趙維高

（山東正元地球物理信息技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

在現(xiàn)代城市的地下管線中包括了電力、燃?xì)狻⒔o排水、通信、供暖以及工業(yè)管線等多種類型的管線設(shè)施，構(gòu)成了城市生活的重要基礎(chǔ)，運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性將直接關(guān)系到城市生產(chǎn)生活能否正常進(jìn)行。由于管線類型比較復(fù)雜，在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)以及運(yùn)行維護(hù)等方面的要求也各不相同，給相關(guān)的規(guī)劃及管理工作帶來了較大難度。隨著地理信息技術(shù)的發(fā)展，為地下管線的管理提供了高效的信息化手段，其不僅可以通過可視化方式來準(zhǔn)確呈現(xiàn)地下管線的各種信息，而且其還可以擴(kuò)展深層次公路來實(shí)現(xiàn)對地下管線的綜合性管理，從而促進(jìn)數(shù)字化城市的發(fā)展。

1 地理信息系統(tǒng)在地下管線管理中的主要結(jié)構(gòu)

應(yīng)用地理信息技術(shù)構(gòu)建的地下管線管理系統(tǒng)中主要包括了地下管線的基礎(chǔ)地理信息、軟件系統(tǒng)以及相關(guān)的應(yīng)急設(shè)備等。其中硬件設(shè)備指的是繪圖儀以及數(shù)字工作站等，而地理信息系統(tǒng)中則主要由GIS、數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)的軟件共同構(gòu)成[1]。在地下管線的地理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，底層為基礎(chǔ)性的地下管線數(shù)據(jù)，這是中間服務(wù)層以及系統(tǒng)應(yīng)用層的重要基礎(chǔ)，也是地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的核心環(huán)節(jié)。

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層

在地下管線的地理信息系統(tǒng)中，管線的空間信息以及屬性數(shù)據(jù)等構(gòu)成了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其中地下管線的屬性信息主要指的是管線以及管轄按的彎頭或閥門等管點(diǎn)屬性，具體來說是管線的類型、標(biāo)識、管線起止點(diǎn)埋深、ID，以及管線的管井等數(shù)據(jù)[2]。而管線的空間信息則主要指的是地下管線設(shè)施的地形圖、地理空間數(shù)據(jù)以及圖形等信息。

1.2 中間服務(wù)層

在地下管線地理信息系統(tǒng)中，中間服務(wù)層連接著應(yīng)用層以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，從而使系統(tǒng)利用中間服務(wù)層中的軟件工具，根據(jù)應(yīng)用層的實(shí)際需要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層內(nèi)將數(shù)據(jù)調(diào)出并應(yīng)用。

1.3 系統(tǒng)應(yīng)用層

地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用層主要是系統(tǒng)為用戶提供的操作界面，其也是地理信息系統(tǒng)的頂層結(jié)構(gòu)。用戶可以通過操作界面來采集和輸入數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行通徑分析、查詢應(yīng)用以及輸出成果的操作，從而實(shí)現(xiàn)對地下管線設(shè)施的信息化管理。在地理信息的應(yīng)用層中除了包括傳統(tǒng)的應(yīng)用平臺外，還包括越來越普及的APP等移動終端。

在應(yīng)用地理信息系統(tǒng)來管理地下管線設(shè)施時，系統(tǒng)以管線的空間數(shù)據(jù)或?qū)傩孕畔榛A(chǔ)，利用ArcSDE等數(shù)據(jù)庫軟件來實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用請求與底層數(shù)據(jù)間的連接轉(zhuǎn)換，同時對數(shù)據(jù)層所提供的返回結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化后，由應(yīng)用層通過三維可視化方式加以呈現(xiàn)，從而完成數(shù)據(jù)信息的查詢應(yīng)用。

2 地理信息系統(tǒng)在地下管線管理中的應(yīng)用

應(yīng)用地理信息系統(tǒng)來進(jìn)行地下管線的管理，能夠充分發(fā)揮GIS技術(shù)的可視化呈現(xiàn)功能、數(shù)據(jù)編輯處理功能以及三維仿真模擬功能，來有效提高地下管線管理的質(zhì)量和效率，確保地下管線的運(yùn)行安全。

2.1 應(yīng)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行地下管線數(shù)據(jù)編輯

地理信息系統(tǒng)可以以其采集的地下管線的閥室和閥軸以及管道等各種設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)為記錄，利用系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)庫以及圖形等編輯軟件來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理分析，從而為用戶提供數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)以及分析功能，幫助用戶準(zhǔn)確了解地下管線的動態(tài)信息[3]。

