摘要：近年來GIS技術在地下管線中的應用越來越廣泛和深入，利用GIS管理城市的地下管線是有效的手段，也是數字化城市的基礎。本文系統總結GIS技術的主要特點和在地下管線中的主要應用，介紹地下管線信息系統建設的流程、方式和框架結構，分析地下管線信息管理、應用和數據庫動態更新等問題，為將來的地下管線信息系統建設提供有效的資料和合理的借鑒方案。
　　關鍵詞：地下管網；地理信息系統
　　
　　地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，它就象人體內的“神經”和“血管”，日夜擔負著傳遞信息和輸送能量的工作，是城市賴以生存和發展的物質基礎；地下管網的圖紙、資料是城市規劃建設的重要基礎信息，掌握和摸清城市地下管網的現狀，是城市發展管理的需要，是城市節能減排的需要，是防災和應付突發性重大事故的需要。所以采用先進的計算機技術、通訊技術和網絡技術，建設一個高質量、高效率、靈活、統一、安全的地理信息綜合地下管網系統管理系統是必不可少的。近年來隨著我國城市化的步伐加快，作為城市的重要基礎設施城市地下管線也越來越龐大、復雜、密如蛛網。因此，掌握和保持科學、完整、準確、現勢的地下管線信息是進行城市規劃、建設和管理的一項重要基礎工作。
　　長期以來，由于忽視對地下工程規范管理，我國大部分城市地下管線資料與現狀不符、缺乏數據或數據精度不高，影響了城市規劃、建設與管理的科學性。同時，在工程施工中損壞地下管線的事故也時有發生。因此盡快查清城市地下管線狀況，制定管線信息動態更新機制，建立科學、準確、完整的地下存檔與信息管理系統，適應城市現代建設與管理的需要是刻不容緩的工作。隨著計算機技術、信息技術的發展，以及GIS的發展與完善，面向對象技術、組件式技術、Internet/Intranet技術、網絡技術日益成熟，特別是“3S”(全球定位技術GPS、地理信息系統GIS、遙感RS)技術及其集成的發展，為科學的管理地下管線信息系統提供了技術可能。GIS（GeographicInformationSystem）技術在地下管線信息系統建立的需求條件下顯得尤為重要。
　　1GIS系統的特征和功能
　　GIS系統應用的基礎是帶拓撲關系的地形實體要素。由于存在拓撲關系，因此可進行空間查詢和空間分析、疊置分析等[1]。
　　GIS中建立拓撲關系的優點：（1）數據結構緊密，拓撲關系明確，有利于空間數據的拓撲查詢和拓撲分析；（2）便于系統內數據分享，減少了數據的沉余。（3）GIS通過數據接口能便捷獲取GPSRSDPS（數據影像測量系統）采集數據二實時地、動態的更新數據。因此，GIS系統更適用與地形圖、綜合管線圖的應用和管理，并且將地下管線網信息和城市基礎地理信息融合在一起，并用于管線報建、審批辦公自動化系統（OA）集成，實現信息共享，為城市的規劃、建設和管理服務，是城市地下管線細心管理的目標和發展趨勢[2]。
　　2地下管網信息系統建設結構及流程
　　地下管線信息系統是地理信息系統在市政管理方面的應用。它既可以是一個獨立的系統也可以是整個城市GIS系統的一個子系統。在充分理解需求的基礎上，從長遠的角度考慮，充分利用現有成熟技術和先進理念，強調高效性和擴充性，確定地下管信息系統的主要系統結構，如圖1：
　　
　　
　　圖1地下管信息系統的主要系統結構【3】
　　2.1數據采集與入庫
