管网GIS范文

管网GIS范文（精选8篇）

管网GIS 第1篇

天然气长输管道建设在近几年高速发展, 面对越来越密集的管网、复杂的管道设备、时刻变化的实时监控信息、管道周边的应急资源及不断提高的安全运营管理需求, 传统的建设理念、手段和方式越来越难以适应管网建设及安全稳定运行的需要。为了提高长输管道的科学管理水平、保证管道的运营安全、满足管道完整性管理的需求, 需要将现代化的计算机和GIS技术应用于管道管理, 将地图、设备信息、环境信息等统一管理, 并实现信息共享。利用GIS对管道安全运行进行管理, 具有实用性强、操作简单、投资小、可靠性高、先进性强等优点, 同时它具有集系统性、适用性、兼容性为一体的优势, 可以便捷、可靠、安全地对管道沿线情况进行动态数据管理。

数字化管网GIS开发是基于GIS平台进行的, 而国内外又有许多不同类型和特点的G I S软件, 如何从管道系统全局出发, 选择成熟的GIS平台以保证数字管道系统的安全性、稳定性和可扩展性, 是数字管道系统建设需要解决的首要问题。

2 GIS平台选型依据和条件

数字化管网系统的GIS应用是与管道运行管理业务密切联系的, 与纯地理学上的GIS具有很大的差别。数字化管网GIS系统是面向管网管理的庞大的信息系统, 使用GIS技术的基本目的是对管道设备数据、环境数据进行有效的管理、查询以及统计分析, 监控实时数据, 为管道运营、应急处理等提供决策支持。在天然气管网管理过程中, GIS将管道沿线的地理环境、地面设施、交通、人文景观、地质条件、各类地质灾害和自然灾害等影响管道安全运营的主客观因素和技术数据纳人数据库, 在地理坐标上得到有机整合, 构筑起数字管网, 为管道可研、勘察设计、施工和运营管理提供一个高效率的数据采集与处理平台和管理与决策支持系统, 实现系统间的数据交换和共享, 保证数据的完整性。

根据管网系统的特点, 选择平台时要考虑到界面友好、强大的二次开发能力、良好的网络拓扑分析能力以及较强的数据分析和数据转换能力。平台要满足开放的开发环境、开放的数据库和引用组件技术等条件。还要充分考虑管网企业的管理模式和发展来构建GIS系统。要考虑到能够满足实际需要, 在构建GIS系统时充分考虑数据共享和重复使用问题, 避免将来重新投资开发适合新要求的数据共享接口。更要避免就功能而功能, 或者求大求全, 造成资金的浪费。以下是进行平台选型的主要依据:

(1) 系统的可伸缩性。网络技术和环境日趋成熟完善, 在管网系统开发过程中应遵循“统筹规划, 分步实施”的原则。平台的“可伸缩性”可以保证系统的分步实施不会因为平台的提升和系统规模及功能需求的扩展而陷入进退两难的境地。

(2) 系统的可集成性。管网系统建设中, 根据用户多方面的业务需求一般需要建设多个系统, 系统之间如何协同工作, 如何与用户已建的其他信息系统协同工作, 这就对管网信息系统的集成能力提出了更高的要求, 例如与SCADA、EAM以及EDMS系统的接口建设。所以, 选择的GIS平台应能够满足系统集成功能的需求, 全面考虑GIS系统与其他系统的集成, 避免出现“信息孤岛”现象。

(3) 系统的安全性。系统的安全性应具有三个方面的意义:一是系统自身的坚固性, 即系统应具备对不同类型和规模的数据和使用对象都不能崩溃的特质, 以及灵活而强有力的恢复机制;二是系统应具备完善的权限控制机制以保障系统不被有意或无意地破坏;三是系统应具备在并发响应和交互操作的环境下保障数据安全和一致性。

(4) 多操作系统支持。GIS平台应支持Windows、Unix、Linux操作系统。

(5) 多数据库支持。GIS平台应支持Oracle、SQL Server等大型数据库。

(6) 管网模型。管网模型是管网系统数据分析处理的基础, 是系统向更高技术水平发展的基础, 是GIS应用向纵深发展的交汇点。管网模型可以保证数据质量、提高系统建设效率, 因此需要考虑所选GIS平台是否具有优秀的管网模型。

(7) 网络拓扑功能。网络拓扑功能对于管网建设及运行管理非常重要, 可以利用网络连通关系、父子关系进行最短路径分析、上下游追踪分析, 同时拓扑关系的建立可以提高管线编辑的工作效率, 例如当管点移动时, 与该管点相连的管线会自动跟随移动。

(8) 二次开发功能。管网系统的开发需在GIS功能的基础上叠加大量管道运营业务的应用, 如SCADA系统接口、应急管理等, 这些应用的专业性很强, 因此要求所选用的GIS平台必须具有强大的二次开发能力, 满足实际应用的需要。

(9) 平台组件的完备性。平台组件包含编辑平台、Web发布平台、三维显示平台、PDA支持平台。用户不仅能够完成基本的编辑操作、地图发布, 而且可以进行深层次的应用扩展, 如三维显示、PDA浏览等应用。

(10) 市场占有率。数字化管网系统是一个投资大、功能复杂、管理海量数据的庞大系统。需要选择一个安全稳定的GIS平台。市场占有率在一定程度上代表着GIS平台的成熟度。选择市场占有率高的平台, 可以降低投资风险, 并且其完备的技术资料和高质量的售后服务也将保证系统开发的顺利进行。

(11) 性价比优势。管网系统开发需要选择性价比高的产品。投资小, 开发效率高, 系统稳定, 厂商能够提供优质技术支持服务。以较小的投入成本获得最大的收益。

3 GIS平台选型

3.1 国内外主流GIS平台对比分析

目前, 国内外的GIS平台纵多, 详见表1和表2。

国外GIS技术发展较早, 形成了一系列具有代表性的、成熟的GIS平台产品, 如:Arc GIS平台、Map Info平台、G/Technology平台。国内GIS产业起步较晚, 随着计算机技术的飞速发展, 国产GIS平台也逐步发展起来, 2006年, 中国企业自主研发的GIS软件在国内的市场份额已经超过30%。其中, Super Map平台和Map GIS平台是比较成熟的平台。以上几个GIS平台都是比较优秀的产品, 在国内市场占有较大份额, 它们以其自身的特点, 适用于不同的行业领域, 拥有不同的客户群。

各个GIS平台优缺点以及与选型依据的对比如表3:

通过几个国、内外主流GIS平台的对比分析发现:

(1) Map Info不支持多操作系统, 不直接支持多数据库, 且不具有管网模型, 而且网络拓扑功能较弱, 因此只适用于中小型系统的开发, 故不采用;

(2) G/Technology虽然具有长输管道系统开发的数据模型, 以设施为管理对象, 具有专用管网模型, 能够大大提高开发效率, 使系统开发趋向标准化、规范化和专业化, 并且方便系统后续的升级和维护。但是G/Technology具有许多局限性, 它只适用于Windows平台和Oracle数据库, 系统的可集成性不高, 并且平台的开放性较低, 因此不采用;

(3) Super Map平台近几年发展迅速, 甚至在日本的大量GIS产业中应用, 但是由于系统稳定性较差, 在多用户并发访问、数据同步、底层网络互联等存在较为突出的问题, 而且没有长输管道数据模型, 市场占有率与Arc GIS相比差距还很大, 因此也暂时不采用;

