浅谈供水管网gis项目建设和应用 14页

'浅谈供水管网GIS项目建设和应用　　【摘要】本文主要对GIS系统的建立与应用进行了分析与阐述，并整理了而一些实例来分析如何在生产实践中利用GIS来提高供水管理的管理，最后展望了GIS在供水行业的应用前景和发展方向。【关键词】GIS；管网管理；供水管网；应用中图分类号：TU731.5文献标识码：A文章编号：概述随着城市化的发展和城市地下管线系统日益庞大，城市地下管线传统管理模式已不能满足城市和人民生活发展的需要，运用地理信息系统（GIS）来实现地下管线信息的输入、存储、查询、检索、处理、分析、显示、快速定位等功能已发展成必然趋势。尽管随着信息化进程的不断加速和加深，GIS已经逐步进入并应用于自来水领域，然而能够因地制宜、高效地把GIS建立完善，并合理有效利用的单位却不多见，没有完全体现GIS技术在供水管网管理方面的作用。本文以各自来水公司需要建立科学准确的GIS系统为出发点，对如何建设在实际生产中真正发挥作用的GIS系统做详细的描述，着重分析了如何在生产实践中利用GIS来提高供水管网的管理，并整理了一些实例与大家分享。GIS项目的建立14 2.1项目建设的意义随着经济的发展、城市规模的扩大和现代化程度的不断提高，很多自来水公司供水管网也越来越庞大，管网纵横交错，由于各种原因，很多管线资料不清，甚至只能凭借当时施工人员的记忆去寻找，造成诸多管理不便，同时，有些自来水公司对管网的管理还依然停留在半手工管理、半计算机管理的状态，以上这些借助图纸来管理供水管网资料的情况已越来越难以满足目前自来水实际工作的需要，因此，对自来水公司的供水管网进行探查，建立GIS系统，一方面可以全面准确地掌握所有供水管网的各种情况，获取详细的资料，并通过探测建立起供水管网的各种属性数据库，为实现供水管网的计算机管理打下坚实的基础。另一方面，通过建立GIS系统，对区域内供水管网资料进行详细探测并使用计算机技术和地理信息系统技术来对供水管网进行管理、设计及事故处理，不仅能提高工作效率，而且也能提高信息化水平，使公司的整体管理水平上升到一个新的台阶。建立供水管网GIS系统，对管网进行详查、探测，利用地理信息系统来管理供水管网具有以下意义：14 全面掌握供水管网的具体敷设情况，摸清管网的长度、管径、材质，以及相关管件（阀门、消防栓等）的信息；高效地管理、保存完整图形数据；有效的提高日常查询检索速度；充分利用计算机进行方便快捷的日常事务处理；运用计算机进行灵活的管网设计；保证信息可靠存储、方便更新；提供多样准确的输出；实现数据的共享和Internet发布。2.2制定项目目标在明确了建立供水管网GIS的意义之后，需要制定建立GIS项目的目标，明确系统建立起来后的功能作用。GIS项目需达到如下目标：2.2.1实现供水管网的现状管理，为供水管网的规划设计、施工管理提供全面、准确的基础资料。2.2.2实现供水管网的动态数据更新。系统通过处理各种形式的成果数据，如外业探测数据，竣工图资料等，建立高精度、高可靠性的数据库，并及时将变更以后的数据补充到数据库中。2.2.3提供地下供水管网及相关资料的查询、统计以及各种输出，实现任意断面查询、网络分析，管线工程辅助设计等复杂的具有空间决策支持的分析与设计功能。2.2.4建立供水管网数据管理中心，搭建管网数据交换服务平台，使公司各部门之间实现数据共享，提供多层次、多元化的信息服务，推动全公司管网现代化管理与应用。2.2.5提供对管网改造、设计、施工等工程信息及管网的设计图、施工图、竣工图和材料统计表的管理功能。为用户控制工程施工进度提供依据。2.3制定项目计划14 根据GIS项目的总体目标和各部门的责任分配，然后制定详细的工作计划，该计划可将每项行动措施具体到个人，即谁负责实现某个目标和开展某项行动，并通过完成该目标和阶段性成果来达到预期效果，这样才能增强行动计划的可操作性，最终确保实现GIS项目的既定目标。在规定时间内完成供水管网地理信息系统的开发及完善。