（1） 編輯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編輯功能主要是為用戶提供地下管線各項(xiàng)數(shù)據(jù)的輸入或輸出、管理文件信息、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)以及編輯圖形等功能，為地下管線的管理提供便利。

（2） 瀏覽管線信息。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的實(shí)際需要通過分層顯示的方式來展示特定地下管線的類型，并為用戶提供多種視角的瀏覽功能，還可以對地下管網(wǎng)和其相關(guān)的地上結(jié)構(gòu)物等情況進(jìn)行三維展示，并對開挖管線等實(shí)施情況進(jìn)行場景演示，使用戶能夠獲得直觀的瀏覽效果。

（3） 查詢管線數(shù)據(jù)。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以按照用戶的指定屬性要求來對地下管線進(jìn)行限制查詢或者統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)。比如系統(tǒng)可以根據(jù)用戶指定的區(qū)域范圍對一定使用年限的管線設(shè)施進(jìn)行查詢并準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)數(shù)量信息，從而為管線的維護(hù)管理工作提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

（4） 分析管線三維空間信息。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)不僅可以為用戶具體提供地下管線設(shè)施的走向、三維分布和彼此之間的三維關(guān)系等可視化信息，而且可以對地下管線設(shè)施進(jìn)行三維空間分析，例如對管網(wǎng)設(shè)施的連通情況、流向、橫縱斷面以及是否存在爆管或碰撞風(fēng)險進(jìn)行綜合性分析，從而為地下管線的故障排除以及路徑規(guī)劃等提供可靠的參考依據(jù)。

（5） 更新地下管線數(shù)據(jù)。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以及時向系統(tǒng)中輸入新的地下管線工程數(shù)據(jù)，并根據(jù)相關(guān)普查或測量結(jié)果對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫每年的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更新和完善，以保證數(shù)據(jù)信息與地下管線的實(shí)際情況相一致。用戶可以批量導(dǎo)入地下管線的各種數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編輯處理，分析誤差產(chǎn)生的原因，并可以根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與竣工測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。此外也可以刪除失效或錯誤的地下管線數(shù)據(jù)。

（6） 為地下管線的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供輔助作用。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以將國家頒布的管線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為各種設(shè)計(jì)參數(shù)，同時根據(jù)地下管線的實(shí)際分布情況等對地下管線工程的埋深或者鋪設(shè)范圍等規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行限定，同時還可以輔助地下管線設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證或者分析管線間的三維空間關(guān)系等。

2.2 應(yīng)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行地下管線的搶險調(diào)度

應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以根據(jù)其所獲取的各測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常后可以及時發(fā)出警報信息，并根據(jù)其風(fēng)險點(diǎn)源方向來對管道以及閥門的狀態(tài)進(jìn)行查詢，以準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生的具體位置，同時預(yù)測相關(guān)道路以及周邊地區(qū)的影響程度，為地下管線故障的搶險調(diào)度提供準(zhǔn)確的參考，提高地下管線搶險維修的效率和質(zhì)量。

2.3 應(yīng)用地理信息系統(tǒng)模擬地下管線運(yùn)行狀態(tài)

應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的防震模擬功能可以準(zhǔn)確模擬相關(guān)管線的動態(tài)平衡、負(fù)荷以及差分情況。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可以對傳動誤差進(jìn)行定量分析，并綜合分析地下管網(wǎng)的實(shí)際負(fù)載情況，并優(yōu)化相關(guān)的調(diào)度策略，從而保證城市地下管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2.4 應(yīng)用地理信息系統(tǒng)對地下管線進(jìn)行風(fēng)險評價

應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以準(zhǔn)確識別地下管線的運(yùn)行風(fēng)險，并對風(fēng)險程度進(jìn)行客觀的評價，幫助地下管線的管理部門及時發(fā)現(xiàn)地下管線的風(fēng)險隱患，并科學(xué)判斷風(fēng)險來源以及風(fēng)險程度，為采取相應(yīng)的風(fēng)險防范措施提供可靠的參考依據(jù)，從而提高地下管線運(yùn)行的安全性和可靠性，防止發(fā)生重大的安全事故，保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)來進(jìn)行地下綜合管線的管理能夠有效提高管理的質(zhì)量和效率，并提高地下管理的信息化水平，促進(jìn)數(shù)字化城市管理的發(fā)展。隨著地理信息技術(shù)以及平臺建設(shè)的不斷成熟，對各類型地下管線的管理將更加精細(xì)化，系統(tǒng)將能夠根據(jù)不同管線的屬性特點(diǎn)以及運(yùn)行規(guī)律來進(jìn)行更有針對性的管理，并為地下管線的設(shè)計(jì)規(guī)劃提供更加直觀、準(zhǔn)確的參考依據(jù)。