(4) Map GIS平台最大的优势是数据处理与制图, 在国内地质行业应用最广。但也存在系统稳定性差的问题, 而且只支持Windows操作系统, 而且没有长输管道数据模型, 市场占有率也有Arc GIS无法相比, 故不采用。

3.2 Arg GIS平台的优势

Arc GIS与以上几种平台相比, 具有更多的优势:

(1) 产品类型丰富, 个性化定制功能强, 可以满足管网系统开发中的多方位的个性化需求;

(2) 支持全系列的操作系统, 适用于多种数据库;

(3) 集成性强, 开发的管网系统可以实现与其他信息系统无缝集成;

(4) Arc GIS具有可伸缩性, 灵活的组件式平台不仅满足了根据实际情况进行组合式开发的需要, 而且保证了系统开发可分步实施;

(5) Arc GIS产品性能稳定, 售后服务优良, 具有很高的市场占有率, 这将是管网系统开发顺利进行的有力保障。

Arc GIS的不足之处在于构建系统投资成本较大, 但是管网系统作为一个高起点、高标准、实用性强的信息系统, 必须具有良好的延伸性、集成性和安全性, 具有海量数据存储与处理、高效并发访问的能力, Arc GIS开发前期投入大的缺点完全可以忽略。其强大的功能性也决定了它的复杂性, 所以开发难度大, 对设备要求高也是必然的。基于以上几方面的分析可知, Arc GIS平台是进行数字化管网系统开发的理想选择。

4 结语

GIS应用于管道安全管理, 是现代信息技术和网络技术在提高管道安全管理水平上一种新的尝试。选择合适的GIS平台并应用到天然气管网系统中, 能够及时、直观、形象地对影响管道安全的风险因素进行评估, 同时对影响管道安全的重大管道事故隐患及重大危险源进行监控, 以及发生事故后提供救援决策, 有利于管理部门及时、准确地掌握管道发生重大事故的可能性以及最大限度地减少事故造成的各项损失。利用GIS进行管道管理, 不仅提高了效率, 而且节约了人力和物力, 同时也使管道安全的管理趋于规范化和科学化。

参考文献

[1]赵忠刚, 姚安林, 赵学芬.GIS技术在油气管道安全管理中的应用[J].管道技术与设备, 2006, (1) :15-18

[2]王卫强, 王勇, 吴明, 吴玉国, 王东冬.GIS在长输油气管道的应用现状与发展趋势[J].油气储运, 2007, 26 (7) :1-5

[3]冯锦霞.供水管网GIS系统平台的选型与开发探讨[J].城镇供水, 2012, (1) :49-51

[4]天然气管网及LNG接收站系统数字化技术应用研究.报告

[5]罗灵军, 张远, 周平, 蒋扬德.常用GIS基础软件对比研究[J].城市勘测, 2001, (1) :29-34

[6]郑江玲.地理信息系统 (GIS) 应用软件性能分析与比较[J].东北测绘, 2001, 24 (4) :17-20

管网GIS 第2篇

阐述了GIS(地理信息系统)的概念、特点以及GIS技术应用的范围,分析了城市排水管网资源与GIS技术的紧密相关特性.以城市排水管理水务部门应用需求为基础,提出了基于GIS技术的`城市排水管网地理信息系统结构设计、数据库设计、专题空间地理信息数据设计、功能设计等.最后,结合深圳市龙岗区城市排水管网地理信息系统项目的设计开发,展示了项目部分开发内容.

作 者：刘红军 卢章锋 殷福忠 张延波 杨振球 LIU Hong-jun LU Zhang-feng YIN Fu-zhong ZHANG Yan-bo YANG Zhen-qiu  作者单位：刘红军,殷福忠,张延波,LIU Hong-jun,YIN Fu-zhong,ZHANG Yan-bo(黑龙江省测绘科学研究所,黑龙江,哈尔滨,150086)

卢章锋,LU Zhang-feng(贵州有色地质工程勘察公司测绘分公司,贵州,贵阳,550005)

基于GIS的供水管网巡检管理系统 第3篇

关键词：管网巡检,阀门巡检,GIS巡检

1 供水管网现状简介

青岛市海润自来水集团有限公司有DN100及以上供水管网总长超过2000公里,用户60多万户,DN100及以上阀门2.3万余个。集团公司专门配备专职人员进行巡视,管线巡检员每天按照计划现场巡检,但对管网的具体位置只能依靠个人的记忆。传统的第一代安全巡检系统采取人工记录方式,该工作模式在生产中存在很大弊病,可能造成巡检不到位、操作失误、观察不仔细等现象,使得巡检数据不准确,设备故障隐患得不到及时的发现和处理。因此如何建立一套完善的巡检管理系统是供水企业实现精细化管理的一项重要发展方向。

2 系统建设思路

随着移动信息设备(PDA、智能手机等)的发展,为GIS技术与移动信息设备的结合应用提供了良好的技术基础。因此综合利用办公自动化技术、Web GIS技术、嵌入式GIS、GPS、GPRS和服务器无人职守技术等新兴技术,青岛市海润自来水集团有限公司建成了基于地理信息系统的“安全、运行、巡检”三位一体的供水设施巡检系统,可以准确地把生产现场的管道、设备运行状态、巡检人员的工作状况等信息实时地进行采集和传输,在调度管理中心统一进行管理,实现无线远程的办公自动化。

3 系统体系结构

系统采用C/S+B/S+CE共享一套空间数据库的方式进行构建。

3.1 C/S端数据编辑与维护信息中心需要利用C/S版的数据编辑软件维护管网的空间数据库,维护结果供全网共享。

3.2 B/S端Web程序与Web服务器

Web程序:有关人员通过浏览器以Web程序的形式完成地图浏览、人员监控、日报填写、事件接收等功能,在这一端不需要考虑数据的维护问题。Web服务器:手持端与Web程序可以通过Web服务器实现对数据库的操作。

3.3 CE端程序

巡视人员通过智能手机或者掌上PDA等设备把数据库中的电子地图、巡检任务等数据下载到移动终端上,通过采用了嵌入式GIS技术的手持设备完成导航、到位检查、设备信息查询、事件上报等功能。

4 系统主要功能概述

4.1 监督指挥中心监督指挥中心是建立在Map GIS管网基础上的Web GIS系统。

主要功能包括:(1)实时显示巡线员当前的位置情况;(2)显示巡线员当前位置周围的地形地貌;(3)对巡线员的的显示进行过滤,可以只监控特定的几个巡视员;(4)自动判断巡线员有没有在工作时间内离开计划中的巡视区域;(5)当发生巡线员离开工作区域或者手机关机等异常情况,系统能自动将这种情况记录下来并提醒巡视所管理人员。(6)巡线轨迹显示;(7)无人职守监控:提供无人职守监控模式,所有的考勤异常、人员监控、轨迹记录均由服务器自动完成,不需要监控管理软件开机;(8)爆管分析:分析管道爆管后需要关闭的阀门,并打印阀门启闭通知单;(9)SCADA系统。

