來源: 參考文獻：[1] 郭遠剛,許克良.GIS在供氣管網管理中的應用[J].城市燃氣,2006(01).[2] 向懷坤,武文波,丁繼新.GIS支持下的城市地下管網信息系統研究[J].北京工業大學學報,1999(03).[3] 馬力輝.城市供水企業管理調度系統開發研究[D].太原理工大學,2004. [4] 林少萍,郁建林.地理信息系統在自來水管網信息管理中的應用[J].城市公用事業,1996,(01).[5] 粟小榮.城市自來水供水管網地理信息系統設計

前言

隨著城市建設的快速發展，城市供水管線數量急劇增加，形成一個縱橫交錯的巨大網絡，供水管網管理的難度越來越大，要求越來越高，涉及面越來越廣。采用傳統方式的手工資料管理方式已經不能供水企業發展需要。過去，大量的設計、施工與竣工資料和圖表一直采用人工管理，在資料或者檔案室存檔；隨著管網建設的不斷發展，這種人工管理完全不能適應新的管理要求，手工管理很難做到科學的管理，各個屬性的關聯等等；而且各種資料非常容易損壞、丟失，信息檢索也非常不方便。在這種情況下，無法實現管網圖與城市地形圖相一致的動態管理，更談不上為城市各部門提供管線的綜合信息服務。

1 建立城鎮供水GIS的現狀
傳統工作方式中，城鎮供水管網信息一般是通過圖紙圖表描述(例如，設計、施工和竣工資料圖表)，采用人工管理，長期以來，自來水公司在管網資料的管理方面一直沿用這種做法。但是，各種圖檔資料的不齊全使自來水公司在管理這樣一個龐大的管網時感到力不從心。自來水輸配調度缺乏依據，遇到緊急情況無法及時得知有關信息采取相應措施。為了徹底改變這一現狀，必須采用最新的信息技術來管理自來水公司的管網資料，以及與SCADA等系統一起完成自來水的生產、輸配與銷售。GIS 正是將水源、用戶、管線的地理位置信息與屬性信息相結合，根據閥門的開關狀態，水壓監測情況，利用GIS網絡分析模型實現供水網絡壓力和流量分析，完成故障分析、制定搶修方案，改變供水公司的工作模式，提高技術服務信譽和質量。近幾年來供水管網信息化管理已越來越被各水司的領導所重視。

管網數據資料是供水企業寶貴的基礎資源，應該在企業內部共享，在企業的信息化建設過程中，需要開發比較多的信息系統，其實這些系統實際上需要GIS作為基礎圖形平臺或提供基本數據。另一方面，隨著市政公共設施的建設飛速發展，今后的城市發展和城市管理將更加注重各個行業橫向的信息共享。地下電力設施、通信管線、熱力管線，自來水管線、燃氣管線等等，組成了城市復雜的地下管網系統。所以，地下供水管線的建設還應與市政、交通、電力、通信等其他部門協作，建立整個地下管網的綜合數據管理系統，以促進城市的信息化進程，那就更加需要先進的信息技術來整合這些資源。

2 供水GIS的發展歷史　　

國內供水GIS的發展經歷了一個從無到有，從工作站到互聯網、從圖形數據管理到集成的管理模式的變化過程?！?/span>

在過去，供水公司供水管網對大量的設計、施工與竣工資料和圖表一直采用人工管理方式，這對于當時管網覆蓋范圍比較小，管線運行壓力和等級較低的情況下，能夠滿足當時使用的要求。隨著城市管網建設的不斷發展，以及信息技術的發展，一些供水公司率先建立了供水管網地理信息系統，雖然當時建立的系統是基于工作站平臺，不利于實現大范圍的應用，但為基礎數據的采集和保存，為以后的系統建設提供了第一手的寶貴資料和經驗，并為自己培養了一批既懂專業知識又熟悉信息技術的人才，為地理信息系統將來的健康發展提供了技術保障?！　?/span>

20世紀90年代，隨著信息技術的發展，硬件和軟件水平的提高，供水公司又建立了單機版的管網圖檔查詢系統，完成了向AutoDesk Map平臺的轉換，實現了管網管理信息系統在企業內的大規模應用。此時的管網管理信息系統已經實現了數據管理、地圖定位、信息查詢、統計分析和處理等功能?！　?/span>

21世紀，供水公司大力發展信息化建設，GIS被完全引入到自來水行業，以GIS和SCADA為核心的綜合管理信息系統在自來水公司信息化建設中很受歡迎，在公司內部能夠實現數據共享和互查，實現了供水管網的完全統一的數字化、電子化管理，實現了管網圖與城市地形圖相一致的數據整合?！　?/span>