工作计划需要制定详细的软硬件的建立时间进度表、个人的工作职责表、项目的总体进展、测试以及问题反馈等信息列表，以方便在整个项目的建设期间能有效的反应各项工作的开展情况，也有利于项目的跟踪、调整以及管理。制定科学可行的工作计划对GIS项目建设的工作起到了良好的先导作用。2.4执行项目要建立一个科学、准确、数据全面的供水管网GIS系统，在项目的实施过程中，需要根据编制的可行性计划执行项目，招募、组织和建设GIS项目团队，并根据计划时间表与个人职责开展工作。在整个GIS项目的实施过程中，基本分为两大部分来进行，一是软件系统的开发，一是供水管网的数据探测。下文就GIS软件系统开发以及数据探测的关键内容进行简述。2.4.1软件系统的开发GIS软件系统实施主要包括六个方面的工作：需求分析、系统开发、测试、培训、试运行及最终验收。14 (1)需求分析一般情况下，先对目前公司实际情况进行调查研究，确认各部门组织结构情况、数据的情况、已有的软硬件环境，确定构建系统所需要的软硬件设施以及系统需求，并根据各部门组织的需求确定系统的各种功能模块。例如系统主要在管网管理部、工程部及客服部进行使用，而管网管理部门会使用系统的绝大数功能模块；工程部会使用系统的事故处理、管网设计等模块；客服部会使用到系统的查询分析，WEBGIS模块等。除以上一般情况下的需求分析外，在软件开发之前，自来水公司的GIS工作人员可对公司实际业务进行系统需求专项调研，提出一些根据自身公司情况而定制的特别需求功能。在此基础上，可与软件开发商进行需求的实地考察，经过多次的沟通协商来却确认自来水公司GIS系统的全部需求，并由软件开发商的技术人员负责撰写《软件需求规格说明书》。(2）系统开发软件开发商根据《软件需求规格说明书》和自来水公司实际需求完成软件基本功能模块的开发，在开发期间，软件开发商可以月报形式将开发进度及存在的问题等情况汇报自来水公司，自来水公司就相关问题提出意见或建议。(3)系统测试14 系统开发过程中，可要求软件开发商将每一阶段开发成果递交自来水公司，自来水公司即组织GIS技术人员对系统进行功能测试，发现问题及时汇报，开发人员及时修改。系统完成以后，进行集中测试。(4)系统安装调试系统测试通过后，搭建好系统环境，进行系统的安装调试，确保系统测试中所有的问题得以解决，并且功能要求达到系统的建立目标。(5）系统操作培训在安装调试期间，安排相关培训工作。主要培训内容包括：系统功能的培训；系统运行维护培训；数据库管理培训；图形、属性数据更新培训；权限设置与管理培训；数据录入培训等(6）系统试运行对系统进行试运行，及时收集发现的问题，对系统进行进一步的完善。(7）系统验收14 系统试运行一段时间后，组织系统验收。验收可安排如下：系统在数据加载并调试完成后，向甲方进行初验；乙方将在初验之前提交详细测试方案给甲方，经甲方确认后共同参与测试；试运行测试通过后，乙方将向甲方提交相关技术文件，在甲方认为符合初验条件下，开始对系统进行试运行。试运行为期3个月；试运行期间，乙方逐步将维护所需文档、工具等提交给甲方；试运行期满后，乙方以书面形式向甲方提出进行系统终验的要求，并提交试运行期间系统出现的问题及其解决方案的记录文档；系统终验合格后，由甲方签署终验合格证明书。　　2.4.2管网数据探测自来水公司供水管网GIS系统的建设，在软件开发起来后，数据的采集与录入工作将是工作的重点，如何建立起科学有效的GIS项目，除了功能齐全并实用的GIS软件系统外，还需要准确全面的管网数据。下面就供水管网数据的探测进行简要论述。(1）管网普查团队根据每家自来水公司的实际情况，供水管网的普查工作可组建外业探测队伍自行普查，也可聘请有专业水平的外业探测公司进行普查，但是为了长远考虑，组建一支属于自来水公司的外业探测队伍是GIS系统维护管理必不可少的部分。(2）设备资源配置14 组建好外业探测队伍后，需要给探测队伍配置管网探测所需要的各种设备，目前市面上形形式式的管网探测设备层出不穷，但是选取科学有效的的探测设备也是关键的一部分，为以后探测队伍进行长期的外业探测工作提供有效的工作工具。