4.2 巡检办公自动化

它建立在工作流引擎基础上的Web化自动办公系统,完成发现→上报→检修→复查→结案→评价的全工作流管理。

4.2.1 实时业务处理

主要功能包括:(1)能实时接收巡线员上报的事件,并查看随事件上报的图片和对事件发生位置进行定位。(2)巡视员上报事件后,普通事件提示管线所,紧急事件提示全部相关单位,并将通知紧急事件的短信群发到相关领导手机中。(3)管线所所长能够按照事件的不同,把事件转发给不同的检修部门进行检修处理。(4)提供事件权限过滤功能,不同职能科室只能看见与自己有关的事件。(5)能通过上报的事件,快速打印事件情况说明单,包括照片和事件的地理位置简图,方便抢修人员对照说明单进行抢修。

4.2.2 自动生成巡线日志

系统能记录巡线人员上报的事件以及事件处理的整个情况,自动生成巡线工作日志,在进行统计和报表方面也会更加的容易。

4.2.3 人员评价

在管网巡检监控信息管理系统中,管理者可以非常容易的对巡线员进行任意时间段内的工作统计,这样可以容易的为工作评价提供可靠而准确的依据。

4.3 巡检业务手持终端

巡检业务手持终端是装在智能手机上的巡检事务终端。它可以实时上报巡检员所在的经纬度坐标,拍摄照片,以彩信方式上报事件。接收监督指挥中心的调度命令,复查和确认检修结果。

4.3.1 事件上报

把事件分为普通事件和紧急事件,普通事件上报到管线所,紧急事件以短信群发方式通知所有有关干系人。事件所在的道路、发生的地点均自动从地图中读取,不需要手动添加。上报的事件可附加图片。对于已经上报的事件不论是否成功都可以保存在本地,以便以后查看。

4.3.2 信息接收与回复

巡检手持端的信息包括短信息和任务。对于短信息不需要回复,对于任务则需要回复。巡检手持端将自动去服务器下载新的信息,无需巡检人员去手动获取。收到信息后程序将给与提示。对于已经回复的任务不论是否成功都可以保存在本地,以便以后查看。

5 结语

与传统供水管道巡线方式相比,采用手持PDA设备,通过集成GIS、GPS、GPRS技术,不但能在第一时间采集到现场数据,而且能对线路问题、设备故障、安全隐患进行精确定位,并通过GPRS传回控制中心,实现对供水管道巡检过程的全过程监控。管网巡检系统在青岛市海润自来水集团有限公司的成功应用,有效提高了供水管网的巡检工作质量和管网检漏的效率,实现了爆管抢修时快速、正确关阀,大大提升了集团公司的管网管理水平,同时该系统在供排水行业具有广泛的推广应用价值。

参考文献

[1]吴信才等.GIS时代.北京:教育部地理信息系统软件及其应用工程研究中心,2001.

[2]吴信才等.MIPGIS地理信息系统开发手册.武汉:中国地质大学信息工程学院,2001.

管网GIS 第4篇

关键词：三维建模,石化管网,三维GIS,管网系统

相关资料表明, 随着石化企业管网系统复杂化程度的不断加深, 与管网相关的装备故障越来越多 (占所有装备故障的70%~80%) 。运用三维GIS (地理信息系统) 来构建石化管网系统, 可以很好地描述管网的复杂空间关系, 从而辅助石化企业做好管网规划、建设、管理等方面的工作。而要基于三维GIS来构建石化管网系统, 管网 (包括管线和管网节点) 的三维建模是最重要的基础工作, 也是开发此类系统的难点之一。

1 三维GIS石化管网系统的开发需求

所谓“管网”, 通常是指由管网节点将管线连接起来而构成的网络系统。在石化企业中, 管线包括管道、管块、管沟等;管网节点包括管井、管阀和其他连接器件等。

1.1 系统功能分析

石化企业内部管网有油、气、水、电、通信等多种类型, 根据管道功能和传输物质等因素还可以分成许多小类。本文根据石化企业对管网管理的实际需求, 只研究油管网、气管网、水管网这三类管网的三维GIS。根据石化企业在管网规划、建设、管理等方面的业务需求, 三维GIS石化管网系统可以分成三维建模、数据管理、GIS操作、管网应用等四大功能子系统。其中, 三维建模子系统包括管线三维建模、节点三维建模、其他 (比如厂房、道路和其他设备等) 三维建模等功能;数据管理子系统包括数据导入、数据导出、数据编辑、数据查询、用户管理等功能;GIS操作子系统包括地图工具 (比如平移、缩放、打印等) 、空间测量、剖面分析、地图制作、查询统计等功能;管网应用子系统包括连通分析、相交分析、爆管分析、预警分析 (管网压力等数据不正常时预警) 、影响分析 (根据爆管、泄漏等状况分析其影响区域) 、应急指挥、造价概算等功能。

1.2 数据结构设计

为了开发出能够很好地辅助石化企业做好管网规划、建设、管理等工作的三维GIS石化管网系统, 结合石化企业对管网系统的功能需求, 本文管线、管网节点的数据结构如表1、表2所示。需要说明的是, 这种管网数据结构设计是存在一定的数据冗余问题的, 但为了便于数据查询和管网模型的自动生成, 本文还是采用了这种数据结构设计。

注:以“节点A编号->节点B编号”的形式表示管线的流向为由节点A流向节点B.

注:节点类型以整型数据代表管井、三通、直通等类型的管网节点;节点符号指按节点类型将管网节点先行制作而成的三维模型符号;相连节点记录与此节点有管线连接的其他节点的数据。

2 石化管网三维建模的实现技术

当前, 市场上有不少三维GIS平台系统, 比如Google Earth、Arc GIS、Skyline、Supermap等。这些三维GIS通常在地图查询、模型浏览、空间分析等方面具有很好的性能, 但在三维建模方面的性能通常比较弱, 因此, 对于三维GIS的三维建模通常选用其他擅长三维建模的软件来完成。为此, 本文选用易于使用、市场占有率高的3D设计软件Google Sketch Up (中文名称“草图大师”) 来完成系统的三维建模工作, 选用浏览性能优异、地图资源丰富的Google Earth (中文名称“谷歌地球”) 作为石化管网系统的GIS基础平台。

2.1 石化管网三维建模的数据存储

物体的三维模型构建完成后, 需要以某种类型的文件将物体的三维模型数据存储起来。KML文件是Google公司支持的一种用来描述、保存和显示各种空间信息的文件格式。Google Earth和Sketch Up都支持这种三维模型数据存储文件格式。由于KML文件还是一种采用XML文件的语法格式和文件结构的纯文本文件, 非常适用于系统生成、更新其中的数据信息, 因此对于选用Sketch Up和Google Earth来开发的石化管网系统而言, KML是最佳的三维模型数据存储文件类型。

2.2 石化管网三维建模的实现方法

根据表1、表2所示的石化管网数据结构表完成石化企业管网 (管线和管网节点) 的数据采集后, 三维GIS石化管网系统能够利用这些管网数据生成KML文件, 从而通过Sketch Up平台完成石化管网的三维建模, 进而导入GIS操作平台 (谷歌地球) 形成三维GIS管网数据。由于管网是由管线和管网节点相连而构成的网络, 因此对于如何生成存储三维模型数据的KML文件, 有基于管网数据和管网节点数据这两种管网三维建模实现方法。

