(shè)施施工管理系統(tǒng)）；排水設(shè)施運(yùn)維管理（排水管網(wǎng)巡查動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)（B/S）、排水管網(wǎng)巡查數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)上報(bào)系統(tǒng)（M/S）、排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)維護(hù)管理系統(tǒng)（B/S）、排水管網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)上報(bào)系統(tǒng)（M/S））；排水防澇應(yīng)急管理（污水廠、泵站在線動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、排水管網(wǎng)群防群策動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)（B/S）、排水管網(wǎng)群防群策投訴件確認(rèn)系統(tǒng)（M/S）、排水管網(wǎng)群防群策公眾服務(wù)系統(tǒng)（微信）、城市供排水管理中心（籌）網(wǎng)站、排水防澇在線動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、排水防澇智能分析與預(yù)警系統(tǒng)、排水防澇應(yīng)急管理系統(tǒng)、排水事件動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)、排水防澇信息聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、下穿通道防澇預(yù)警監(jiān)控動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)（開蓋報(bào)警管理平臺(tái)、開蓋報(bào)警APP）；污水排放監(jiān)管及收費(fèi)管理；平臺(tái)運(yùn)維管理；業(yè)務(wù)綜合管理。

4）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：軟件基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)；基礎(chǔ)服務(wù)器硬件；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)；在線監(jiān)控中心建設(shè)；井蓋編號(hào)、鑄鐵標(biāo)識(shí)、電子標(biāo)識(shí)建設(shè)；澇點(diǎn)液位監(jiān)控、實(shí)時(shí)視頻設(shè)備建設(shè)；移動(dòng)業(yè)務(wù)辦理終端；在線監(jiān)控中心配套設(shè)備；下穿通道防澇預(yù)警設(shè)備；井蓋打開報(bào)警設(shè)備。

3 智慧排水管控平臺(tái)總體框架

智慧排水管控平臺(tái)涉及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、GIS 技術(shù)、中間件技術(shù)、Web 技術(shù)、視頻技術(shù)、排水模型技術(shù)以及系統(tǒng)集成技術(shù)等，是一個(gè)分布式的復(fù)雜的巨大系統(tǒng)。在智慧排水管控平臺(tái)的建設(shè)過程中，部分專業(yè)應(yīng)用模塊需要強(qiáng)大的實(shí)時(shí)操作和復(fù)雜的邏輯分析功能支持，如管網(wǎng)的編輯和數(shù)據(jù)更新維護(hù)，拓?fù)錂z查，這比較適合與采用C/S體系；而部分應(yīng)用功能需要更廣泛的人使用和共享，如管網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)布和查詢，這比較適合采用B/S體系。因此，系統(tǒng)體系根據(jù)應(yīng)用的具體要求選擇了C/S和B/S相結(jié)合的方式構(gòu)建，這樣既可以滿足復(fù)雜功能的開發(fā)和使用要求，又可以盡可能在網(wǎng)絡(luò)上共享數(shù)據(jù)和功能[7]。

為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理、預(yù)警預(yù)報(bào)、智慧管網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)，平臺(tái)總體框架設(shè)計(jì)主要分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、使用者層，設(shè)計(jì)框架圖如下：

1）感知層。感知層即通過傳感網(wǎng)絡(luò)獲取環(huán)境信息。要實(shí)現(xiàn)智慧化的排水管網(wǎng)管理就必須要建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)，而感知層是物聯(lián)網(wǎng)的核心，是信息采集的關(guān)鍵部分。項(xiàng)目中涉及的感知設(shè)備包括巡查終端（排水管網(wǎng)巡查維護(hù)終端、群防群策巡查終端）、液位計(jì)、泵站監(jiān)控設(shè)備（污水廠泵站、下穿通道泵站）、視頻探頭（污泥裝卸點(diǎn)、易澇點(diǎn)）、北斗定位設(shè)備、電子標(biāo)識(shí)。

