郑建功

(西安市勘察测绘院，陕西 西安 710054)

1 引 言

随着计算机技术、网络技术、空间数据库技术、导航、遥感技术的飞速发展，地理信息技术的发展和应用已经进入一个崭新的时代。云计算、大数据、移动端等新兴技术亦广泛应用在城市地下综合管网的生产、更新、管理和应用中，极大地推动智慧地下管网的落地和实现，管线已经进入智能管线时代、大管线时代和管线后普查时代。

近年来，各大、中、小城市都在城市管理、市政基础设施管理、城市安全管理等日常事务下，愈加重视地下综合管网的普查和管理。西安市勘察测绘院承担着西安市地理信息中心的职责，在“数字西安、智慧西安”建设的推动下，西安市勘察测绘院建设了智慧西安地理空间信息公共服务平台，包括一个体系(依托导航定位、遥感卫星、机载激光、倾斜摄影、低空无人机、车载移动测量系统、探地雷达等多种技术，形成天、空、地一体化地理空间数据获取体系)、一个仓库(是指基于统一西安市空间基准和多源数据建成的城市地理空间信息数据仓库。目前，已建成七大类、192层空间数据集，数据总量超过150TB。主要包括全市9区4县 10 108 km2的基础地理信息数据、高分辨卫星影像数据； 5 500 km2三维地形数据；全市主要地区3600余平方千米(主城区100%覆盖)的大比例尺地形图数据和 0.2 m高分辨率航空影像数据；全市建成区内 430 km2三维模型数据；地名数据库等等)，该平台可满足不同层次、不同部门、不同行业对地理空间信息的需求，为城市的信息共享、统筹管理、科学决策提供了统一的空间参考，为智慧西安建设打下了坚实的基础。

2015年开始，西安积极响应国家相关部委的号召，将地下管线建设和管理提高到国家级战略高度。到2018年年底，大西安的地下综合管线普查基本完成，管线里程超过 30 000 km，项目总投资将近1亿元。那么进入管线后普查时代如何更好地利用、管理普查数据和建立地下综合管线的更新机制显得尤为重要，如何更好利用“管理”和“技术”这两驾马车驱动地下综合管网进入一体化智慧管网时代，是我们首当其冲要考虑的问题。

2 智慧管网总体目标

“智慧管网”的建设需要综合从业务一体化、数据一体化、应用一体化、技术一体化、城乡一体化等多个方面统筹考虑，结合西安当前实际，依据规划法规体系、行政体系和运作体系，以空间信息为核心，搭建基础开发框架和数据中心框架，最终建立集效能、质量、服务保障为一体的网络化、集成化、智能化的“智慧管网”体系。可以将整个西安“智慧管网”信息平台的总体建设需求具体概括抽象为“七个一”的目标，即：一套标准、一套数据、一套平台、一套应用、一套网络、一套机制、一支队伍。

2.1 标准规范体系一体化

面向“智慧管网”的可持续推进和可持续利用要求，严格执行开放性策略，遵守标准化、规范化要求，制定并不断完善“智慧管网”的标准规范体系，指导“智慧管网”工程对于数据资源整合、系统设计开发、数据管理与共享交换、运营维护等方面的要求，形成统一标准的可执行参考依据，有力保障建设成果的应用前景、后续拓展以及兼容性。

2.2 数据仓库体系一体化

充分结合“智慧西安”建设的统一西安市空间基准和多源数据建成的城市地理空间信息数据仓库和地下空间资源数据库(包括地下综合管网数据库)，形成信息门类比较齐全、内容丰富的地上地下一体化、时空一体化、多维信息一体化的综合数据库，为“智慧管网”的应用、管理、更新提供全方位的服务支持。数据仓库中心框架如图1所示。

图1数据仓库中心框架

2.3 平台一体化

在广泛采用IT主流技术，遵循IT/GIS开放性标准的前提下，引入面向服务架构理念和应用集成技术，建成信息化基础框架，形成一体化的应用开发与集成环境，有效集成包括管网移动端平台、地理信息应用平台、CAD应用平台、空间数据管理平台、综合信息发布服务平台的一体化框架，从而最大限度地为智慧管网一体化提供全方位保障。一体化公共服务平台体系架构如图2所示。

图2 一体化公共服务平台体系架构

2.4 应用一体化

在一体化应用开发与集成环境的支撑下，开发或升级完善满足地下管网全过程信息化管理要求的综合应用系统或平台，最终建立一个全业务领域的数字化、一体化、智慧化管网应用体系，建立涵盖图文审批一体化、多部门业务协同化、多元信息资源共享化，实现二、三维融合的智慧管网管理辅助支持，提供科学精确的决策参考，实现信息化手段在全市管网管理和管网服务领域的全覆盖。并能够为公众(小区等)、企业(天然气、市政、通讯、自来水、热力等企业)以及政府(市政局、规划局、建委等部门)提供全天候、全方位的应用一体化服务。一体化应用总体框架如图3所示。