2.2.1 基于管网数据的实现方法

对于石化管网三维建模, 基于管网数据的实现方法是: (1) 整理管网图纸, 并将图纸分为油管、气管、水管等类型; (2) 对某种类型的管网图纸, 按表1、表2所示的数据结构表采集管线和管网节点数据 (其中有些数据项可通过推导获得) , 并生成相应的数据库; (3) 根据管网节点数据, 按节点类型将管网节点制作成三维模型符号; (4) 根据起点坐标 (X, Y, Z) 、终点坐标 (X, Y, Z) 、管径、埋设类型、起点埋深、终点埋深、材质等管线数据生成描述管线三维模型的KML代码; (5) 结合三维模型符号, 根据节点类型、节点符号坐标 (X, Y, Z) 、节点符号绕轴转角 (x, y, z) 、埋设类型、地面高程、埋深、节点符号形状参数、附属物参数、材质等管网节点数据生成描述管网节点三维模型的KML代码; (6) 综合步骤 (4) 和步骤 (5) 的KML代码, 按KML格式要求生成KML文件; (7) 用Sketch Up打开KML文件, 修改完善管网的三维模型。

这种方法在管网图纸和相关数据比较齐全的情况下是比较容易实现的, 而且制作出来的模型比较精细。然而, 在管网数据缺漏不全的情况下, 许多数据可能还需要用现场测量等方法来采集, 这时, 此方法实现起来比较困难。

2.2.2 基于管网节点数据的实现方法

在管网数据缺漏不全的情况下, 为了更便捷地完成石化管网的三维建模任务, 本文提出了基于管网节点数据的石化管网三维建模方法, 具体为: (1) 整理管网图纸, 并将图纸分为油管、气管、水管等类型; (2) 分析某种类型管网图纸的管网节点, 并按表2所示的数据结构表采集所设定管网节点的相关数据; (3) 根据表2中相连节点数据项的内容 (与此节点有管线连接的其他节点的数据记录) , 按表3所示的数据结构表采集相关数据; (4) 根据管网节点数据, 按节点类型将管网节点制作成三维模型符号; (5) 结合三维模型符号, 根据节点类型、节点符号坐标 (X, Y, Z) 、节点符号绕轴转角 (x, y, z) 、埋设类型、地面高程、埋深、节点符号形状参数、附属物参数、材质等管网节点数据生成描述管网节点三维模型的KML代码; (6) 按表3所采集的数据生成描述管线三维模型的KML代码; (7) 综合步骤 (5) 和步骤 (6) 的KML代码, 按KML格式要求生成KML文件; (8) 用Sketch Up打开KML文件, 修改完善管网的三维模型。需要注意的是, 在应用此方法时, 必须确保步骤 (5) 所列的管网节点三维建模所需数据项和表3当前所列数据项的完整性, 其他数据项则可根据相关应用来选择。

注:表中“连点1编号”“管径1”“材质1”表示此节点与另一节点 (连点1) 相连的管线A的相关数据;“材质1”后的“”表示还可添加可采集到的管线A的其他数据项, 其后情况类似。

这种方法所需要采集的数据比前一种方法少, 有利于减少数据采集和整理的工作量, 因而适用于管网数据缺漏不全的情况, 但是其所构建的管网模型可能不如前一种精细, 有些应用也可能会因为缺少数据而无法实现。

3 结束语

综上所述, 目前石化企业油、气、水等类型的管网越来越复杂, 而发生在管网上的装备故障越来越多。基于擅长描述复杂空间关系的三维GIS技术来构成石化管网系统, 为石化管网的管理打下了厚实的基础。管网的三维建模是开发和应用三维GIS石化管网系统最重要的基础工作。为此, 本文在分析三维GIS石化管网系统需求的基础上, 探讨了石化管网的三维建模技术, 并提出了两种具体的实现方法, 以期为石化企业做好管网工作提供有益的参考。

参考文献

[1]马玉洁.GIS在石化装置信息管理中的应用研究[D].大庆:大庆石油学院, 2006.

[2]龚建桥.三维综合管线管理系统关键技术研究与实现[D].武汉:华中师范大学, 2012.

[3]姜波.三维地下综合管网系统的设计及实现[J].城市勘测, 2013 (4) :53-55.

管网GIS 第5篇

关键词：GIS,管网,综合管理,二三维一体化

一、引言

为实现厂区内各类管线科学、有效的管理, 满足对管线资源的正确维护和利用, 组建一套开放、多功能、易操作、适应行业特点的管线信息管理系统是十分必要的, 符合建设现代化优秀卷烟厂区管理的工作要求。

二、系统建设特点

2.1地上地下全覆盖

综合管线信息管理系统将从地上地下数据全覆盖的思路出发, 挖掘地上部分与地下部分的关系, 提供更加全面的地上、地下管线分析, 包括地上地下影响面分析、规划分析、数据互查等, 实现管线地上地下全覆盖数据管理。

2.2二维走向三维

管线系统的特点是地上地下都有, 各种管线具有不同的深度或高度, 两条看似相交的管线, 由于埋深或高架铁塔的不同, 可能完全互不干扰, 不能简单的在二维地图上进行查询和分析。综合管线信息管理系统充分利用二三维一体化技术直接读取探测成果数据还原出厂区地下管线的现状。全方位、立体的展示不同类别的管线在空间内的位置信息。

2.3数字走向智慧

充分发挥物联网的优势及发展速度, 规划综合管线信息管理系统, 将地下管网监测设备与互联网连接起来, 将GIS技术和专业模型集成, 进行信息交换和通讯, 对地下管网进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理, 实现城市地下管网感知地下、服务地上的总体目标。

三、系统总体设计

3.1系统建设目标

通过建立健全厂区管网及基础设施信息化管理的标准规范, 建立厂区管网及基础设施动态更新机制和有效的管理运行机制, 建设厂区管线齐全、管位准确、使用便捷、统筹维护、统一权威的数据中心, 面向各职能部门提供空间数据共享与交换服务、管控一体化服务和决策支持服务, 使厂区管网及基础设施在厂区的规划建设和管理中真正能起到基础性的保障和服务作用, 最终实现厂区管网及基础设施通过信息化的管理手段, 实现可靠监管、有序建设和高效管理。

3.2总体框架结构设计

根据厂区管网综合管理信息系统项目的建设目标和建设内容, 基于SOA规范, 将系统总体架构设计如图1所示:

3.3关键技术与技术路线

1) 基于“一张图”的区域信息资源共享与应用模式

通过这种方式, 能够实现厂区空间地理信息资源的有效整合与集成, 统一为厂区提供可视化的决策分析和数据共享服务。

2) 基于SOA的Service GIS建立空间信息共享服务平台

Service GIS是高性能全功能的服务式GIS。它可以通过服务的方式提供GIS的全部功能, 包括地理空间数据的管理, 可视化和分析等。

3) 多源空间数据无缝集成技术

本项目我们将采用SDX+空间数据库引擎技术来实现厂区交换的多源数据读取与转换, 避免数据损失和重复建设。

4) 二三维一体化技术

二三维一体化技术体系能保证二维与三维GIS技术无缝融合, 包括数据模型、数据存储方案、数据管理、符号、可视化和分析功能的一体化, 提供海量二维数据直接在三维场景中的高性能可视化、二维分析功能在三维场景中的直接操作和越来越丰富的三维分析功能。

5) 地上地下三维建模技术

包括地面景观建模和地上地下管线的三维建模。

四、系统功能设计

4.1数据管理子系统

数据管理子系统负责管理厂区全厂的管网及基础地理空间数据, 将管网等各类地理空间数据按统一标准、统一格式、统一坐标的方式, 进行入库管理, 建立有效的数据更新机制, 今后竣工数据能及时导入数据库中, 保证数据的更新, 便于后期的数据维护和对外共享服务工作。主要功能包括数据生成与入库、数据接边融合、数据质量检查和数据批量入库。

