汪培 張穎
摘 要:城市地下管線是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施,它的安全運(yùn)行是現(xiàn)代化城市高效率、高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。然而,由于歷史和現(xiàn)實(shí)的種種原因,我國絕大多數(shù)城市地下管線管理滯后于城市的發(fā)展,其混亂無序的狀況,已成為城市建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸之一。該文基于筆者的工作實(shí)踐,探討了城市地下管線信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計思路,包括數(shù)據(jù)庫的設(shè)計,系統(tǒng)功能設(shè)計等,相信對從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。
關(guān)鍵詞:城市 地下管線信息系統(tǒng) 功能 數(shù)據(jù)庫
中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)06(a)-0154-02
城市地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,是城市賴以生存和發(fā)展的生命線。由于資金和技術(shù)等原因,管線數(shù)據(jù)長期以來以圖表和文字資料形式保存,管理手段落后,管理效率低下,對城市的建設(shè)與發(fā)展造成嚴(yán)重影響。近年來雖然采用計算機(jī)輔助制圖(CAD)等手段,仍不能適應(yīng)信息時代城市規(guī)劃管理和建設(shè)的需求。隨著GIS、空間數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展與成熟,基于GIS技術(shù)建立的城市地下管線管理系統(tǒng)綜合了計算機(jī)圖形技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對繁雜的管線數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理,達(dá)到管線數(shù)據(jù)的可視化和實(shí)時更新,并進(jìn)行動態(tài)綜合規(guī)劃管理和分析。
1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)與體系結(jié)構(gòu)
1.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)
建立城市地下管線管理信息系統(tǒng)是一項投資大、涉及專業(yè)廣、周期長的系統(tǒng)工程。為實(shí)現(xiàn)社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一,必須實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。
(1)建立地下綜合管線數(shù)據(jù)庫:在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,以GIS技術(shù)為支持,建立綜合管線數(shù)據(jù)庫,可及時對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新,為不同政府職能部門提供管線數(shù)據(jù)源,為城市建設(shè)和規(guī)劃提供準(zhǔn)確的地下管線資料。
(2)統(tǒng)一管線信息的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn):統(tǒng)一信息的格式、空間參照、樣式、圖例;統(tǒng)一數(shù)據(jù)的分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)。
(3)管理應(yīng)急預(yù)案:對各類管線及其附屬設(shè)施的應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行收集、綁定、管理。
(4)滿足市政管理的業(yè)務(wù)需求:以整合的地下管線綜合信息為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)市政管理的行政許可、年度計劃、應(yīng)急協(xié)調(diào)等業(yè)務(wù)的信息服務(wù)和決策支持需求。
1.2 系統(tǒng)框架
系統(tǒng)邏輯上從下到上依次為數(shù)據(jù)層、中間層、應(yīng)用層。
(1)數(shù)據(jù)層:系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),確保了空間和非空間數(shù)據(jù)的一體化集成,還可實(shí)現(xiàn)事物處理、記錄鎖定、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)倉庫等功能。
(2)中間層:采用ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)庫的引擎,將應(yīng)用層提出的請求轉(zhuǎn)換為服務(wù)器數(shù)據(jù)層的請求,并將數(shù)據(jù)層返回的結(jié)果提交應(yīng)用層。
(3)應(yīng)用層:應(yīng)用層是用戶直接接觸的部分,提供給用戶的是整個系統(tǒng)的最終表現(xiàn),用戶通過應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫、查詢統(tǒng)計、圖層管理、空間分析、成果輸出等功能,完成系統(tǒng)應(yīng)用。
1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計上,采用基于分布式GIS的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,采用C/S和B/S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系。這樣一方面可以保證內(nèi)部業(yè)務(wù)的處理和數(shù)據(jù)安全性,另一方面又可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合應(yīng)用。
2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計
數(shù)據(jù)是地下管線信息系統(tǒng)的核心,數(shù)據(jù)庫的建立是實(shí)現(xiàn)地下管線信息系統(tǒng)功能的關(guān)鍵所在。
2.1 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計
地下管線數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計和空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計,其中空間數(shù)據(jù)庫包括地下管線圖形信息和1∶1000基本比例尺地形圖,屬性數(shù)據(jù)庫分為管線線數(shù)據(jù)庫和管線點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。
2.2 數(shù)據(jù)模型
管線數(shù)據(jù)由管點(diǎn)和管線組成,
