杭州市燃?xì)猓瘓F(tuán)）有限公司 黃文劍

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織與維護(hù)

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一、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)概述

城市燃?xì)馊細(xì)夤芫W(wǎng)是一個(gè)城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是城市管線系統(tǒng)的重要組成部分。城市燃?xì)夤芫W(wǎng)包括高壓、次高壓、中壓和低壓等輸配管線及一些附屬設(shè)施，擔(dān)負(fù)著輸配燃?xì)獾氖姑?。同時(shí)，燃?xì)夤芫W(wǎng)布設(shè)的基礎(chǔ)資料，也是城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和管理的重要依據(jù)。

1.燃?xì)夤芫W(wǎng)的特點(diǎn)。城市燃?xì)夤芫W(wǎng)主要有以下特點(diǎn)。

（1）隱蔽性強(qiáng)。城市地下燃?xì)夤芫€大部分采用埋地敷設(shè)，只有在特殊地段采取土堤、架空等形式敷設(shè)。

（2）動(dòng)態(tài)變化。隨著城市建設(shè)的迅速擴(kuò)張，燃?xì)夤芫W(wǎng)本身建設(shè)也快速發(fā)展。同時(shí)，由于配合城市其他項(xiàng)目建設(shè)，燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的新增與拆遷改造并舉。

（3）與其他管線及建筑物相互影響。城市燃?xì)夤芫€與其他管線、建筑物，在設(shè)計(jì)、建設(shè)過(guò)程中互相影響、互相制約。為此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定了不同管線的最小凈距、標(biāo)高、跨越時(shí)的處理以及管線敷設(shè)時(shí)的走向關(guān)系等，以保證管網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行。

（4）用戶數(shù)量大。城市燃?xì)夤?yīng)關(guān)系到千家萬(wàn)戶，涉及重要工商企業(yè)等大宗用戶和城市居民等普通用戶的生產(chǎn)、生活，社會(huì)關(guān)注度極高。

2.我國(guó)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)管理現(xiàn)狀。目前，我國(guó)燃?xì)夤芫W(wǎng)管理滯后于城市發(fā)展，主要表現(xiàn)在：燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)單位主要依靠手工管理各種竣工資料檔案，當(dāng)某處發(fā)生事故時(shí)，主要依靠人工查閱圖紙、確定搶修方案。這種工作方式不僅工作量大、速度慢，而且缺乏準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

鑒于上述特點(diǎn)和現(xiàn)狀，急需建立一套完善的城市地下燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS系統(tǒng)，組織設(shè)計(jì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)管網(wǎng)變化情況（數(shù)量、空間分布、材質(zhì)等屬性變動(dòng)），及時(shí)修改、補(bǔ)充原數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，真實(shí)反映管線的現(xiàn)狀，使數(shù)據(jù)庫(kù)與真實(shí)情況保持一致。

二、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)組織

1.城市燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)組織理論。地下燃?xì)夤芫€可以抽象概括為點(diǎn)實(shí)體（如閥門(mén)、三通處、變徑點(diǎn)等處）和線實(shí)體。點(diǎn)實(shí)體在GIS中，除了具有空間坐標(biāo)（X，Y，Z）外，還具有描述點(diǎn)特性的一些屬性信息。一般情況下，點(diǎn)實(shí)體包含有一個(gè)能表示其特性的編碼、坐標(biāo)以及其他的相關(guān)屬性。線實(shí)體是由線元素組成的各種線性要素，由至少2個(gè)點(diǎn)（X，Y）坐標(biāo)來(lái)表示，同樣具有描述該線條特性的屬性信息。一般它有一個(gè)能表示其特性的編碼、坐標(biāo)串以及它的相關(guān)屬性。城市地下燃?xì)夤芫€GIS系統(tǒng)中的圖形數(shù)據(jù)主要是以“層”來(lái)存儲(chǔ)和組織的。為方便管理和使用，上面的元素描述也能夠滿足信息表達(dá)的要求。為此，在GIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般針對(duì)單類(lèi)實(shí)體進(jìn)行處理。對(duì)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，管線線段和特征點(diǎn)的聯(lián)系非常緊密，不僅僅是地理位置上的相互連接，還有屬性的相互關(guān)聯(lián)，因此需要將管線與管點(diǎn)分層設(shè)置，建立數(shù)據(jù)模型。