4.2共享服务基础平台

建立相应的空间数据标准和数据分发、交换和服务机制, 实现厂区各职能部门范围内地理数据的广泛共享, 实现厂区地理空间信息在各部门的应用。主要功能包括地理空间信息共享、共享数据管理和运维管理。

4.3厂区管线管理

主要目标是实现厂区所有基础地理信息资源“一张图”动态一体化管理模式, 为管线管理及厂区运行提供现势性、准确的地下管线数据, 实现管线管理数字化, 管线查询分析一体化, 辅助管线规划设计流程化、智能化, 为企业发展提供决策支持信息。主要功能包括厂区三维景观展示、厂区三维管线展示、管线信息查询、厂区模型与管线编辑、管线断面分析、管线碰撞分析、管线连通分析、净距分析、覆土深度分析、爆管事故分析、缓冲区分析、流向分析、管线设计方案定量比选、管线预警预报、管线及附属设施统计、图纸的导入和导出。

4.4系统管理功能

系统提供完善的用户权限功能。没有访问系统权限的用户, 可以根据系统后台提供的用户注册功能进行注册, 申请访问系统。注册成功之后, 需要管理员其进行审核, 并赋予访问系统的相关权限, 进行访问系统。

五、结束语

本文对厂区管网综合管理信息系统进行了介绍, 包括系统建设特点、总体设计和功能设计。系统实现了管线数据共享、地上地下数据全覆盖、二三维一体化展示的功能;将地下管网监测设备与互联网连接起来, 对地下管网进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理;结合工作流技术, 实现管线的资源查看与办公业务结合。为厂区提供管网数据共享与交换服务、管控一体化服务和决策支持服务, 实现各类管线数据的有效监管、有序建设和方便管理。

参考文献

[1]苏丽然.地下管线信息管理系统方案设计[D].复旦大学, 2012

[2]郑国江, 陶迎春, 杨伯钢.三维GIS在地下管网管理中的应用研究[J].北京测绘, 2012 (05)

[3]毛军军, 宋仁喜, 张文忠等.油田管网三维仿真及物联网技术[A].2013管线监测与管理国际会议暨展会论文集[C].2013

管网GIS 第6篇

伴随着新一代信息技术日新月异的发展, 以物联网、云计算、移动互联网为标志的新技术已成为推动世界经济、政治、文化等各个领域发展的强大动力。国家“十三五”规划前瞻性提出要着力提升城市管理水平和服务效能, 加强城市管理, 推进城市管理现代化, 加快“智慧城市”建设。而水务数字化作为城市智能化管理的重要组成部分, 涵盖供水、水资源管理与调度等多个方面。采用现代化的技术和管理手段来进行供水管网规划、建设和管理, 使供水管网的管理工作步入定量化、科学化、自动化的轨道, 已成为供水企业当前十分紧迫的任务, 同时也是“智慧城市”建设的重要组成部分及城市可持续发展的迫切要求。

构建太原市供水管网地理信息系统 (简称GIS系统) , 实现管网日常管理和运行管理的自动化、信息资源共享化、管理决策智能化, 确保供水工作水平与快速发展的社会和经济水平相适应, 从而降低供水系统成本、增加供水系统服务能力、提高水资源利用率和供水系统的应急响应能力, 提高公司运营和管理水平。

太原市供水管网地理信息系统以Arc GIS为软件平台, 架构相应的管网信息综合服务系统、管网高级应用功能服务系统以及数据管理和应用服务平台等, 为各级管理部门提供服务。

2 系统的建立

2.1 系统需求分析

1) 数据层面。设备图形数据与现场一致;设备台账数据与现场一致;运行状态信息与现场一致。

2) 应用层面。GIS数据管理平台 (C/S) ;GIS应用服务平台 (B/S) 。

2.2 系统架构设计

整个系统由基础支撑平台、基础数据管理、空间信息服务和业务应用框架四部分构成。系统组成见图1。

3 GIS系统项目的实施

3.1 管网数据的输入

数据采集和录入工作的准确性, 直接决定了GIS系统项目实施的成败。太原市供水集团有限公司供水面积约270 km2, 管线总长约1 700 km。在太原市供水管网GIS系统实施过程中, 主要依据入档的管线竣工图纸, 采用人工录入数据的方式, 将DN40 mm以上的供水管线以及管网要素和附属设施 (包括阀门、三通、四通、消火栓、水表等) , 以及相应的平面位置、埋深、高程、材质等属性录入系统中。

3.2 系统信息的维护

供水管网GIS系统维护的工作主要包括:及时收集公司基建和生产部门提供的管线竣工资料, 及时、准确的将管线数据录入到系统中, 同时参考GPS外业管网普查的数据, 及时校核管网中的节点数据。

供水管网GIS系统的数据维护是一项系统的工程, 需根据实际情况分配职责, 密切联系。为此, 制订了如图2所示的工作流程。

4 系统的应用

4.1 GIS基本功能

提供属性查询、图层管理、图形浏览、动态路名、空间测量、定位、图形输出等基本功能 (见图3) 。

属性查询统计:查询功能分为逻辑条件和管网专题两种方式。逻辑条件查询:通过构建丰富的逻辑表达式来实现对业务数据的查询。实现对管线属性 (管线类型、材质、管径、建设时间、所在位置等) 、管点属性 (测点性质, 附属设施) 等信息的查询, 在属性表中选择符合条件的数据, 并使相应的图形处于选中状态。系统能够提供条件查询, 输入复杂条件以及SQL语句可以进行查询 (见图4) 。

管网专题查询:根据太原供水集团自身需求, 定制的各种查询功能。

1) 模糊查询。输入关键词, 通过搜索引擎技术在全数据库中对业务数据进行全文模糊检索。针对水厂、泵站、阀门、水表等进行。系统提供汉语首拼码输入以及关键词记忆功能来提高检索的速度。

2) 路段查询。根据指定的路段进行查询, 定位至该路段, 获得该路段上相应的管线和节点的属性信息。

3) 空间查询。通过框选和多边形选择等工具, 查询选定区域内的相应管线和节点的属性信息。

4.2 管网编辑维护功能

提供方便的管网输入手段, 支持Map GIS数据导入、物探数据导入、物探成果数据批量导入、EXCEL格式导入等不同数据格式导入, 提供管网编辑、管网设备编辑、厂站分布编辑、场站平面分图编辑等多种类型设施编辑维护功能, 能够构造并自动维护网络拓扑关系, 建立各类管网的空间数据库及属性数据库。

4.3 爆管分析

当出现爆管事故需要进行抢修工作时, 系统提供的模拟分析功能辅助调度人员对现场进行模拟分析。根据对不同口径管网图上的可操作设备, 对阀门进行开闭的模拟操作后分析出停水影响范围, 且将分析结果快速并详细的呈列表形式显示, 为工作人员提供了直观的方案决策分析资料。

在该模块下实现的功能有:爆管点定位及信息查看、最小关阀方案 (第一关阀方案) 、二次关阀方案 (第二关阀方案) 、最佳停水范围分析、抢修预案查询、断水通知单生成、阀门操作单生成等 (见图5) 。

