城市地下管线信息系统在GIS下的建立

1、第27卷第5期湖南大学学报(自然科学版V o1.27,N o.52000年10月Journal of H unan U niversity(N atural Sciences Editi onO ct.2000文章编号:100022472(20000520085206城市地下管线信息系统在G IS下的建立张望军,王国生,王政华(湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082摘要:从地下管线管理的角度阐述了建立城市地下管线信息系统的重要性,提出以全市区地形图、规划图和管线普查成果与管线竣工测量成果作为系统的基本数据,以G IS软件为支撑平台进行开发,实现地下管线管理所需的查询、分析、综合、统计和辅助

2、决策等功能,从而达到以计算机为手段对地下管线实行有效管理的水平关键词:地理信息系统(G IS;地下管线;普查;数据库中图分类号:TU992.01文献标识码:AE stab lishm en t of U rban U nderground P i pe2lineInfo rm ati on s System Based on G ISZHAN G W ang2jun,W AN G Guo2sheng,W AN G Zheng2hua(Co llege of C ivil Engineering,H unan U niv,Changsha410082,Ch inaAbstract:T he i

3、m po rtance of estab lishm en t of u rban underground p i pe2line info r m ati on system is elabo rated from the po in t of adm in istrati on in th is paper.A developm en t fo r m u la based on the data of the w ho le u rban topographyic m ap,general investigati on su rvey,fin ished con structi on s

4、u rverying,and the suppo rt p latfo r m of G IS softw are is p resen ted.Som e functi on s such as inqu iry,analysis,syn thesis,stastistics, assistance decisi on w ere ach ieved.Key words:geograp h ic info r m ati on system;underground p i pe2line;general investigati on;su rvey databased近几年来,随着经济的快速

5、发展,城市建设突飞猛进但是,我国城市地下管线规划、建设和管理长期以来滞后于城市建设,多数城市历史上没有实行管线竣工测量,造成历史资料不全、精度不高、现实性不强,往往在施工或维护过程中发生地下管线被破坏的事故从20世纪80年代初到近几年来,我国有部分城市陆续开始了地下管线普查,但由于技术条件的限制,未能建立完善的地下管线信息系统,因而不能满足现代化管理的要求,造成花费大量资金进行普查,却得不到社会与经济效益,过些年又需进行普查为此城市地下收稿日期:2000201218作者简介:张望军(1970-,男,湖南宁乡人,湖南大学硕士,现在广东省清远市城建规划信息中心工作.68湖南大学学报(自然科学版20

6、00年管线信息系统的建立势在必行G IS(Geograp h ic Info r m ati on System是一门在计算机支持下对空间和非空间信息进行采集、输出、存储、分析、转换、显示、复合与分解,为用户提供决策支持的综合性技术利用G IS技术对城市地下管线进行管理,在国内尚处起步阶段,而国外已有成功的范例1数据来源与数据要求1.1数据来源由于城市地下管线信息系统是城市建设规划管理信息系统的一个子系统,先要全市的11000全要素地形图数字化并建立地形图数据库和规划图数据库所以,为建立城市地下管线信息系统,只需对全市地下管线进行普查,我们请勘测专业部门进行普查,历时两年,取得了第一手现状资料

7、普查内容为市政给水、雨水、污水、电讯、电力、有线电视等地下管线的地下空间分布情况,包括管长、管径、管材、起点坐标、起点地面标高、起点管底标高、起点管顶标高、起点埋深、终点坐标、终点地面标高、终点管底标高、终点管顶标高、终点埋深、所在道路、建设单位、权属单位、建设日期等属性数据1.2管线数据要求由于地下各专业管线都是个有方向的相互连系的整体,所以必须对普查数据进行编码,才能在计算机中形成一个系统,进行管线综合,对管线的空间位置精确定位,并与其属性形成意义对应关系按照数据特点,分管线点数据和管线段数据1.2.1管线段编码规则我们对各专业管线采用顺序编码方式进行编码,码长根据我市的具体情况设为三位,