　　地下管線現狀信息是地下管線信息系統最重要的數據支持來源，應采用實測的方式進行管理信息的采集，同時要求建立地下管線數據庫。這樣，用戶需要高度自動化的數據轉換入庫程序，將勘測處理后的數據送入地下管線數據庫。數據采集的基本方法有：現有資料調繪法、GPR（探地雷達）法、聲學探測法、紅外線成像法、電磁法探測法、地震波映像法、為了提高數據入庫效率，設計計算機邏輯查錯功能，使得能夠快捷、明確地查找勘測數據的信息遺漏、對應關系查錯等問題。能夠接收管線規劃方案和設計方案的圖形交換格式，能夠將現狀管線數據輸出成標準的圖形交換格式。
　　隨著城市建設的不斷發展，管線工程的建設也將不斷進行，這些建設產生的新的管線信息，需要加入地下管線數據庫，不斷補充和更新數據庫中的內容，保證數據的真實。建議客戶在開發地下管線普查的同時，利用與普查類似的技術手段，通過對建設工程進行竣工測量的途徑獲取新的管理信息【4】。
　　2.2GIS基礎數據庫的綜合運用
　　最終用戶為了尋找管線規劃管理工作的科學依據，需要檢索地下管線數據中的信息，要求提供各種方式的檢索方法；在信息檢索的基礎上有必要對管線的空間位置關系進行分析，如設施埋設深度、管間水平凈距/垂直凈踞及斷面分析，繪圖輸出和統計分析等，以滿足規劃綜合空間分析要求；還需要掌握管線長度和設施數量情況，了解城市管線的總體布局。
　　2.3同城市管線規劃與設計的數據交換
　　客戶的技術支持部門提供城市管線規劃方案和管線工程世界方案CAD格式數據，這些CAD數據的交換格式應能夠被地下管線數據庫接收；地下管線的信息業能夠輸出成標準的圖形交換格式，以便提供給管線規劃與設計人員作為參考資料使用【5】。
　　3GIS系統的應用
　　3.1系統設計的基本原則
　　遵循“外業勘測——內業成圖——建立管理信息系統”的一體化建庫模式，利用高自動化的技術手段建設高精度、高可靠性的基礎設施和各類地下管網數據庫。城市地下管線信息系統涉及計算機網絡、GIS、CAD、數據庫、工作流程、圖檔管理等多種技術和多種軟硬件平臺的集成，系統信息量龐大，數據格式繁多，其實施過程是一項復雜的系統工程。為了使建成后的系統具有較強的生命力，并能沿著發展目標【6】，逐步演進成更高層次的綜合管理信息系統，在進行系統設計時，應遵循下列各項準則：
　　1）完整性：地下綜合管線信息系統是城市地下管線管理的全面解決方案，擔負著數據管理、更新和利用等日常工作，系統要考慮功能完整性，應能滿足日常工作條件下所需的各種系統功能和基礎數據信息。
　　2）可靠性：地下綜合管線信息系統承擔保證城市正常運轉的關鍵任務，地下管線的日常管理工作有賴于一個可靠的信息系統，故必須充分考慮系統可靠性。
　　3）先進性：提高管理水平和生產效率以科技為先導，故系統設計應采用國際先進而成熟的技術，確保先進性。
　　4）安全性：地下管線管理信息系統管理關系城市發展的關鍵數據，其數據具有保密性，其查詢、修改、使用等操作必須經過相應的授權才能進行，以保證數據的安全性。
　　5）動態更新性：建立切實可行的數據更新制度，保證地下管線數據的動態更新管理，實現管線的規劃設計、審批、數據測量、入庫的全程動態管理，提高城市管理的效率，為城市建設提供實時的決策依據【7】，為社會提供多元化的服務，為城市的可持續發展及減災防震提供決策支持。
　　3.3管理系統的設計
　　管理系統的設計嚴格遵循現有國家標準和行業標準，制定統一的數據編碼系統，包括數據定義體系，分類體系，數據交換格式，數據儲存格式，輸出格式，以及數據文檔，質量標準，以利于數據交換和共享[3]。
　　選用功能完善的數據庫管理系統和GIS系統軟件平臺，方便、安全地對各類管網數據庫中的圖形數據和屬性數據進行統一管理。為用戶提供數據輸入、數據儲存、信息查詢、數據更新、信息統計、空間分析、結果輸出等功能。