(1)管點(diǎn)的定義:包括一般測量點(diǎn)(位置點(diǎn))、特征點(diǎn)(依管線種類不同而異,如給水有:彎頭、三通、四通等)、附屬物點(diǎn)(依管線種類不同而異,如給水窖井、消防檢、閥門等)。
(2)管線的定義:兩相鄰管點(diǎn)之間的連接??勺鳛楣芫€起點(diǎn)和終點(diǎn)的管點(diǎn)類型有特征點(diǎn)(三通、四通、人孔)、附屬物(閥門、消防栓、窖井、接線箱、污水箅、手孔、上桿)、變徑點(diǎn)/變材點(diǎn)、埋設(shè)年代變化點(diǎn)、權(quán)屬單位變化點(diǎn)、報建案號變化點(diǎn)、測量任務(wù)變化點(diǎn)。
2.3 數(shù)據(jù)組織
系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括管線圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),圖形和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中,通過ArcSDE訪問,避免了以往圖形和屬性數(shù)據(jù)分離存儲的缺點(diǎn)。整個城市的數(shù)據(jù)以管線種類進(jìn)行分類,每一類管線占用兩個數(shù)據(jù)表(管點(diǎn)表和管線表)。這種數(shù)據(jù)組織方式的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)不再需要特定的GIS格式數(shù)據(jù),更易于數(shù)據(jù)的社會化共享。特別是能與規(guī)劃管理辦公自動化系統(tǒng)緊密結(jié)合,相互共享數(shù)據(jù)庫。
2.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
(1)管線點(diǎn)表結(jié)構(gòu)
每種管點(diǎn)表的結(jié)構(gòu)都相同,如表1所示。
(2)管線線表結(jié)構(gòu)
①一般管線具有的共同字段,如表2所示。②不同的管線類型具有不同的字段,在一般管線表結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上,需要添加特定類型的管線數(shù)據(jù)表字段。
3 系統(tǒng)功能設(shè)計
3.1 基礎(chǔ)GIS管理
該模塊提供了對GIS數(shù)據(jù)管理的一些基本功能,包括文件和網(wǎng)絡(luò)管理、基本繪圖和圖形編輯、數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、符號管理和系統(tǒng)管理等。
3.2 管線查詢統(tǒng)計
該模塊可使管理人員快速方便地得到想要的資料和信息,統(tǒng)計所需要的數(shù)據(jù),從而能夠幫助管理人員高效率、正確地進(jìn)行管理和抉擇。功能包括管線及附屬設(shè)施的快速查詢、符合條件查詢、管線及附屬設(shè)施信息的統(tǒng)計分析、最近設(shè)施搜索等。
3.3 管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新
該模塊提供管線工程竣工測量成果與普查成果的合并功能,包括誤差分析與沖突處理、管線數(shù)據(jù)的修改、管線數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入、多樣化的管線數(shù)據(jù)增加、設(shè)計及竣工數(shù)據(jù)回貼、管線數(shù)據(jù)刪除與廢棄等。
3.4 管線綜合分析
該模塊可以幫助人們較直觀地了解到地下管線的現(xiàn)狀、分布和走向及管線間的相互關(guān)系,并且可以在發(fā)生管線事故時為制訂處理方案提供技術(shù)支持。分析功能包括:管線的橫、縱斷面圖分析,管線的三維瀏覽和查詢,管線碰撞分析,管線爆管分析和關(guān)閥搜索,搶險分析,最短路徑分析,管線上下游追蹤、管線預(yù)警分析等。
3.5 對外服務(wù)
對外服務(wù)包括報建管線圖的生成(包括綜合管線圖和大比例尺橫斷面圖)和圖面整飾(包括圖形裁減、圖廓建立,以及圖形旋轉(zhuǎn)及其他圖形編輯功能)。
3.6 管線工程規(guī)劃管理自動化
竣工測量的管理:管線竣工后將正確的測量成果按相關(guān)要求錄入數(shù)據(jù)庫,對現(xiàn)狀管線數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更改和更新操作,以及管線報建圖的操作。
辦公文檔管理:將規(guī)劃管線與辦公自動化相關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)規(guī)劃管理對辦公自動化文檔的查閱和圖文一體化操作。
3.7 管線工程輔助設(shè)計
根據(jù)國家規(guī)范和其他標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)狀管線之間的關(guān)系,限定規(guī)劃管線的布設(shè)界限。通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對涉及信息的處理,完成管線設(shè)計、統(tǒng)計計算、分析、繪圖及方案比較以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃報批、管線設(shè)計緊密結(jié)合。
3.8 網(wǎng)上報批
通過Internet實(shí)現(xiàn)與城市空間相關(guān)的建設(shè)審批。電子數(shù)據(jù)網(wǎng)上報批,報批管線的位置精確化,結(jié)合管線信息系統(tǒng)的審批功能,將使審批工作更加規(guī)范,逐步實(shí)現(xiàn)城市管理科學(xué)化的目標(biāo)。
3.9 網(wǎng)上發(fā)布
Web用戶登錄進(jìn)入專屬網(wǎng)站,在權(quán)限許可范圍內(nèi)查詢各種管線數(shù)據(jù)。
4 結(jié)語
系統(tǒng)的動態(tài)管理與運(yùn)行是系統(tǒng)能否成功利用的前提,建立城市地下管線數(shù)據(jù)的動態(tài)更新機(jī)制,實(shí)現(xiàn)管線數(shù)據(jù)實(shí)時動態(tài)更新,是保證系統(tǒng)生命活力和管理有效性的唯一途徑。系統(tǒng)的正常運(yùn)行和動態(tài)管理首先需要從制度上加以保證,其次要在技術(shù)上有一定的保障,需要有測繪隊伍常年進(jìn)行管線數(shù)據(jù)的實(shí)時更新,最后,要探索系統(tǒng)的自我發(fā)展道路,不斷收回投入,積累資金和經(jīng)驗,為下一步的建設(shè)做好資金和技術(shù)上的準(zhǔn)備。只有實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自我良性發(fā)展道路,地下管線動態(tài)管理系統(tǒng)才有生命力和發(fā)展動力。
參考文獻(xiàn)
[1] 區(qū)福邦.城市地下管線普查技術(shù)研究與應(yīng)用[M].南京:東南大學(xué)出版社,1998.
[2] 鄔應(yīng)忠.城市地下管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)研究[D].濟(jì)南:山東科技大學(xué)碩士論文,2005.
[3] 楊曉偉.阜新市地下管線信息系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].阜新:遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士論文,2004.