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(shù)字化城市的基礎。本文系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)庫動態(tài)更新等問題，為將來的地下管線信息系統(tǒng)建設提供有效的資料和合理的借鑒方案。
　　關鍵詞：地下管網(wǎng)；地理信息系統(tǒng)
　　
　　地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，它就象人體內(nèi)的“神經(jīng)”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(fā)展的物質基礎；地下管網(wǎng)的圖紙、資料是城市規(guī)劃建設的重要基礎信息，掌握和摸清城市地下管網(wǎng)的現(xiàn)狀，是城市發(fā)展管理的需要，是城市節(jié)能減排的需要，是防災和應付突發(fā)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(wǎng)絡技術，建設一個高質量、高效率、靈活、統(tǒng)一、安全的地理信息綜合地下管網(wǎng)系統(tǒng)管理系統(tǒng)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(wǎng)。因此，掌握和保持科學、完整、準確、現(xiàn)勢的地下管線信息是進行城市規(guī)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(guī)范管理，我國大部分城市地下管線資料與現(xiàn)狀不符、缺乏數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)精度不高，影響了城市規(guī)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(fā)生。因此盡快查清城市地下管線狀況，制定管線信息動態(tài)更新機制，建立科學、準確、完整的地下存檔與信息管理系統(tǒng)，適應城市現(xiàn)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(fā)展，以及GIS的發(fā)展與完善，面向對象技術、組件式技術、Internet/Intranet技術、網(wǎng)絡技術日益成熟，特別是“3S”(全球定位技術GPS、地理信息系統(tǒng)GIS、遙感RS)技術及其集成的發(fā)展，為科學的管理地下管線信息系統(tǒng)提供了技術可能。GIS（GeographicInformationSystem）技術在地下管線信息系統(tǒng)建立的需求條件下顯得尤為重要。
　　1GIS系統(tǒng)的特征和功能
　　GIS系統(tǒng)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(yōu)點：（1）數(shù)據(jù)結構緊密，拓撲關系明確，有利于空間數(shù)據(jù)的拓撲查詢和拓撲分析；（2）便于系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)分享，減少了數(shù)據(jù)的沉余。（3）GIS通過數(shù)據(jù)接口能便捷獲取GPSRSDPS（數(shù)據(jù)影像測量系統(tǒng)）采集數(shù)據(jù)二實時地、動態(tài)的更新數(shù)據(jù)。因此，GIS系統(tǒng)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(wǎng)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(tǒng)（OA）集成，實現(xiàn)信息共享，為城市的規(guī)劃、建設和管理服務，是城市地下管線細心管理的目標和發(fā)展趨勢[2]。
　　2地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設結構及流程
　　地下管線信息系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)在市政管理方面的應用。它既可以是一個獨立的系統(tǒng)也可以是整個城市GIS系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。在充分理解需求的基礎上，從長遠的角度考慮，充分利用現(xiàn)有成熟技術和先進理念，強調(diào)高效性和擴充性，確定地下管信息系統(tǒng)的主要系統(tǒng)結構，如圖1：
　　
　　
　　圖1地下管信息系統(tǒng)的主要系統(tǒng)結構【3】
　　2.1數(shù)據(jù)采集與入庫
　　地下管線現(xiàn)狀信息是地下管線信息系統(tǒng)最重要的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫。這樣，用戶需要高度自動化的數(shù)據(jù)轉換入庫程序，將勘測處理后的數(shù)據(jù)送入地下管線數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)采集的基本方法有：現(xiàn)有資料調(diào)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的信息遺漏、對應關系查錯等問題。能夠接收管線規(guī)劃方案和設計方案的圖形交換格式，能夠將現(xiàn)狀管線數(shù)據(jù)輸出成標準的圖形交換格式。
　　隨著城市建設的不斷發(fā)展，管線工程的建設也將不斷進行，這些建設產(chǎn)生的新的管線信息，需要加入地下管線數(shù)據(jù)庫，不斷補充和更新數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容，保證數(shù)據(jù)的真實。建議客戶在開發(fā)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(shù)據(jù)庫的綜合運用
　　最終用戶為了尋找管線規(guī)劃管理工作的科學依據(jù)，需要檢索地下管線數(shù)據(jù)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(tǒng)計分析等，以滿足規(guī)劃綜合空間分析要求；還需要掌握管線長度和設施數(shù)量情況，了解城市管線的總體布局。
　　2.3同城市管線規(guī)劃與設計的數(shù)據(jù)交換
　　客戶的技術支持部門提供城市管線規(guī)劃方案和管線工程世界方案CAD格式數(shù)據(jù)，這些CAD數(shù)據(jù)的交換格式應能夠被地下管線數(shù)據(jù)庫接收；地下管線的信息業(yè)能夠輸出成標準的圖形交換格式，以便提供給管線規(guī)劃與設計人員作為參考資料使用【5】。
　　3GIS系統(tǒng)的應用
　　3.1系統(tǒng)設計的基本原則
　　遵循“外業(yè)勘測——內(nèi)業(yè)成圖——建立管理信息系統(tǒng)”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(wǎng)數(shù)據(jù)庫。城市地下管線信息系統(tǒng)涉及計算機網(wǎng)絡、GIS、CAD、數(shù)據(jù)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(tǒng)信息量龐大，數(shù)據(jù)格式繁多，其實施過程是一項復雜的系統(tǒng)工程。為了使建成后的系統(tǒng)具有較強的生命力，并能沿著發(fā)展目標【6】，逐步演進成更高層次的綜合管理信息系統(tǒng)，在進行系統(tǒng)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(tǒng)是城市地下管線管理的全面解決方案，擔負著數(shù)據(jù)管理、更新和利用等日常工作，系統(tǒng)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(tǒng)功能和基礎數(shù)據(jù)信息。
