GIS技术在地下城市管网测绘中的应用

贾振涛

摘 要：城市地下管网系统具有规模大、范围广、管线种类繁多、空间分布复杂等特点，具有信息传输、能源输送、污水排放等与人们生活息息相关的重要功能，是城市赖以生存和发展的物质基础。分析了地下管网系统的建立，探讨了GIS技术（地理信息技术）对测绘技术发展的推动作用，指出了该系统的缺点，并展望了GIS技术在地下管网系统中的应用前景，以期促进地下管网系统向着现代化、智能化的方向发展。

关键词：基础设施；地下管网；地理信息技术；系统建立

中图分类号：TU990.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.156

地下管网是城市的生命线，不停地为大量的建筑物输送着能源和资源，对人类的活动起着重要的支撑作用。传统的城市地下管线二维管理模式已无法满足人们对地下管网以及管线大数据信息的分析、表达、应用的实际需要。然而，在地下管网测绘中运用GIS技术能实现城市地下管网的管理系统从最初的二维可视化转变到三维地下管线的展示、运维和更新等，从而有效提高城市建设的效率。本文介绍了地下管网系统的特点，在研究、分析地下管网系统建立的基础上，探讨了GIS技术对测绘技术的发展起到的推动作用，论述了该系统应实现的目标和系统建设中应注意的问题。

1 地下管网系统的特点

1.1 跨部门数据融合

地下管线及其附属设施是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。各管线行业主管部门和权属单位应建立完善专业管线信息系统，整合各行业和权属单位的管线信息数据，建立地下管线信息管理系统和动态管理更新机制，从而为城市地下空间利用和城市发展提供有力的技术支持。地下管网系统涵盖城市市政设施涉及到的各部门的数据，主要地下管网数据包括燃气、热力、给水、雨水、污水、电力、路灯和通讯信息等。

地下管网系统可对不同管网信息进行统一管理，赋予其不同的属性，并在同一系统下对各类管网进行区分和关联，从而科学、统筹地管理整个城市地下空间。

1.2 数据更新与维护

地下管网系统需要长期进行管理工作，因此，保证系统数据的即时更新、维护系统数据的时效性是城市正常运行的基础。系统内各类管网的管理和维护部门应主动承担数据更新工作，及时提供竣工资料。由于测绘行业具有的特点，多采用CAD软件制作测绘图。因此，该系统应提供相应的数据转换接口，在更新职能部门测绘数据的同时将数据导入GIS系统，从而实现对城市管网数据库的动态更新和维护。

1.3 隐患排查

地下管网系统具备数据库管理和空间分析功能，可通过相应的拓扑检查、智能管理等系统主动排查管网现存在的问题。比如，对于地下管网系统中的给排水而言，应对水压、水体流量和流速等数据的监测，并对可能出现的管道爆裂等问题进行排查。如果已经存在管网问题，则可通过系统综合监测管网，并结合快速查询和空间分析，动态显示管网中受影响的部分，从而为城市地下管网的防灾减灾工作提供决策支持。

1.4 数据共享

智慧城市的主要功能之一便是通过网络实现城市数据的共享和信息流动。城市规划与市政建设需要公众参与，地下管网系统可通过WebGIS发布信息，公开地下管网数据。

2 地下管网系统的建立

2.1 开发环境

系统开发工具为VS2008、ArcEngine 9.3，数据库管理软件为Oracle，Web服务器为MS IIS，地图服务器为ArcIMS 9.3、ArcSDE 9.3。

2.2 系统的体系结构

系统体系结构一般采用较为常用的、标准的数据层、业务逻辑层和应用，如图1所示。

数据层存储、管理城市地下管网中的数据，包括地形、地质、行政区域的划分等方面的数据，具有数据录入、编辑、查询、检索和显示等功能；业务逻辑层通过GIS系统对空间数据进行存取、显示和操作；应用层可实现系统的网络化，满足市政系统内部管理和外部公众参与的需求。

2.3 地下管网系统数据库的建立

地下管网系统数据库的建立分为4步，即管网竣工验收、竣工测量、资料搜集和后期的数据更新维护等，如图2所示。

地下管网系统数据库基于Oracle，属于功能稳定的大型数据库管理系统，具备非常强大的应用开发能力，且能与ArcSDE交互，并能录入、管理地下管网系统所需的各类数据，存储各类别的索引对象，如表1所示。

此外，还应统一城市地下管网数据的分类标准、坐标系统和格式。

2.4 系统功能的实现

基于GIS技术的管网系统是对基于CAD的管网系统的一次跨时代的飞跃，在线路管理、图纸绘制、可视化操作、数据处理等方面均有较大的改进，并促进了测绘行业和市政工程的发展，为建设智慧城市提供了数据基础和系统构架基础。本文研究的城市地下管网系统具有可视化操作、管线定位查询、管线信息查询和数据统计等功能。从应用功能的角度看，该系统具有查询统计、事故抢修、隐患管理、应急抢救、城市管理信息发布等功能。

3 应注意的问题和改进方向

3.1 系统开发中应注意的问题

3.1.1 部门融合

目前，地下管网系统内部涉及多个职能部门，彼此分属不同的平台，且交流较少；在地下管网系统外部，地下管网与地面管理的职能部门更加缺乏沟通和交流。

3.1.2 数据保密

由于城市管网信息涉及国家机密，因此，在数据传输时，应注意对数据公开程度的把控，防止因机密数据泄露而造成损失。

3.1.3 数据的信息化程度

目前，各职能部门的技术能力参差不齐，但整体的管网数据仍以纸质版保存，数据的信息化程度较低，且技术人员的数量较少。此外，受建设年代的影响，部分管线的属性统计不完全，亟需补充测绘和调研。

3.2 系统的发展方向

在城市管网管理中引入GIS系统平台，是建设智慧城市的必然要求。目前，地下管网系统的建立已经取得了一定的成果，在各方面都起到了较大的作用，尤其是在数据管理、可视化显示和网络信息平台等方面的应用较为广泛。但在深度应用方面，尤其是在智能管网方面的进展较慢。未来，地下管网系统应提升数据和平台的安全性，并研发更多的智能化技术，从而为管道隐患预警、智能化管理、应急救助等方面提供技术支持。

4 结束语

综上所述，在城市管网管理中引入GIS技术是我国发展的必然趋势，相关技术人员应利用GIS技术建立实用、先进、高效和可靠的地下管网测绘系统，从而实现地下管网系统的现代化、智能化，促进测绘行业和市政工程的发展，满足城市管线管理人员和技术专业人员在规划设计、方案设计、施工图设计等不同阶段的技术需求。

参考文献

[1]李骞.基于GIS的城市综合管网信息系统设计与实现[D].青岛：山东科技大学，2014.

[2]高扬.基于GIS的城市综合地下管线三维信息系统的设计和实现[J].城市建设理论研究（电子版），2013（01）.

〔编辑：张思楠〕