8、按照管线数量从1开始顺序编码,如给水管有200条,则编码顺序为:1,2,3,199,200,不得出现重复编码管线的分段按照专业管理的角度进行划分,但必须保证每一条管线所具有的属性是唯一的,既一条管线的管径、管材是唯一值一般的说,在管线变径处、变深处等都是管线的分段处在以上规则下,管线尽可能的长,避免过于零碎1.2.2管线点编码规则各专业管线点的编码采用复合编码方式,即管线段编码+管线上的点编码管线上点编码码长为三位,从1开始顺序编码,不足三位部分补0因此,管线点的编码总长度为四位至六位,如第8条污水管线上有25个管线点,则顺序编码为:8001,8002,8003, 8024,8025,不得出现

9、重复编码从总的来说,任意一种管线的所有管线点的编码都必须是唯一的,不能有重复管线点编码时须注意下面几种情况:管线交叉点和汇合点的点编码归到某一条管线上,如管线1和管线3有公共的管线点,可以把该点编码为1XXX,而管线3对该点不编码但管线3含有该管线点,在其所含管线点数据库中要有该点1XXX同样,也可以把该点编码为3XXX,而管线1对该点不编码管线变径、变埋深点由于存在不同属性,需要分作多个管线点编码,而且归属于不同的管线段如管线7和管线9的交点是变埋深点,归于管线7的点编码为7XXX,则归于管线9的点编码为9XXX ,分别对应不同的高程属性对于像给水、雨水、污水等有方向性的管线,其管线点的编码

10、必须按照方向由小到大编码,在管线所含管线点的数据库中的顺序也要按照方向顺序排列2系统结构与功能实现城市地下管线信息系统按照如图1所示的结构进行开发 2.1系统软硬件配置2.1.1硬件配置采用AL PHA 图形工作站为服务器,高档PC 机为客户机,采用分布式C lien t Server 网络结构,配备数字化仪、扫描仪、喷墨绘图仪、打印机等2.1.2软件配置软件的选择原则是:满足系统要求,易于扩充;技术先进,符合流行标准;汉化水平高,操作简单;性能可靠,稳定;二次开发与编写界面容易;价格合理;版本更新和升级方便,技术支持力量强操作系统:服务器为UN I X 4.0;客户机为W indow s 9

11、5中文版文本数据库管理软件:服务器为SQL SERV ER ;客户机利用D elph i 开发数据库管理软件与服务器ODBC 相连78第5期张望军等:城市地下管线信息系统在G IS 下的建立88湖南大学学报(自然科学版2000年图形数据库管理软件:服务器为A RC I N FO;客户机为M apO b jects按照系统结构的要求与软硬件配置,实现了结构上预期的功能2.2综合查询功能数据查询与查询效率是建立信息系统的重要指标,根据城市规划、建设、管理的要求,地下管线信息系统除具有一般的图形、属性交互式查询、图形属性的SQL(结构化咨询语言查询等通用的G IS查询功能之外,还具有如下综合查询和管

12、理功能2.2.1基于道路名、单位名查询通过道路名或道路旧名、单位名等多种组合方式查出相关图幅号,逐图调入管线图,操作简单方便2.2.2基于单张图的查询与统计首先解决管线的查找,其次是统计报表功能系统设计多种调入方式基本调入方式有:从全市分幅图中调入;以图名调入;从存储目录调入基于已有图形的方式有:从当前图窗中心调入;以所选图形中心位置调入;从当前图的上下左右图幅调入;在漫游过程中调入基本查询与统计方式有:分类统计管线点数和管线长度;有关竣工测量的查询与统计(以埋设年月为关键词之一;有关规划管线的查询与统计(以报建案号、来文单位、所在道路名为关键词2.2.3整幅系统图的产生与查询实现任意专业管线