　　3.4系統的主要性能
　　1）開放性
　　考慮系統設計的開放性，提供系統的廣泛應用潛力，注重系統的技術前瞻性保證系統長期運作的升級能力。具備查詢基礎地形圖信息或其他規劃信息的接口能力；作為城市規劃管理及應用的綜合性地下管線系統，應具備向管線專業權屬單位的專業管線信息系統提供數據共享能力。
　　2）安全性與保密性
　　系統應具有良好的安全性與保密性，具有較好的權限管理能力、不能出現系統死機和系統崩潰現象。系統的安全設計要從來兩個方面入手，一是系統安全技術體系的設計，二是系統安全管理體系的建立。系統安全技術體系通過物理安全、網絡安全，系統安全、應用安全和數據安全等技術方面的措施，來保障系統的可靠運行和數據安全【8】。系統安全管理體系通過建立各種安全管理制度，采用各種安全管理手段等方面，來保障系統和數據的安全運行。
　　3）可操作性
　　系統操作簡單，界面友好，易于操作、維護和更新，能夠滿足用戶需求。
　　3.5系統維護
　　為了保證本系統軟件的正常運行，需要向客戶提供在發生意外情況下的應急恢復手段；為了保障地下管線數據庫的安全，應提供相應的數據安全維護手段。
　　4經濟效益和社會效益
　　該系統通過調試運行后，可在多項專業領域得到有效利用，經濟效益顯著，可在上水管線、熱力管網、市政、規劃、污水處理等方面節約重復測量費用。同時城市規劃，建設和管理部門在日常工作中需要大量現勢專業管線圖和綜合管網圖以及各種比例尺的地形圖。運用該系統后，能節省每幅圖的實測時間和成圖時間為內外業技術工作節省大量人力、物力和財力，又可提高工作效率，滿足工作需求。
　　城市建設與發展是長久的動態過程，原有管線要廢棄或改建、擴建，新的管線要敷設，管網綜合圖要及時進行修改補充，反應現象。否則，整個管線檔案將產生斷層。
　　綜合管網信息系統最大的作用是從根本上實現了地下管線及管線檔案動態管理，根除了檔案不反映現狀的“痼疾”，保證地下管線檔案完整、準確反應現狀，快速準確繪制專業管線圖和綜合管網圖，大大加快普查速度，并可節約大量資金，是開發地下管線普查的最佳手段[9]。
　　系統應具有空間信息豐富，分層提取靈活和空間分析強的功能優勢，因而能及時為政府部門決策、為城市規劃、建設和管理提供快速準確的服務，并以輔助設計手段，在規劃選址、管線敷設、重點工程建設、市政公用設施改造等方面發揮重要作用，最大限度的避免因地下管線信息不全、不準而造成的盲目施工、挖斷管線造成的重大事故，有效地避免城市建設中地面與地下的矛盾，地下工程相互間的交叉矛盾。該系統還可以為各種管線工程的建設、改造和維修提供可靠依據，縮短工期，節省大量人力、物力和財力。
　　系統能夠提供各種屬性資料及各種統計查詢數據，還可以提供各種比例尺地形圖、專業管線圖、綜合管網圖及剖面圖等等。總之，該系統在城市規劃、建設、管理以及抗災、救災、應付城市突發事件，保障人民正常生活，發展城市經濟等方面，都將發揮重大作用，其經濟效益和社會效益是難以估量的。
　　5結論
　　地理信息系統與地下管網系統完美的結合在一起，建立一套完善的現代化的城市綜合管網管理系統將會為城市的規劃、設計、施工等有關部門提供科學、可靠的依據，為以后的發展與規劃帶來更便捷的數字化依據，并可以節省大量人力物理創造可觀的經濟效益，在地下管網中是必不可少的。
　　
　　參考文獻
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