探测设备必须具备两个条件：准确，快速。(3）数据验收与入库为了控制管网数据普查的进度和质量，针对各个区域普查的阶段性成果按批次进行了审查和修改，主要采取核对竣工图，老员工会审和现场开挖等手段来查明各种管径、管材错误以及漏管、连接、位置偏差等，然后将最终的普查成果上传数据库。需要注意的是：在对交由第三方检测的管网数据，验收则需要注意方式方法，确保最终成果的可靠性，此类的数据验收主要针对路面状况和管网连接关系复杂或地形图和竣工图缺失的难以确定的旧区管网，抽样选取管点进行开挖测量。抽样原则为样点尽可能涵盖各类管径、管材、路面状况和各类型管点，以确保开挖效果和代表性。2.5监控项目在整个项目的建设期间，需要建立项目监控、汇报系统，将建设期间的问题上报，并且基于计划监控项目进展，根据实际情况及时修订项目计划，这些工作都关系到项目最终结果的好坏，也是确保项目顺利进行的有力手段。2.6项目收尾项目最后，安装GIS系统，导入外业探测可交付成果，完成GIS项目的各种管理或者规范文档，完成项目后评价，发布最终项目报告。GIS系统的应用14 GIS系统建立后，系统功能模块比较多，那么应用范围也相应的较广，但是应用效果却不见得非常的理想，怎么发挥其功能特性，怎么将一个庞大的GIS系统运用起来为自来水公司的日常管理提供帮助，并能达到既定目标的作用则是当前每家自来水公司管理人员该思考的问题。本文就几个重要的GIS系统应用的实例进行分析，希望通过这些分析能给同行在GIS系统的应用领域上有所帮助，下文的实例都是运用中地的MapGIS软件以及作者所在单位的数据进行分析的。3.1爆管维修管理通过“爆管维修管理”功能，将爆管维修的信息逐一录入到GIS系统中，可以按照筛选条件或者区域查询统计管网维修的情况，及早发现问题并改造，这个功能的应用对自来水公司降低管网漏损，提高管网效率和优化管网资产有着积极的意义。14 图3-1-1展示了“爆管维修管理”功能的录入界面，其中维修人员只需要单击爆管处，爆管的录入菜单则会自动弹出，并自动捕捉爆管点的相关管段信息，如爆管点坐标、管径、管材、录入日期时间等，其他字段则由维修人员根据维修情况如实填写。其中，为了尽量避免输入错误和提高录入效率，录入界面多采用下拉菜单进行选择，部分字段可以根据实际情况进行多选，如爆管类型、损坏原因、维修人员等。另外，爆管日期、时间和修复日期、时间的记录是为了反映和统计维修工作的响应时间和效率，以及用于研究和分析爆管期，“维修耗时”字段则会自动根据输入的日期和时间计算维修时间，用于评估客户服务质量。自来水公司的管网更新改造计划可依据该功能对该年或往年的维修记录情况按维修管段的管径、管材、原因、状态、维修频率、位置、区域、爆管时间等进行统计和分析（如图3-1-2：爆管维修统计分析），从而确定如何将有限的管网改造资金投入到最应该改造的管网，最大程度的优化了管网资产，提高其运行效率，同时最恰当的管网改造计划也减轻了维修人员对老旧管网频繁的维修负担，促进了工作效率的提高，优化了资源配置。图3-1-1：爆管维修录入界面图3-1-2：爆管维修统计分析3.2分区计量管理14 分区装表计量是产销差管理最为传统但却最行之有效的手段之一，至今仍被沿用，特别适合于枝状管网的漏损监控以及噪音法等现代测漏方法难以进行的非金属管网的漏水监控，有助于缩小测漏范围，进而可以有针对性地查找和定位漏点，提高测漏效率。然而，由于总表与分表的水量核对工作较为繁琐，特别是一座城市存在较多分区时，更是带来了管理上的困难，以传统的抄表管理模式和营业收费系统数据库进行管理效率不高，特别是当关联水表数量或信息发生变化时，总表与分表的关联关系往往得不到及时更新，造成统计上的错误。利用GIS在空间上对客户水表的管理，将物理接水点以一对一或一对多的形式与客户水表挂接，并通过客户唯一ID-客户编号与客户信息数据库关联，实现数据的更新和信息的读取以及客户与管网图形的互动查询。GIS中客户水表的所有信息都可以通过任意多边形进行空间统计计算，快速检索与分区总表挂接的分表，既可以图形的方式突出显示关联水表，让人一目了然，还可以以报表的形式统计分表用水量，如图3-2-1所示。