5 经验总结

随着太原市经济建设的迅速发展, 城市供水管网的规模也逐年扩大, 供水管网是城市基础设施的重要组成部分, 为城市的生产和生活提供基本保障, 对供水管网的科学管理和调度具有极其重要的意义。

在太原市供水管网GIS系统建立的过程中, 我们深刻认识到数据是系统的重要基石, 支撑着系统长期的运行和应用。如何能够解决数据及时更新, 成为了GIS系统成败的关键。总结建立过程中的经验, 需要加强以下几方面的工作:

1) 全面推广系统应用。

依托集团公司全面推进信息化建设的政策精神, 利用多方面渠道, 积极推广GIS系统在设计规划、生产基建和营销管理等多方面工作中使用。在实际应用中, 不断发现管网资料存在的问题, 持续改进, 不断完善已有管线信息, 才能更好的发挥GIS系统的功能。

2) 积极落实系统维护管理制度。

依据《太原供水集团有限公司供水管网GIS系统数据维护及使用管理规定》, 严格规范GIS系统的资料来源、数据标准和维护流程等工作。

3) 定期召开工作会议, 加强部门之间沟通。

在系统建设和推广应用期间, 不断汇集遇到的问题和困难, 通过召开GIS系统专题会议, 系统使用部门利用各自资源, 群策群力, 共同商讨解决办法, 切实推进GIS系统的不断发展。

4) 加强系统维护操作的培训工作。

依据《太原供水集团有限公司供水管网GIS系统培训管理制度》, 定期组织相关技术人员开展培训工作, 提升员工对GIS系统的操作能力, 不断完善供水管网GIS系统, 扩大该系统在公司内部的影响。

摘要：介绍了太原市供水管网GIS系统的建设背景, 分析了该系统建立的具体过程, 并从查询、统计和管网分析等方面, 阐述了GIS系统在管网日常管理和运行中的应用, 促使供水管网的管理工作向定量化、科学化和自动化方向发展。

关键词：供水管网,GIS系统,数据维护,查询功能

参考文献

[1]李叔平, 刘遂庆.城市给水管网系统[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

管网GIS 第7篇

在港口开发和改造过程中, 作为港口生命线的排水、给水、供暖、电缆及光缆等重要基础设施, 由于各种原因, 其档案资料存在残缺不全、精度不高、与实际不符等现象, 同时, 传统的港口地下管线管理由各部门分别负责, 各部门之间缺乏相互交流的有效工具, 综合协调能力较低, 特别是空间和地理数据的定位、管理、查询等工作基本借助于表格和图纸, 时效性极差[1,2]。这些因素都给地下管线的规划、管理、设计和港口施工带来极大不便和安全隐患。

随着3D GIS技术的逐步成熟[3,4], 其应用于港口以解决地下管网数字化管理能力成为一种趋势。三维港口地下管网地理信息系统不仅具备空间实体定义能力, 而且具备空间关系查询、分析能力, 通过系统可将地下管线立体、形象的表现出来, 而与其相关的属性信息、图、表可方便地与其关联, 并可对这些数据进行查询、浏览、统计和空间分析等。同时网络 (Web) 3D GIS使得港口各个部门能够共享地下管线管理成果, 实现地下管网数据及时更新, 成果共享的目的。

在三维港口地下管网地理信息系统基础上, 加入码头、港口设施、铁路、道路及建筑物等三维模型, 形成立体场景, 可以全面展示港区陆上和地下设施的三维全景景观, 为港区规划管理、设计、地下管线施工管理等提供可视化、信息化的管理工具, 有助于管理者快速、科学、准确的作出决策。

本文以神华黄骅港管网数字化管理系统为例, 介绍基于三维GIS的港口地下管网管理系统的设计与实现。

1 系统的功能需求

系统应具备二维GIS的大部分功能以外, 还应在三维环境下具备如下功能:

1.1 管网建模自动化, 采用自动化建模方法, 管线的探测结果是二维矢量线数据, 系统根据二维数据的平面坐标、埋深、管径等数据批量生成三维管线模型, 关联属性数据库, 并且提取管线之间拓扑关系, 自动生成弯头, 大大降低三维管网系统建设的成本。

1.2 三维管网模型的编辑与维护, 在三维场景中直接可以编辑管线模型 (添加、移动、废弃) , 编辑管线模型的节点坐标, 维护管线属性数据 (类型、覆土深度、埋深、管径、材质等) 。同时管网更新进行过程控制, 做到谁更新谁负责, 更新过程留有痕迹。

1.3 三维管网模型上的拓扑分析, 完全摆脱对二维管网数据的依赖, 直接在三维管网模型上进行拓扑分析以实现关阀分析、事故影响范围分析等功能。

2 系统设计思路

神华黄骅港管网数字化管理系统是黄骅港地理信息系统 (GIS) 的一部分, 也是数字化黄骅港建设的一部分, 主要为黄骅港地下管线建立三维地理信息系统, 实现综合管线管理功能及网络化 (Web) , 提高黄骅港对地下管线的科学管理水平。本系统总体设计思路如下:

2.1 系统一体化考虑的先进性与完整性。三维地下管网建设应紧密结合黄骅港数字化建设, 在数据结构、数据库建设、网络设计等各方面充分考虑黄骅港管控一体化建设, 做到无缝连接。

2.2 多功能3D GIS的先进性。系统在三维可视化状态下实现浏览、查询、分析、数据更新、输出、管线方案设计等功能。目前行业内三维地下管网管理系统不是很普及, 并且三维GIS系统主要功能为展示、查询, 系统利用率、利用范围都存在很大限制, 具有分析功能的三维系统更为少见。系统在三维可视化的基础上实现了二维GIS的实用功能, 实现非专业人员能够方便快速管理地下管线。网络三维GIS使黄骅港规划、设计、施工、管理一体化成为可能。

2.3 系统规划设计的前瞻性。黄骅港还处在建设期, 三期、四期、储煤基地、维修基地等建设一方面要设计新的管网, 还要对已有的各类管线进行重新规划设计, 导致管网施工改造频繁, 管线变化大。系统建设具有前瞻性很重要, 保证系统建设与港口设计同步, 保证数据的最新性。系统建设中引入码头工程设计理念, 考虑管网的规划与设计, 用于辅助设计, 提供管网设计平台, 由管网设计人员直接在系统上进行方案设计 (选线、优化) , 使管理者更加直观的了解设计意图并提出意见。

2.4 GIS的港口特色。该系统属于行业GIS, 具有港口特色。目前我国市政地下管网GIS系统建设比较多见, 港口地下管线GIS系统建设起步较晚, 港口内码头、道路、铁路、堆场、港池等建筑物又具有其特点, 因此本项目要建设成具有港口特色, 有利于港口发展建设的地下管线信息管理系统。

2.5 维护与升级。系统建成后必须保持其成果数据库的实效性, 且系统能够随科技的发展进行更新与维护, 其中保持数据的随时更新是本系统建设的重中之中, 建设一套便于数据更新与维护的标准化工作程序非常重要。

3 系统实现

3.1 系统框架

系统采用目前成熟的多层体系结构[5], 其总体系统架构如图1所示。系统主要可以分为如下几个层次: (1) 应用表示层:主要包括系统各个应用工具子模块。 (2) 应用服务层:主要包括各种业务逻辑组件、GIS平台、数据访问/交换。 (3) 数据层:主要包括基础地理数据库、管网数据库、三维模型、影像图数据库。 (4) 安全层:主要包括应用权限安全、网络安全和系统访问安全。 (5) 网络操作系统层:主要包括网络、通讯平台和操作系统平台 (如Windows) 。