特別是最近幾年，互聯網技術、信息技術的發展催生了WEB GIS和組件GIS的產生及普及，GIS數據已經不再是專業技術人員和企業決策者的專用平臺，GIS與其他系統的綜合應用以及面向更廣泛的普通用戶群體開始體現GIS的價值。自來水公司采用C/S和B/S等結構，以GIS為基礎，整合SCADA、OA、GPS、CIS、CRM、收費管理系統、工程管理信息系統和一些信息子系統，形成統一的公共信息管理平臺，實現供水公司管網和業務管理規范化、自動化、科學化。3 目前供水管網GIS的特點　　

目前，在國內供水公司信息化建設過程中，都是采用系統的思想、整個的方法和資源平衡的原則；以GIS為基礎，按照信息化項目的要求和規律來建設。供水管網GIS的建設的要求和做法如下：

3．1 系統設計原則　　

供水管網GIS的系統設計原則，遵循軟件行業規范設計，充分考慮先進性、實用性、安全性、可擴展性幾方面，系統采用先進的主流軟件技術，在數據安全性的設計上，采取限定數據使用權限、定義用戶級別等措施保證數據的安全性；在系統可擴展能力上，采用系統結構的優化設計以及靈活的數據庫系統，使各功能模塊在相互關聯的基礎上盡可能獨立操作運行。保證系統能隨著軟件的升級而不斷更新版本或擴充功能。3．2 系統主要特點　　

實現供水管網信息在供水集團共享，保證信息一致性、唯一性和及時性：使有關部門在信息端口即可查詢有關信息?！　?/span>

實現與SCADA監控系統等相關系統的連接，可實時查看當前數據和查閱歷史數據?！?/span>

實現與仿真系統的連接，動態產生仿真需要的圖形及屬性信息?！　?/span>

接受GPS衛星信號，定位或跟蹤指揮車、檢測車等的運行?！　?/span>

支持協同作業、C／S、B/S、Internet四種國際標準運行體系結構?！　?/span>

具有海量數據處理能力，支持國際上流行的海量數據處理方式；工程圖形方式及空間數據庫存儲方式均能滿足數據海量存儲要求；同時將GIS圖形、屬性、影像等數據統一存貯在大型空間型數據庫中，實現高效處理海量數據和數據共享的目的?！　?/span>

綜合查詢功能包括很多內容，其中對管網管理非常有用的包括：按照管線類型(超高壓、高壓、中壓和低壓)、按照設備類型(變徑、轉換、套管、遙控閥門、閘井、合槽井、凝水器，調壓站、絕緣接頭、陰極保護)、按照管理區域、按照供水狀態、按照時間設置進行多種組合的數據查詢，靈活方便?！　?/span>

支持三維模型查看技術，可動態生成管網三維效果圖?！　?/span>

強大的數據維護和通訊系統，保證數據的實時性，使系統運行更加穩定，系統數據更加安全可靠?！　?/span>

多種數據輸出和導入格式及強大的打印輸出模式，可滿足不同用戶的要求。

3．3 系統體系結構

整個系統以B/S和C/S結構相結合，以數據庫服務器為中心，系統結構能夠實現數據異地備份和實時備份，保證系統數據安全性的目的，又滿足了服務器負載平衡的要求，最大限度的確保系統運行的穩定性和系統性能，保證系統的可用性和開放性?！　?/span>

按照信息系統使用要求和功能，在GIS部分，將系統在物理上分成幾個相對獨立的子系統，即數據錄入系統、網絡系統、單機數據查詢子系統、WEB數據查詢系統、數據維護系統和數據通訊系統。數據錄入系統主要完成地理信息系統的地形數據、管網數據及屬性數據等新增數據的錄入及對已有數據的維護。網絡系統和單機數據查詢系統實現局域網區域內用戶對局域網中心數據庫地理信息數據的查詢、統計和分析操作，單機用戶對本機內地理信息數據的查詢、統計和分析操作。 Web數據查詢系統通過瀏覽器方式查詢用戶關心的地理信息數據，能實現管網數據的一般查詢和統計、分析功能，由于客戶端除瀏覽器外不需要額外的插件，降低了系統投資?！　?/span>

在物理上，錄入系統和查詢系統是分開的，可以設立多個數據中心，同時支持單機版的數據查詢系統，通訊系統通過數據抽取更新和數據同步等方式，保證各數據中心、單機終端間數據的一致性、完整性和實時性，將錄入系統和查詢系統分開為多中心的建立創造了條件，同時可以確?；A數據的一致性和唯一性。

4 供水管網GIS在供水公司發揮的作用

4．1 應急搶險指揮　　

GIS的空間分析、網絡分析還可應用在管網事故搶修決策方面。如在管網事故緊急搶修時，可以采用GIS與GPS相結合，通過GPS系統準確獲取搶修的地面位置，并將數據實時傳送給GIS，可以快速確定故障區域，協助搶險人員分析事故的影響范圍和影響程度，生成搶修方案，有效實施搶修作業。與傳統的事故處理相比，上述技術方案充分顯示出現代信息技術高效率的優勢。

