智慧城市中基于GIS的地下管线信息系统探讨

2018-03-23李爱国李艳军王新来万永世

智能建筑与智慧城市 2018年2期

关键词：信息管理系统管线信息系统

李爱国，李艳军，王新来，万永世

LI Ai-guo1, LI Yan-jun1, WANG Xin-lai2, WAN Yong-shi1

（1.天津市地球物理勘探中心；2.华北（天津）地理信息有限公司）

(1.Tianjin Geophysical Prospecting Center; 2.North China (Tianjin) Geographic Information Co., Ltd.)

1 相关概述

1.1 智慧城市概述

智能城市是信息化城市的高级阶段，它是生态的、可持续的、创新的、广泛互联的，该定义能将智能的技术特征全面体现出来，但其主题过于宽泛，不够明确具有一定的局限性。根据知识经济的战略背景，智能城市的特征为广泛应用知识和知识内涵，其手段为互联网、云技术等新兴信息技术，其目的是构建以人为本的外部环境，进一步了解各类资源，这种新型城市有利于社会的可持续发展。简单来说，智能城市可以将资本市场和知识市场进行交换和应用，从而进一步加快我国城市建设。

1.2 GIS技术概述

将GIS技术应用到地下管线信息化建设中，主要是由于GIS具有强大的空间分析能力。除此之外，还应用到GIS技术的以下三方面优势。

1）可视化较强。GIS技术具有较强的可视化功能，使它可以将地下管线测量工作中的抽象实物具体化，通过相关数据的整合和空间定位，实现测量实物本身的虚拟模型，这样工作人员就可以根据虚拟模型进行分析和研究；

2）测量结果准确性较高。相较于人工测量，GIS技术测量结果的准确性更高，它可以帮助人们更好地分析地下管线相关测量数据，从而掌握宏观实物情况。

3）根据实际需求，对事物进行任意比例的放大和缩小，提高测量的整体效果，不仅可以为管线空间定位提供重要的帮助，还可以为管线智能化建设提供有效的指导。

2 地下管线信息化建设现状

地下管线作为城市的核心所在，对其实行智能化建设显得尤为关键。以往的城市化建设中，由于盲目注重路面开挖，而忽略地下管线，导致地下管线事故频频发生，不仅阻碍了城市化建设，同时也影响了人们的正常生活和工作。随着智慧城市概念的提出，使得城市化建设开始朝着智能化方向发展，这对于地下管线建设也起到了很好的促进作用。目前，GIS技术被广泛应用到城市地下管线建设中，通过GIS技术强大的空间分析能力和可视化能力，使得工作人员可以很好的掌握地下管线的详细信息，为后续的建设提供有力指导。

3 智慧城市中基于GIS的地下管线信息系统建设

3.1 地下管线信息系统的设计

利用GIS技术构建地下管线信息管理系统，其实质是建立地下管线数据库，通过对数据库的分析和管理，掌握地下管线建设的相关信息，地下管线数据库可以详细分为以下几种：

1)现状数据库

该数据库的功能是对现有数据的管理；

2)过程数据库

该数据库是指地下管线信息管理系统设计过程中的各类数据库和文件的组成体；

3)历史数据库

该数据库可以提供一定时期内的数据的回溯，使管线数据的浏览不再停留在一个瞬间，而是一段时间内的过程浏览，为4D-GIS的应用提供数据基础；

4)专题数据库

它根据管线基础数据CAD格式，可通过相关软件获得其专题地图存储入库。

本次研究中基于GIS的地下管线信息管理系统主要采用C/S和B/S两种模式，其中C/S模式主要是实现地下管线相关数据信息的采集、整理、更新和备份等功能，由于GIS技术具有较强的空间分析能力，这使得B/S模式的功能不再仅仅是对地下管线的信息浏览和查询，而是要发挥GIS技术的优势所在，实现对地下管线的多种情况分析，即碰撞分析、缓冲分析、爆管分析、连通分析、横断面分析、拆迁分析、覆土分析、净距分析、最佳路径分析、关阀分析等，这样所建立的系统才具有更强的分析功能，图1为地下管线信息管理系统界面。

图1 地下管线信息管理系统界面

除此之外，由于地下管线的特殊存在形式，使得对其的研究必须要建立在垂直方向上，所以应当依靠3D-GIS技术，捕获地下管线的空间位置信息，详细如图2所示。

图2 3D地下管线场景简单模拟示意图

3.2 地下管线信息系统的实现

以往的地下管线经常发生爆管的事故，事故发生原因较多，例如管材老化、地质灾害等，在发生爆管事故后，需要相关工作人员第一时间进行爆管位置的处理。但是由于管线爆管大都是通过压力监测的方式发出警报，这使得工作人员很难掌握爆管的准确位置信息，同时也无法了解事故的波及范围。而基于GIS技术的地下管线信息管理系统的建立，可以为工作人员提供重要的信息参考，工作人员可以通过对数据库的浏览和查询，快速、准确的确定爆管的具体位置，然后根据数据库查询结果进行相应阀门的关闭。另外，该系统还应可进行停水区域查询、管网水力情况查询显示等功能。根据嵌入管段中的位置感应器和负荷运行情况感应器通过RFID感应器，将管线关键参数传感到智能系统的各个子系统，实现城市地下管线的智能化、可视化、多元化的智慧管理。