3.2 系统操作系统

3.2.1 系统硬件设计

服务器端硬件:CPU至强56003.0GHz以上, CPU核心4核以上, 内存DDR3 8G以上, 硬盘SATA/SAS/SSD 16TB以上。客户端硬件:CPU3.0G以上, 硬盘100G以上, 显卡Geforce GT 550M以上, 显存1024M以上。

3.2.2 系统软件设计

操作系统:Windows 2003/2008Server;数据库软件:MS SQL Server 2005。

客户端运行环境:操作系统:Windows 2000以上版本数据。运行环境:·net framework 3.5。

3.2.3 系统网络分布如图2。

3.3 数据库

数据是GIS的“血液”, 数据库的建设是实现地下管网信息系统的关键所在, 该系统的数据库主要包括地理信息数据库、地下管网数据库、地上三维模型数据库、影像图数据库。

3.3.1 地理信息数据库

系统以1:500电子地图作为系统背景地图, 直接采用Auto CAD2008的DXF文件格式存储图形数据, 按照不同的要素分为道路、水系、建筑物、地形地貌、文字注记等图层。

3.3.2 地下管网数据库

包括管网三维地理信息、图形信息及属性信息, 管网三维地理信息由CAD格式管线图入库自动建立, 将不同类型的管线进行分层显示;图形信息包括大比例尺地形图及现场采集的特殊照片等;属性信息数据库根据不同管线类型而异, 以给水管线为例, 其具体属性包括:管线代码、图上点号、物探点号、管线材质、管径、起始地面高程、起始埋深、起始管顶高程、终止地面高程、终止埋深、终止管顶高程、建设年代、建设单位、权属单位、备注等。

3.3.3 三维模型数据库

三维模型数据库主要包括港区地面建筑物 (房屋、码头等) 、道路、生产设备 (皮带机、装卸机等) 的三维模型数据。

3.3.4 影像数据库

影像数据库主要包括港区及周边的卫星图像数据。该工程采用了Geo Eye-1的最新卫片资料, 融合了0.5m分辨率全色彩像和2m分辨率多普段数据。

3.4 GIS平台选择

软件选型是GIS应用项目开发中的一个重要环节。针对本项目主要涉及到的技术关键点有:三维渲染、管线建模、导航体验、性能快慢、二次开发复杂程度等, 充分对比分析了Mapinfo、Arcgis、Mapgis、Skyline、Geomedia、Locaspace等国内外二次开发平台, 选用Locaspace作为平台进行二次开发。Locaspace是国产的三维GIS软件, 其具有比较明显的特点, 主要优势体现在三维方面, 三维场景渲染美观、导航操作体验很好, 海量数据的渲染性能突出, 针对三维管网应用具有专门的模块化支持, 可以自动批量完成管线的三维建模, 在三维管线模型上建立拓扑关系, 分析管线的连通管线、追踪上下游管线, 二次开发效率高。

4 系统功能

系统主界面由工具栏、左侧栏和主场景区域三部分组成, 主界面见图3。系统界面风格采用Office 2007的ribbon效果, 界面清新、美观, 操作简洁, 尽可能少的操作键盘, 迅速命中需要的功能模块。工具栏包括文件管理、浏览、查询、分析、用户、热力、排水、给水、电力、通信和其他下拉菜单;左侧栏为图层管理, 把不同数据分层管理, 可以进行开关;主场景区域可以进行图形、列表显示、全屏、子集、管线更新提醒等操作。

4.1 文件

文件菜单如图4所示, 主要功能有“添加数据、输出地图、导出CAD、添加数据库、二维对象提示”。其中“导出CAD”功能是为拟建或在建港口专门定制, 也是本系统的亮点之一, 其可以把最新的管网数据或不同的管网规划图、设计图以CAD格式提供给各类设计、施工及管理等人员使用。

4.2 浏览

浏览是GIS的基本功能, 本系统浏览主要有三维导航、选中对象、地上模式、地下模式、浏览模式、全屏显示、港区定位、沿线飞行、图例、添加公告、删除公告, 如图5。其中港区定位可以直接定位到用户经常用到和关心的区域;添加公告可以把拟建、在建工程在三维图上进行公告, 实现信息共享, 科学管理。

4.3 查询

查询主要包括管线范围统计、全区管线统计、阀门范围统计、仪表范围统计和清除结果, 这些都是二维GIS常规功能, 都可以在三维GIS上实现, 如图6所示。

4.4 量算

量算功能主要包括距离量算、高度量算、面积量算、空间距离量算、空间高度量算、清除量算。

4.5 分析

分析功能主要包括通视分析、多边形挖坑、清除所有坑、坐标投影、连通性分析、清除分析结果。其中通视分析可以应用在港口导标设计中, 为前后导标通视情况进行预判;连通性分析可以对复杂管线进行逻辑管线判断, 在给水、排水等管网设计、施工、应急中得到应用, 这也是本系统亮点之一, 此技术目前在三维GIS中也算创新。如图7所示为通视分析结果。

4.6 用户

用户菜单主要是用来注册用户以及对不同部门管理权限设置, 主要包括创建用户、角色管理、部门管理、修改密码和重新登录。

4.7 专业管线

专业管线菜单有“热力管线、排水管线、给水管线、电力管线、通信管线、其他管线”等。该功能为各类专业管线管理者提供直接进入管理画面的方便, 本文以给水管线为例介绍其主要功能。

给水管线主要功能如图8, 包括添加管线、删除、修改坐标、修改属性、提交、加载审核图、审核通过、审核驳回、条件查询、流向、创建拓扑超期管段查询。

添加管线、删除、修改坐标和修改属性为在三维环境下直接添加新建管线、删除废弃管线提供可能, 为传统三维GIS的使用范围与功能拓展了空间, 使得三维GIS不再是以浏览为主要功能, 而是使实际管理管线的后勤服务人员可以方便的对GIS系统进行管线的更新与维护, 使系统数据库保持最新状态, 见图9。

管线更新提供了安全保障, 使得系统中管线的修改有了可追溯性, 责任清晰, 对系统数据库更新进行了规范化, 这也是在建港口大量管线变化大、频繁的现状所要求的。

条件查询如图10所示, 对不同管线所涉及的属性等行查询与管理。港口部门对管线管理与市政综合管线有不同。

流向分析如图11所示, 在排水和给水管网中应用较多, 在排水管网规划、设计中, 系统可以提供宏观到微观的港区排水状况, 为港口管理决策层提供直观、详实的依据。

超期管段查询可以为管理者提出警示, 防止安全事故发生。

阀门分析在三维GIS中应用较少, 本次作为重点开发内容之一, 该功能可以分析事故管段上级阀门位置、阀门控制范围, 帮助抢险事故中迅速控制事态的进一步发展。

5 结束语

本文介绍了港口网络三维地下管网GIS的功能需求、系统设计思路、系统框架结构、软硬件运行环境、数据库建设、GIS平台选择以及系统实现后的具体功能。该系统突破CAD格式管线图提取、阀门分析、三维状态下拓扑分析、三维环境下管线编辑等多个技术难点, 系统通过多种方式对管线数据进行查询、修改、分析和管理, 轻松实现三维地图与数据库的双向查询, 极大的提高了管理部门的工作效率。该系统在黄骅港的投入运行起到如下作用: (1) 大大提高港口各部门间管理管线的协调能力, 方便地下管网的规划、管理、设计、施工等工作, 减少港口施工中的安全隐患。 (2) 港口各部门通过系统可共享地下管网成果, 对管网进行浏览、统计、查询和空间立体分析, 并可对地下管网数据进行及时更新。 (3) 系统加入地上建筑物的三维模型后, 可以全面展示港区地上和地下设施的三维全景景观, 为港区管理、设计、施工等提供可视化、信息化的管理工具, 有利于管理者快速、科学、准确的作出决策。

参考文献

[1]路玲玲, 吴晓明, 仁杰.城市地下管网信息管理问题研究[J].地域研究与开发, 2008, 27 (2) :47-50.