13、全市范围内的整幅系统图的产生与查询,以进行任意范围的地下管线的分析2.2.4以其他图文数据为参照的查询包括城市基础地形图库、规划道路网、用地现状图等为参照的各种查询;以管线规划管理办公自动化文本数据为基础的查询等2.2.5图库管理在全面普查的同时,通过计算机实时地追踪普查进度与入库进度,及时掌握普查工作的实施情况、各管线勘测单位的工作进度及普查数据入库进度,确保了普查计划的顺利进行2.3网络分析功能面向城市规划建设管理的地下管线信息系统无须详细管理管线的事故维修及住户使用情况,但必须提供在其他专业信息系统支持下,实现事故影响区分析、最短路径分析、施工对交通影响分析功能,以扩大其应用范围与实用性

14、事故影响区域分析方法主要如下2.3.1绘制事故分析图用直线按钮出事故发生点,点取事故分析菜单,生成事故分析图,详细标出事故发生点所在位置及相关阀门或检查井位置2.3.2叠加地形为方便查看事故影响区的地形环境,提供叠加地形图的功能1最短路径分析:结合交通路网,确定到事故发生点或事故处理点(如要关闭市政给水管阀门处的最短路径,提高事故处理效率2施工对交通影响分析:在城市道路交通信息系统的支持下,分析管线施工对道路交通的影响,辅助制定改善交通的措施2.4断面分析功能断面分析是道路与管线工程规划、设计、管理的基础,也是地下管线工程综合的主要依据,它可分析纵断面和横断面(包括任意角度的斜断面,提供任意地

15、点的断面图自动生成功能如在某一道路上作道路横断面,横断面图中显示各专业管线的相对距离、埋深、位置,属性表中可查看任意管线的管材、坐标、地下高程、管顶高程、管底高程、埋深、管径、管线类型(给水、污水、雨水等、权属单位、所在地形图号选择某一管线作纵断面,计算机显示纵断面图和管线属性表,管线属性表中可查看到该管线的管线类型、管材、管长、管径、权属单位、所在地形图号、埋设年代2.5管线工程综合管线工程综合在前述综合查询、网络分析、断面生成功能的配合下,具有以下功能1全市规划区内各种干线的总体布置图生成功能;2地下管线与建、构筑物之间水平间距判断与分析功能;3地下管线与建、构筑物与绿化树种间水平净距判断

16、与分析功能;4各类地下管线之间水平净距判断与分析功能;5各类地下管线垂直净距判断与分析功能;6交叉路口任意断面图生成功能2.6管线地图综合、管线工程规划辅助设计和管线对外服务的综合应用功能2.6.1管线地图综合地图综合功能经过以下几方面的处理,自动生成满足我国测绘规范的任意比例尺管线图:1管线数据的接边处理(M erge ,在允许的误差范围内,进行管线图型地拼接和属性数据的修改;2数据的取舍(Selecti on ,基于管线地图的用途要求,根据管线点、线的属性信息(断面尺寸、长度、材料等选择需要保留或删除的要素3图符号的更新(Sym bo lizati on ;4图形的简化(Si m p li

17、ficati on 如需生成11000给水管规划图,只需点取地图综合菜单,键如11000比例尺,便生成以地形图或规划图为背景的管径大于400的11000给水管规划图,同样可生成一定指标下的污水、雨水规划图2.6.2管线工程辅助设计和决策以国家有关管线工程的最小覆土深度、管线最小水平净距、管线交叉时的最小垂直净距等规范为准则,在地形图库、现状管线库、规划管线库、规划道路红线库等地图数据库的基础上,通过计算机对设计信息的处理,完成管线设计计算、分析、绘图及方案比较,从技术上避免规划管线与现状管线的矛盾98第5期张望军等:城市地下管线信息系统在G IS 下的建立90湖南大学学报 ( 自然科学版 2000 年 2. 6. 3管线报建图的生成 管线报建时要求设计单位能提供数字化管线图, 从而保证报建管线图迅速进入计算 机, 与各相关叠加进行分析, 在上述功能支持下, 判断其是否与规范冲突、 与现状和规划冲 突, 提高了管理人员决策的科学性审批通过的管线资料存盘入库, 与相关数据库结合, 以 备查询、 管线综合等 3总结 把以 G IS 软件 A RC I FO 为核心的空