2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層功能為“傳送”，即通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，作為紐帶連接著感知層并與平臺(tái)連接[8，9]。項(xiàng)目涉及的網(wǎng)絡(luò)類型包括3G網(wǎng)絡(luò)， Internet網(wǎng)、政務(wù)外網(wǎng)。

3）平臺(tái)層。平臺(tái)層即項(xiàng)目建設(shè)所需的基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)，項(xiàng)目涉及的基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、GIS平臺(tái)、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)硬件、在線監(jiān)控中心、業(yè)務(wù)終端電腦等。

4）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交換、處理中心，負(fù)責(zé)各類數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)，接收感知層和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)處理請(qǐng)求，進(jìn)行數(shù)據(jù)更新處理。本項(xiàng)目數(shù)據(jù)類型包括矢量地圖、影像地圖、排水管網(wǎng)、排澇設(shè)施、管網(wǎng)巡查維護(hù)數(shù)據(jù)、績(jī)效考評(píng)數(shù)據(jù)、工程信息、內(nèi)澇模型數(shù)據(jù)、排水事件、污水檢測(cè)數(shù)據(jù)、排水收費(fèi)數(shù)據(jù)、用戶信息數(shù)據(jù)等。

5）應(yīng)用層。應(yīng)用層是包含具體實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)的業(yè)務(wù)邏輯，為滿足現(xiàn)有及未來城市排水設(shè)施業(yè)務(wù)管理需要，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理、預(yù)警預(yù)報(bào)、智慧管網(wǎng)管理目標(biāo)，本項(xiàng)目涉及的業(yè)務(wù)應(yīng)用主要包括排水接駁及排水設(shè)施施工管理、排水管網(wǎng)巡查管理、排水管網(wǎng)維護(hù)管理、污水廠泵站在線監(jiān)控及污泥處置跟蹤、排水管網(wǎng)群防群策及投訴處理、排水防澇在線監(jiān)控預(yù)警預(yù)報(bào)、排水防澇應(yīng)急處置管理、排水歷史事件管理、排水防澇多部門信息聯(lián)動(dòng)、下穿通道防澇預(yù)警監(jiān)控、污水排放監(jiān)測(cè)管理、排水收費(fèi)管理、排水管理中心業(yè)務(wù)綜合管理、排水防澇數(shù)據(jù)維護(hù)管理、平臺(tái)運(yùn)維管理、平臺(tái)與外系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口管理。

6）使用者層。使用者是平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象，要想理清項(xiàng)目的總體需求，就要充分考慮平臺(tái)使用者對(duì)象，項(xiàng)目建成后平臺(tái)使用對(duì)象主要包括排管中心（領(lǐng)導(dǎo)、工作人員），管網(wǎng)維護(hù)公司（領(lǐng)導(dǎo)、工作人員），市級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門、信息聯(lián)動(dòng)部門、社會(huì)公眾。

通過網(wǎng)格化、精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化管理，建立科學(xué)有效的排水設(shè)施巡查和維護(hù)機(jī)制，實(shí)時(shí)客觀體現(xiàn)生產(chǎn)情況、質(zhì)量評(píng)比、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提升排水設(shè)施管理的工作效率。建立預(yù)警預(yù)報(bào)分析模型，根據(jù)氣象雨情預(yù)報(bào)信息，分析計(jì)算內(nèi)河水位變化情況，并結(jié)合排水管網(wǎng)現(xiàn)狀，分析對(duì)管網(wǎng)排水的影響，預(yù)警預(yù)報(bào)城市內(nèi)澇發(fā)生情況。及時(shí)處理城市排水防澇應(yīng)急搶險(xiǎn)工作，包括事前制定應(yīng)急預(yù)案、事中輔助應(yīng)急搶險(xiǎn)、事后統(tǒng)計(jì)上報(bào)等，實(shí)現(xiàn)排水防澇應(yīng)急搶險(xiǎn)事件的完整流程化處理。通過水位、水質(zhì)、流量、位置等不同感知設(shè)備的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，達(dá)到對(duì)排水設(shè)施的智慧化管理的目的。