[2]龚俊, 王新洲, 王文庆等.城市地下管线信息管理系统的探讨[J].地理空间信息, 2005, 3 (3) :9-11.

[3]肖乐斌, 钟耳顺, 刘纪远等.三维GIS的基本问题探讨[J].中国图形图像学报, 2001, 24 (9) :842-848.

[4]胡圣武, 李鲲鹏.三维GIS关键技术研究[J].地理空间信息, 2008, 6 (3) :9-12.

管网GIS 第8篇

城市供水管网是支撑和保证城市经济发展及人民生活的重要基础设施之一。随着我国经济建设迅速发展,城市规模日益扩大,城市经济社会活动日益加快和人口的高度集中化,给城市供水管网的规划、建设和管理提出了越来越高的要求。由于其具有种类繁多、纵横交错、结构复杂、分布广泛、不透明、信息量及查询量大、保存期长、要求不断运行使用等特点,传统的图纸、图表等形式辑录保存管线资料,并在此基础上进行人工管理的方式已无法适应城市供水建设及维护管理的需求。为适应城市建设的发展,用新的技术手段来管理城市供水管网,以替代落后的人工管理模式,已成为供水管理部门当前十分紧迫的任务,也是实现城市建设信息化和可持续发展的迫切要求。

1 GIS技术发展概况

物质世界中的任何地物都被牢牢地打上了时空的烙印。人们的生产和生活中80%以上的信息和地理空间位置有关。地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。从技术和应用的角度看,GIS是解决空间问题的工具、方法和技术;从学科的角度看,GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科,具有独立的学科体系;从功能上看,GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能;从系统学的角度看,GIS具有一定结构和功能,是一个完整的系统。GIS应用由C/S结构发展为B/S结构,B/S结构应用已经由Browser/Web Server/Data Server三层架构阶段进入到Browser/Web Server/Application Server/Data Server四层架构阶段。在新的四层架构中,Web Server和Application Server分离,并且其间还可以插入二次开发和扩展功能,其中的Application Server一般为支持远程调用的组件式GIS平台,或由组件式GIS平台封装而成。将GIS复杂数据分析与处理功能(编辑、拓扑关系的构建、对象关系的自动维护、制图)移到GIS Application Server上,使客户端与服务端的数据传输减少到最少的程度,为在Internet上实现复杂、大规模的地理信息服务提供了可能。这一架构带来的巨大优势是,服务器端具有极强的扩展性,因此作为应用服务器的组件式GIS所具备的功能,都可以通过B/S结构实现,WebGIS不再是只能满足地图浏览和查询的简单软件了,而是一个体系先进,功能强大的服务器端GIS(Server GIS)。

2 GIS技术在供水行业中的应用现状

目前,GIS在国内供水系统中的应用集中在输配水管网的日常管理中,如上海、深圳、唐山等城市。天津大学环境工程系也曾根据供水企业的要求,先后以北京大学的Citystar和中国地质大学(武汉)的MAPGIS为软件开发平台,建立了城市供水管网管理系统,实现了供水管网图形数据和属性数据的计算机录入、修改;对管线及各种设施进行属性查询、空间定位以及定性、定量的统计、分析;对各类图形(包括管线的横断面图和纵断面图)及统计分析报表显示和输出;除此之外,还为爆管、漏水事故的抢修、维修提供关闸方案及相关信息,从而基本实现了供水管网的信息化管理。通过GIS的集成,使管网图形库、属性数据库及外部数据库融为一体,不仅图文并茂、准确高效,而且易于动态更新,从而大大提高了管网管理工作的效率和质量。

国内外一些研究者普遍认为,利用GIS技术,建立城市供水管网地理信息系统,可以替代落后的人工管理模式,并在此基础上实现各种业务,实现供水管理信息化。

城市供水管网地理信息系统(Water Supply Distribution Network GIS,WSDNGIS)是利用GIS技术,在建立管网空间与属性数据库的基础上,实现图形数据与属性数据的结合,可大大提高城市供水管网的自动化管理水平。

3 GIS技术在城市供水管网中的基本功能与作用

GIS是为了实现供水管网信息资源的统一管理,信息共享。通过浏览系统,使公司所有相关人员在不同授权的条件下,无论是在办公地点、抢险现场还是在异地查询,均能通过局域网或互联网、无线网络快速查询所需的管网系统的实时图形、属性资料,以完成相应的维护、管理工作。

3.1 供水管网GIS的基本功能

1)电子地图维护管理。支持数字化仪、野外全站仪、电子手簿、扫描仪等输入成图;对图形和属性的编辑;转入、转出其他数据格式的GIS文件;同时支持各种格式的图形输出。

2)管网基础资料维护管理。对供水管网的扩展延伸、截断废弃、维修保养等信息,通过查询、输入、合并、编辑等操作加入到已建立的城市供水管网地理信息系统中,对其他资料进行动态管理。

3)管网的查询、统计和分析。可以按自定义条件(如道路名、管径等)进行管网信息查询,查询的结果可存储为统计报表。

4)优化调度。对整个城市的输、配水系统进行全面监测,可以与Scada系统和供水管网水力模型相结合,合理地调度水泵站的流量与压力、分配不同区域的供水量等。

5)管网的规划设计。利用管网基础资料、管网分析统计所提供的数据,设计人员可在电子地图上设计规划的管网。

6)事故应急处理。这是供水管网地理信息系统的一个重要功能,能够迅速做出判断,确定需要关闭的阀门,准确地显示停水区域图,做出停水预处理,并发布停水信息。

3.2 供水管网GIS的主要应用

1)应急抢险指挥。GIS的空间分析、网络分析还可应用在管网事故抢修决策方面。

2)优化调度。供水调度指挥系统也是建立在GIS平台之上。

3)管网运行。管网管理信息系统最早的应用就是在管网运行上,可以为管网运行提供最基本的管网分布基本信息,帮助运行人员了解自己管辖范围内管线的详细情况,可以根据管网管理信息系统的动态功能精确定位特定的管线、闸井和调压站设备等。

4 供水管网GIS的应用展望

供水管网系统是GIS的一个较新的应用领域,进一步开发应用的前景十分广阔。在数据采集的广度和深度方面,在数学分析模型的建立与开发方面,在系统功能的扩充方面等,都有很大的可塑性。供水公司的生产经营目标也在不断地提高,不断地更新进步,让管网系统更好的应用在生产运营管理上。

参考文献

[1]修文群.地理信息系统GIS数字化城市建设指南[M].北京:希望电子出版社,2001.

[2]王占全,赵斯思,徐慧.地理信息系统(GIS)开发工程案例精选[M].北京:人民邮电出版社,2005.