　　2）可靠性：地下綜合管線信息系統(tǒng)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(tǒng)，故必須充分考慮系統(tǒng)可靠性。
　　3）先進性：提高管理水平和生產(chǎn)效率以科技為先導，故系統(tǒng)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(tǒng)管理關系城市發(fā)展的關鍵數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)具有保密性，其查詢、修改、使用等操作必須經(jīng)過相應的授權才能進行，以保證數(shù)據(jù)的安全性。
　　5）動態(tài)更新性：建立切實可行的數(shù)據(jù)更新制度，保證地下管線數(shù)據(jù)的動態(tài)更新管理，實現(xiàn)管線的規(guī)劃設計、審批、數(shù)據(jù)測量、入庫的全程動態(tài)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(jù)【7】，為社會提供多元化的服務，為城市的可持續(xù)發(fā)展及減災防震提供決策支持。
　　3.3管理系統(tǒng)的設計
　　管理系統(tǒng)的設計嚴格遵循現(xiàn)有國家標準和行業(yè)標準，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)定義體系，分類體系，數(shù)據(jù)交換格式，數(shù)據(jù)儲存格式，輸出格式，以及數(shù)據(jù)文檔，質量標準，以利于數(shù)據(jù)交換和共享[3]。
　　選用功能完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)軟件平臺，方便、安全地對各類管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理。為用戶提供數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)儲存、信息查詢、數(shù)據(jù)更新、信息統(tǒng)計、空間分析、結果輸出等功能。
　　3.4系統(tǒng)的主要性能
　　1）開放性
　　考慮系統(tǒng)設計的開放性，提供系統(tǒng)的廣泛應用潛力，注重系統(tǒng)的技術前瞻性保證系統(tǒng)長期運作的升級能力。具備查詢基礎地形圖信息或其他規(guī)劃信息的接口能力；作為城市規(guī)劃管理及應用的綜合性地下管線系統(tǒng)，應具備向管線專業(yè)權屬單位的專業(yè)管線信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享能力。
　　2）安全性與保密性
　　系統(tǒng)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(xiàn)系統(tǒng)死機和系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象。系統(tǒng)的安全設計要從來兩個方面入手，一是系統(tǒng)安全技術體系的設計，二是系統(tǒng)安全管理體系的建立。系統(tǒng)安全技術體系通過物理安全、網(wǎng)絡安全，系統(tǒng)安全、應用安全和數(shù)據(jù)安全等技術方面的措施，來保障系統(tǒng)的可靠運行和數(shù)據(jù)安全【8】。系統(tǒng)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(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全運行。
　　3）可操作性
　　系統(tǒng)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(tǒng)維護
　　為了保證本系統(tǒng)軟件的正常運行，需要向客戶提供在發(fā)生意外情況下的應急恢復手段；為了保障地下管線數(shù)據(jù)庫的安全，應提供相應的數(shù)據(jù)安全維護手段。
　　4經(jīng)濟效益和社會效益
　　該系統(tǒng)通過調(diào)試運行后，可在多項專業(yè)領域得到有效利用，經(jīng)濟效益顯著，可在上水管線、熱力管網(wǎng)、市政、規(guī)劃、污水處理等方面節(jié)約重復測量費用。同時城市規(guī)劃，建設和管理部門在日常工作中需要大量現(xiàn)勢專業(yè)管線圖和綜合管網(wǎng)圖以及各種比例尺的地形圖。運用該系統(tǒng)后，能節(jié)省每幅圖的實測時間和成圖時間為內(nèi)外業(yè)技術工作節(jié)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(fā)展是長久的動態(tài)過程，原有管線要廢棄或改建、擴建，新的管線要敷設，管網(wǎng)綜合圖要及時進行修改補充，反應現(xiàn)象。否則，整個管線檔案將產(chǎn)生斷層。
　　綜合管網(wǎng)信息系統(tǒng)最大的作用是從根本上實現(xiàn)了地下管線及管線檔案動態(tài)管理，根除了檔案不反映現(xiàn)狀的“痼疾”，保證地下管線檔案完整、準確反應現(xiàn)狀，快速準確繪制專業(yè)管線圖和綜合管網(wǎng)圖，大大加快普查速度，并可節(jié)約大量資金，是開發(fā)地下管線普查的最佳手段[9]。
　　系統(tǒng)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(yōu)勢，因而能及時為政府部門決策、為城市規(guī)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(guī)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(fā)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(tǒng)還可以為各種管線工程的建設、改造和維修提供可靠依據(jù)，縮短工期，節(jié)省大量人力、物力和財力。
　　系統(tǒng)能夠提供各種屬性資料及各種統(tǒng)計查詢數(shù)據(jù)，還可以提供各種比例尺地形圖、專業(yè)管線圖、綜合管網(wǎng)圖及剖面圖等等。總之，該系統(tǒng)在城市規(guī)劃、建設、管理以及抗災、救災、應付城市突發(fā)事件，保障人民正常生活，發(fā)展城市經(jīng)濟等方面，都將發(fā)揮重大作用，其經(jīng)濟效益和社會效益是難以估量的。
　　5結論
　　地理信息系統(tǒng)與地下管網(wǎng)系統(tǒng)完美的結合在一起，建立一套完善的現(xiàn)代化的城市綜合管網(wǎng)管理系統(tǒng)將會為城市的規(guī)劃、設計、施工等有關部門提供科學、可靠的依據(jù)，為以后的發(fā)展與規(guī)劃帶來更便捷的數(shù)字化依據(jù)，并可以節(jié)省大量人力物理創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，在地下管網(wǎng)中是必不可少的。
　　
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