4 智慧排水管控平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)

地理信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GIS，是在計(jì)算機(jī)硬件和軟件支持下，科學(xué)管理綜合分析那些表征地理環(huán)境的空間數(shù)據(jù)，以對(duì)規(guī)劃、管理、決策和研究提供所需信息的系統(tǒng)[10]。簡(jiǎn)言之，地理信息系統(tǒng)是處理和分析空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。一般來說，地理信息系統(tǒng)有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面。

4.2 中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

實(shí)時(shí)位置定位的設(shè)備是巡查維護(hù)手持移動(dòng)終端，其采用北斗和GPS雙定位定位模塊，可以實(shí)現(xiàn)北斗定位。下面介紹下中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概況。

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?？扇旌颉⑷鞎r(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)東南亞實(shí)現(xiàn)全覆蓋。其定位精度10米，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒[11]。

4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)承擔(dān)所有的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理任務(wù)，是整個(gè)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響整個(gè)系統(tǒng)管理、分析的準(zhǔn)確性，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否合理影響到整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)維護(hù)和更新工作的成效和費(fèi)用。本系統(tǒng)采用了大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)——Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，Oracle是以高級(jí)結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）為基礎(chǔ)的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，是用方便邏輯管理的語言操縱大量有規(guī)律數(shù)據(jù)的集合。是目前最流行的客戶/服務(wù)器（CLIENT/SERVER）體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)之一。

4.4 ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎技術(shù)

ArcSDE是一個(gè)用于訪問存儲(chǔ)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）中的海量多用戶地理數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器軟件。它是esri公司產(chǎn)品ArcGIS 中所集成的一部分，也是任何企業(yè)GIS 解決方案中的核心要素。它的基本任務(wù)是作為存儲(chǔ)在RDBMS中的空間數(shù)據(jù)的GIS網(wǎng)關(guān)。ArcSDE提供了一組服務(wù)，用于增強(qiáng)數(shù)據(jù)管理功能、擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型以便于存儲(chǔ)于RDBMS中、使模型在RDBMS間便于操作并提供靈活的配置。

4.5空間海量空間地理信息的一體化存儲(chǔ)與管理技術(shù)

分布與集中相結(jié)合的空間地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)又包括空間地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和交通專題空間地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。要管理這些海量的城市空間地理信息，必須利用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)例如Oracle存儲(chǔ)和管理海量空間數(shù)據(jù)的能力，實(shí)現(xiàn)空間屬性數(shù)據(jù)的高效一體化存儲(chǔ)和管理：支持海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；強(qiáng)大的并發(fā)控制能力，支持多用戶同時(shí)操作；高效準(zhǔn)確的空間索引機(jī)制；分布式多層應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)；高度可控的查詢能力；強(qiáng)大的空間查詢能力；安全高效的管理能力。

4.6 多尺度和無比例尺的空間地理信息庫(kù)

空間地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)包含多種比例尺的地形圖和影像數(shù)據(jù)。在空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，比例尺的概念對(duì)用戶是透明的。根據(jù)當(dāng)前的窗口視野范圍，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)用和顯示相應(yīng)比例尺的數(shù)據(jù)。用戶也可以選擇任意范圍按要求輸出某一比例尺范圍的任意比例尺地圖，在數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有地圖比例尺的概念，取而代之的是坐標(biāo)精度、分辨率與可靠性。從而實(shí)現(xiàn)無比例尺和多尺度城市空間地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.7 城市排水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)檢測(cè)設(shè)施的傳感網(wǎng)模型

傳感網(wǎng)是一組傳感器以Ad Hoc方式構(gòu)成的有線或者無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的代地理區(qū)域之感知對(duì)象的信息，并發(fā)布給觀測(cè)者?！俺鞘信潘到y(tǒng)傳感網(wǎng)”，即傳感網(wǎng)在給排水方面的應(yīng)用，利用傳感網(wǎng)實(shí)時(shí)采集處理排水管網(wǎng)的各種水文信息，并將數(shù)據(jù)交換至軟件系統(tǒng)，為各種模型計(jì)算提供基本數(shù)據(jù)參數(shù)。