2.地下管線的空間數(shù)據(jù)模型。一個(gè)點(diǎn)實(shí)體（位置點(diǎn)）包括特征點(diǎn)和附屬物點(diǎn)。特征點(diǎn)有彎頭、三通、四通等，附屬物點(diǎn)有閥門(mén)井、電位測(cè)試樁、金屬軟管井等。按照管線段連接關(guān)系，以特征點(diǎn)和附屬點(diǎn)等為管線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)定義管線段。

3.地下燃?xì)夤芫€數(shù)據(jù)組織。地下管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)分為幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)以文件的形式存放，如采用SHP格式數(shù)據(jù)文件。通過(guò)數(shù)據(jù)組織分析方法得知，幾何數(shù)據(jù)是以“層”的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和組織（管線段和管點(diǎn)分層組織和存儲(chǔ)），屬性數(shù)據(jù)與幾何數(shù)據(jù)通過(guò)索引進(jìn)行關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)以種類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)，每一類(lèi)占用一個(gè)數(shù)據(jù)表。

4.地下燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)使用要求，設(shè)計(jì)若干個(gè)屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)。對(duì)象的屬性設(shè)計(jì)必須滿足管網(wǎng)維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)分析兩方面的需要，應(yīng)盡可能全面、詳細(xì)，如屬性項(xiàng)中管徑、材質(zhì)、壁厚等，就是搶修和維護(hù)替換工作中不可缺少的信息。此外，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，還要考慮管網(wǎng)中各對(duì)象的關(guān)系，以便后續(xù)分析時(shí)所用。

三、地下燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)變化與更新維護(hù)

1.地下管線變化類(lèi)型。城市地下燃?xì)夤芫€數(shù)據(jù)要素的研究是在管線的分段離散基礎(chǔ)上進(jìn)行的，可以把單個(gè)管線看作單個(gè)實(shí)體。單個(gè)實(shí)體的變化類(lèi)型可以分為：新增、滅失、改動(dòng)、替換。引起地下管線發(fā)生變化的事件主要有：屬性事件，這類(lèi)事件只對(duì)屬性進(jìn)行修改操作，比如將鑄鐵管材質(zhì)的管道更換為直縫鋼管管道；空間事件，這類(lèi)事件只對(duì)空間進(jìn)行各種操作，比如管線位置變動(dòng)；包含屬性事件和空間事件，這類(lèi)事件既改動(dòng)要素屬性又改動(dòng)要素空間。在地下管網(wǎng)中，由于空間事件發(fā)生而引起的變化類(lèi)型包括新增、滅失、改動(dòng)，由于屬性事件發(fā)生而引起的變化類(lèi)型主要是替換。

2.地下管線數(shù)據(jù)更新維護(hù)。地下燃?xì)夤芫W(wǎng)更新維護(hù)是以原有地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，針對(duì)管線位置、材質(zhì)、分布等的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并統(tǒng)計(jì)變化內(nèi)容，并用反映地下管網(wǎng)現(xiàn)狀的管線增量信息對(duì)初始的地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正、補(bǔ)充和更新，其目的是實(shí)現(xiàn)“隨時(shí)變更、隨時(shí)調(diào)查、隨時(shí)更新”。主要工作包括：確定操作事件和建立增量信息文件；設(shè)計(jì)操作算法，實(shí)現(xiàn)管點(diǎn)、管線段之間及拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)化重構(gòu)；完成歸檔和增量的地下管網(wǎng)要素自動(dòng)化及半自動(dòng)化更新等。

四、完善城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的建議

城市地下燃?xì)夤芫€系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的工程，特別是數(shù)據(jù)的采集、維護(hù)、更新，已經(jīng)成為城市燃?xì)獾叵鹿芫€管理的重要組成內(nèi)容。在完善燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS系統(tǒng)過(guò)程中，還有以下問(wèn)題需要研究：

1.管線的變化類(lèi)型不同，需要對(duì)變化類(lèi)型進(jìn)行細(xì)化。

2.為了能夠更加直觀地表達(dá)地下燃?xì)夤芫€，可以對(duì)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，實(shí)現(xiàn)地下管線的剖面分析等應(yīng)用分析。