再通过比对分区总表GSM监控系统的总水量数据，即可实现校对，分析出该区域的产销差水平，以便部署下一步行动。利用GIS管理分区产销差，不但大大降低了管理工作量，提高了工作效率，而且在数据分析方面准确可靠，取得了很好的效果，然而，要实现多级分区计量管理，首先要求GIS具有完善的客户水表信息，即空间上准确的物理坐标和拓扑关系，以及实现GIS与营业收费系统的客户数据共享。水表物理坐标可以通过GPS进行水表普查定位，而用水量等客户信息则需要客户数据库开放接口。图3-2-1：利用GIS进行分区计量管理3.3工程管理14 工程及工程资料的管理历来是各自来水公司管网管理的重点和难点，管理人员如何跟踪施工工程的进度和状态，如何实时了解各项工程的工程信息；设计人员如何更快捷高效地管理和查询设计与竣工资料；统计人员如何方便地统计年度各类管网安装工程的信息，这些都是自来水公司在管网工程管理中面临的诸多问题。因此，“工程管理功能”旨在整合相关部门的资料，实现工程及其资料信息的共享，提高工作效率。工程信息的收集与整理工作主要由设计和质检部门负责，数据的录入则由GIS系统管理员根据工程信息资料定期更新。该功能的使用界面如图3-3-1所示。在该功能模块投入使用后，设计人员的工作效率大大提高，查找竣工图的效率更是由原来的半小时至几小时缩减至几秒钟；方便的检索功能则简化了管理人员对各类工程状态与信息的及时了解；全面的统计功能使得各年度的管网工程统计变得简单易行。此外，由于与该工程管理模块相配套的《竣工图验收与管理标准》的实施，有力地促进了各部门间的协作，实现了资料的共享，规范了竣工资料的命名、归档与管理，使得竣工资料由原来的存放时间和地点随意、图纸错误率高、责任不明确转变为在规定期限内将电子图纸统一上传入库，不符合验收标准的图纸责令整改，从而提高了资料的时效性和准确性，同时也做到了责任明确。14 图3-3-1：工程管理模块4.展望供水管网地理信息系统是对地下管网进行计算机管理与辅助决策的大型软件系统。它利用先进的计算机网络技术、数据库技术及GIS技术，在建立管网基础信息库的基础上，紧密结合管网管理的业务流程，实现了管网管理的科学化和自动化。各管理部门利用综合管网信息系统进行地下管网管理，可以达到用户受益、职工受益、企业受益的三重目标，也有利于自然资源的保护和城市的可持续发展。14 目前部分公司的供水管网GIS系统在一定程度上实现了资源跨部门共享，资产得到了进一步的优化，资源也得到了更合理的分配，取得了较好的经济效益。然而，随着自来水公司业务的迅速发展，如何将日趋庞大和复杂的日常管理数据有效的储存与管理，如何将公司的营业收费系统、呼叫中心、管网调度实时监控系统与GIS有机的整合到一起，既保障系统安全，又实现数据分享，实现跨部门、多业务的共享管理模式，是诸多自来水公司未来需要考虑的诸多方面。此外，随着办公自动化技术、WebGIS技术、嵌入式GIS技术和服务器无人职守技术、3G网络技术等新兴技术以及内置GPS芯片的智能终端设备的不断发展和完善，衍生出了诸如巡检系统等新型GIS应用领域，为市政管网的巡检、监控、维修、养护一体化提供了解决方案，实现了真正意义上的无纸化管理，有助于降低巡检、维修等外勤工作管理成本，加快巡检、维修、养护工作的处理速度，提高企业信息化水平。功能的创新与应用是以准确、翔实的管网数据为依托的，没有完善的实时更新数据，GIS只是供人观赏的“花瓶”，再完美的功能也得不到全面的体现。因此，在不断完善GIS功能的同时，应该注重数据的收集、校核工作，特别是数据的规范化管理。在GIS的应用方面，其使用者应该包括各基层单位的普通员工，而不仅仅是办公室内的管理人员，GIS应用的程度和发挥的作用不但与GIS数据和功能的好坏有关，更取决于自来水公司在工作流程方面的改革和创新，只有打破不合时宜的管理模式，把GIS融入到工作流程中，才能把GIS真正用好，GIS也才能真正地服务于公司的日常管理。14'