4．2 管網腐蝕控制信息管理　　

在管網管理信息系統的平臺上建立管網腐蝕控制管理信息系統，完善于埋地管網腐蝕案例庫，積累大量的工程信息和相關環境基礎數據信息，實現工程信息分析，標準規范實用性選擇，腐蝕控制方案評價選擇，陰極保護系統設計分析，設計結果輸出和系統運行結果預測等一系列內容。

4．3 綜合調度　　

供水調度指揮系統也是建立在GIS平臺之上，例如：當需要進行調壓站壓力調整時，需要根據地理信息系統察看調壓可能影響到的區域范圍和用戶量；當出現保管或漏水事故時，可以利用管網管理信息系統的事故分析功能，分析事故可能的影響范圍，以及為了控制事故的擴展需要關閉的閥門和采取的措施：在進行管網仿真時，需要管網管理信息系統提供最基本的管網拓撲信息和屬性信息，仿真管段和節點的壓力和流量情況，還可從GIS的屬性數據庫中提取有關高峰系數、用水量歷史記錄等基礎數據，通過編制計算程序，進行管網工況參數及用水負荷分析等。

4．4 固定資產數據管理　　

傳統的固定資產管理方式是以管理單位為單元，按照管理區域分門別類的將各種管線和設備的詳細信息保存在數據庫表中，實現了固定資產的數字化管理，并能生成各種統計和查詢表格，以及報警、調撥和報廢信息等。通過與管網管理信息系統相結合，實現了固定資產的圖形化管理，具體增強的功能包括：　　

通過在圖形中指定某個調壓站或管線，可以查詢到該管線或調壓站的詳細信息，井能確定其所屬的單位等?！　?/span>

通過在圖形中直觀畫出區域范圍，可以綜合顯示該區域的固定資產狀況，并形成固定資產統計報告?！?/span>

在按照預定規則自動整理出需要進行狀況報警的固定資產設備時，可以在圖上高亮顯示出現報警的管線設備，并同時察看周圍的管線情況?？梢园磪^域方便的進行固定資產劃撥等。

4．5 管網運行　　

管網管理信息系統最早的應用就是在管網運行上，可以為管網運行提供最基本的管網分布基本信息，幫助運行人員了解自己管轄范圍內的管線的詳細情況，可以根據管網管理信息系統的動態栓點功能精確定位特定的管線、閘井和調壓站設備等。隨著管網管理信息系統的不斷發展，其在管網運行中的作用也越來越重要，將管網管理信息系統與巡檢系統相結合，可以跟蹤巡檢人員每天巡檢路線，確保管網運行更加安全可靠。

5　當前供水管網GIS存在的問題及展望　　

目前，國內部分自來水公司供水管網GIS無論在功能上還是結構上都達到了國際領先的水平，在將來的使用過程當中，要在以下兩個方面對系統進行逐步的完善和擴展。

5．1 完善系統管線設備的基本屬性信息數據，最大限度延伸系統應用范圍　　

由于一些自來水公司的歷史原因，當前的供水GIS的數據還存在缺陷，不準確的問題。有很多以前的老舊管線沒有基礎資料，而且當時由于管線測量單位較多，測量格式不統一造成的錯誤多，以及由于信息不暢、管理流程不清等原因造成的管線壓力不符、設施名稱不統一等實際問題，還需要經過大量的補測及更新工作來逐步完善。另一方面，供水GIS只停留在對管線基本運行信息和幾何信息的管理上，而在理論上，系統可以管理與管線設備相關的所有信息，并且，系統已經為這部分信息的擴充預留了接口，因此，需要公司與其他分公司或業務部門配合，完成基礎信息的搜集與整理工作，最大限度的保證系統數據的完整性和可用性，擴大系統的可用性。

5．2 更新現有的地形圖，完善信息管理的各種業務流程　　

圖庫中新地形嚴重缺乏，現有的地形圖已不能滿足現代化城市的飛速發展，造成新測管線缺乏地形依據。另外，圖庫中舊地形大部分是掃描錄入的，由于紙質圖紙存放時間長，紙張有伸縮，掃描數據化后造成地形與實際位置不一致。下一步準備組織人員進行彌補，對還沒有參照物的供水管線，組織測量人員進行現場補測，包括公路、樓房等永久性建筑物；加強圖檔系統管理，理順信息反饋流程，著力解決壓力級別及切、接線等環節的信息反饋不暢等問題；建立工程的全程控制系統，從設計、施工到最后竣工的資料歸檔，都有嚴格的信息反饋制度；圖檔管理部門還應和管網所密切配合，逐步解決系統中存在各種問題。

6 結語　　

供水管網系統是GIS的一個較新的應用領域，在數據采集的廣度和深度方面，在數學分析模型的建立與開發方面，在系統功能的擴充方面等，都有很大的可塑性。供水公司的生產經營目標也在不斷的提高，不斷的更新進步，讓管網系統更好的在生產運營管理上應用的更好。