图3 一体化应用总体框架

2.5 更新、管理、共享一体化

为保证信息化建设成果得到充分的利用，必须建立起各类成果的使用、维护和管理的机制，及其相关的技术和管理保障机制；要培养一支专业技术能力强，能够对信息化工作进行协调组织管理，运营和维护的专业队伍。西安市管线普查之后，西安市初步构建了城市综合管线的多手段动态更新、多途径共同维护、多部门协同合作、多渠道信息共享的开放、智慧运营模式。

3 关键节点和关键技术

智慧地下管网一体化的主线应该是一个循环良好的闭合环：生产→更新→管理→应用→生产。要使每个环节高标准、高质量、高效率地运行，离不开信息化手段和技术的支撑，因此我院在智慧地下管网各个环节都研发了相应的平台软件，从而有力驱动地下管线的生产、管理和应用走向智慧之路。智慧管网综合一体化平台总体框架如图4所示。

图4智慧管网综合一体化平台总体框架

3.1 智能采集终端和智能应用终端(生产和应用阶段)

充分利用移动端等技术，建立智能采集终端和智能应用终端。生产人员可以利用移动终端设备实现现场调用基础数据、现场信息智能采集，从而大大提高作业人员的生产效率、数据共享和数据质量。应用客户可以利用智能终端实时调用现场管线及基础数据、实时查询各类属性，为现场施工提供支持。

3.2 智能管线生产和检查软件(生产阶段)

综合管线的数据处理是一项烦琐、复杂的工作。为了更好地进行管线生产，我院智慧管网着重打造综合管线采编和检查系统，功能覆盖管线建库、数据输入输出、管线图编辑、智能出图、数据检查、查询统计等一体化的采编、检查、更新系统。该软件自成体系，许多功能都比较智能和自动化，极大提高了作业人员的作业效率。智慧管网采编生产系统如图5所示。

图5智慧管网采编生产系统

3.3 智慧管网信息平台(更新、管理和应用阶段)

智慧管网发布平台的建设应采用三层结构，以桌面和浏览器方式(Client/Server、Browser/Server)建立客户端，以Esri系列软件搭建GIS软件平台，以Skyline软件搭建三维平台，以Oracle大型的数据库进行后台数据管理。构建联结各相关部门和权属单位的数据管理中心，形成覆盖专用网络的分布式应用和集中管理的管线信息系统。系统建设采用企业总体架构EA来实现。在实现层面，采用面向服务的SOA架构。西安市地下综合管网信息平台如图6所示。

本系统的建设分为七个层次，即基础设施、数据层、应用支撑层、服务层、应用层、与本项目建设直接相关的外部系统和相关法规、标准规范七个部分。

本系统主要包括数据管理平台、用户服务平台及运维平台。其中数据管理平台(C/S模式)主要提供给数据维护单位使用，主要功能包括：数据显示、数据查询、数据统计、管网辅助设计、管网分析、制图打印、数据入库、数据编辑、数据审批、历史数据管理、数据导出、数据转换、用户管理与权限配置、数据库管理、日志管理、系统配置管理、图层配置管理以及帮助等功能。

用户服务平台(B/S模式)提供给包括政府有关管理部门和管线权属单位使用，主要功能包括：地图浏览、视图管理、查询统计、管线分析、管线规划业务审批、以及帮助等功能。提供给市政府相关部门以及权属单位数据服务和功能服务，主要功能包括服务组管理、服务信息管理、授权管理、ArcGIS服务控制模块等。

门户网站提供给包括政府有关管理部门和管线权属单位使用，主要提供给用户一个浏览信息、交流的平台。

图6西安市地下综合管网信息平台

三维展示提供三维视图下管线浏览与直观的三维管线分析功能，主要功能包括：地图浏览、地图测量、视图管理、分析以及三维建模等功能。

3.4 智慧管网的智慧运营

“智慧管网”体系考虑到了整个管网从“采集—生产—管理—更新—应用”闭合环，采用了当前最成熟的技术，在各个节点都建立了相对应的应用平台支撑，从而保障了“智慧管网”整个流程的无缝衔接和流程模块的智能配置。采集端作业人员可以在现场通过手持终端适时调用后台的管网数据，现场做出科学分析和决策。生产和更新层面能通过“智慧管网”体系快速获取和精准生产、更新服务。管理层面能够掌控全局、科学调动、快速应急处理。应用层面能全天候、全方位、智能化应用。从而将“智慧管网”驶入智能、智慧的车道。

4 结 语

规范的工作流程、科学的管理制度以及信息化手段在各关键节点的广泛应用，使得城市地下管线的生产、管理、应用进入智能时代。以此为基础，我们要加大大数据分析在“智慧管网”中的应用，力争做到“谁动我的管网，系统能知道；哪里有安全隐患，系统能预警；哪里有事故，系统能关阀”，从而更好地为城市发展服务。

“智慧管网”以科技手段为支撑，逐步构建安全、高校、科学、共享的智慧管网体系，打造了“城市地下资源一张图、一本账”的基础设施网络，实现了城市地下综合管网精细化管理、综合化的安全监管、高效化的应急处置、智能化的规划分析、全面化的信息共享，让信息技术与城市管理充分融合，为城市发展提供强大的安全保障。