5 應(yīng)用案例分析

本文以福州市的智慧排水管控平臺(tái)為例（圖2），進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐驗(yàn)證。能夠?qū)崿F(xiàn)城市供排水管理中心的動(dòng)態(tài)監(jiān)管、預(yù)警預(yù)報(bào)和智慧管理的目標(biāo)，將平臺(tái)架構(gòu)歸納為“一套框架、六類應(yīng)用”，一套框架即平臺(tái)建設(shè)統(tǒng)一的底層框架，提供一整套專為排水信息交互及數(shù)據(jù)管理的服務(wù)，為各個(gè)排水業(yè)務(wù)信息化管理系統(tǒng)提供底層支撐。六類應(yīng)用為排水設(shè)施資產(chǎn)管理、排水設(shè)施運(yùn)維管理（圖3）、排水防澇應(yīng)急管理（圖4）、污水排放監(jiān)管及收費(fèi)管理（圖5）、平臺(tái)運(yùn)維管理、業(yè)務(wù)綜合管理。

智慧排水管控平臺(tái)設(shè)計(jì)的24個(gè)系統(tǒng)分別為不同的使用對(duì)象服務(wù)，對(duì)象范圍包括城市排水管理上級(jí)主管部門、城市供排水管理中心、具體實(shí)施排水工作的單位、其他與排水監(jiān)管工作密切聯(lián)系的委辦局和社會(huì)公眾等。系統(tǒng)提供專業(yè)的業(yè)務(wù)管理和輔助支撐，從排水設(shè)施日常維護(hù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控，到整個(gè)城市排水防澇事件處理、預(yù)警預(yù)報(bào)，從排水管理專業(yè)出發(fā)，用先進(jìn)的智能感知、GIS、時(shí)空定位技術(shù)，改變了原有排水設(shè)施管理工作模式，提升了管理工作水平。并且各個(gè)系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)排水管理系統(tǒng)間孤立運(yùn)行的模式，而是實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間互通合作，數(shù)據(jù)消息互為應(yīng)用和支撐，實(shí)現(xiàn)重要信息的快速網(wǎng)絡(luò)傳遞，進(jìn)一步提升了排水管理工作效率。

6 結(jié)束語

智慧排水管控平臺(tái)的建設(shè)采用積木式結(jié)構(gòu)，組件化設(shè)計(jì)，整體構(gòu)架要考慮系統(tǒng)間的無縫連接，為今后系統(tǒng)擴(kuò)展和集成及愿景目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)留有擴(kuò)充余量，確保系統(tǒng)有一定的先進(jìn)性、前瞻性、擴(kuò)充性、容錯(cuò)性、穩(wěn)健性。各系統(tǒng)之間有機(jī)銜接，通過數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與通存通取。各系統(tǒng)自成模塊體系，不會(huì)因個(gè)別原因?qū)е滤邢到y(tǒng)的癱瘓[12-16]。智慧排水管控平臺(tái)臺(tái)建立在標(biāo)準(zhǔn)化、空間化、可視化的基礎(chǔ)之上，充分發(fā)揮了GIS的作用，在城市排水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)充分運(yùn)用了傳感網(wǎng)技術(shù)。

另外，該平臺(tái)需要建立完善的法規(guī)和管理制度，在相關(guān)技術(shù)手段的配合下，確保排水設(shè)施信息完整性和準(zhǔn)確性，保證排水設(shè)施數(shù)據(jù)的安全和數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新?；?GIS 的智慧排水管控平臺(tái)的研究和應(yīng)用，將豐富完善市理論架構(gòu)和實(shí)踐積累，有利于推動(dòng)城市智慧化。

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