佛山供水管网GIS系统的应用

佛山供水管网GIS系统的应用与发展--佛山市供水总公司前言对于一个自来水公司来说，地下管网的资产约占整个企业资产的50％左右（我司约为30％），面对这一笔埋在地下的巨大资产管理的难度又非常高。长久以来自来水公司的管理手段都是借助于纸质图纸，这些资料保管不易，查阅更难，更遑论资料的更新。甚至有些企业依靠于人脑的记忆，使大量珍贵的资料随时间而飘逝。幸而，随着信息技术的迅猛地发展，计算机成为供水管网电子化、数字化的重要利器，而随着GIS技术的日趋成熟、平台的日趋完善，供水行业建设一套管网GIS系统巳不是什么难事，所需要的只是决心、策略与时间。前言GIS是地理信息系统的简称，是将地球科学与属性数据相结合完成的一种大型的集成系统。GIS系统将普通管理信息系统（MIS）与矢量图形系统结合在一起，克服了MIS系统的局限性，大大提高了系统的直观性和可操作性，同时提供了MIS系统所不能解决的功能，如空间信息统计、计算等。而供水管网GIS更是GIS在供水行业中的专业应用，它最大的特色应该是密切配合管网的相关应用综合性的管理。所以说要建设一个供水管网GIS容易，而要建设一个好的供水管网GIS却不容易。一、佛山供水管网GIS系统建设概况佛山供水自1997年起步建设管网GIS，直至现在已经历9个年头了。这么多年佛山供水始终以十年磨一剑的精神，不断地精雕细刻，不断地创新开拓，丝毫一刻也不敢松懈。如果说我司在管网GIS果真有所作为的话，那只能归结为一句话：“苦心经营”。正因为如此，佛山供水的管网GIS系统未必是最好的，但却是最适合本公司的，是最大限度利用了GIS资源推动了公司管网管理工作的。以下是佛山供水在管网GIS建设方面走过的历程。建设周期时间进程1997年组织有关人员开始GIS系统的调研工作。1998年11月向专业公司购买GIS软件平台，与其合作进行二次开发,并向佛山市地理中心购买佛山市1:500的电子地图。1998年12月聘请管线探测单位开始外业探测工作。2000年7月组建公司内部管网探测队伍。同时组织人员普查了阀门、水表、消火栓等附属设施的属性数据。GIS管网室负责输入外业普查数据和竣工资料到GIS系统，由供水科专业人员校对竣工资料。2001年10月GIS软件平台系统通过公司验收。2001年12月外业普查数据已经全部输入系统数据库，GIS初期工作暂告一段落。公司组供水管网GIS系统了验收。GIS系统宣告初步建成。2002年历经五个年头的建设，系统进入正常运行、管理、更新阶段。2003年利用GIS系统的管网资源成功建立了管网水力模型建设概况建设概况建设策略策略之一：用户总表前管线及其相关设施全方位纳入系统佛山市供水总公司供水面积约100平方公里左右，管线总长（到用户总表前，含4分管）1200多公里，供水量日平均60余万立方米。由于规模相对较小，有利于一步到位建设一个完整的GIS系统，加之理念上意识到供水管网系统应将我司所有管网内的财产全部纳入管理，将所有相关资料全面录入GIS系统，所以除了把全部管线、阀门、消防栓等进行全面收集外，决定把总表级或独立用户的水表全部收到系统中。事实证明，由于采用了这样的建设策略，对后期应用的拓展起到了相当重要而有价值的作用。建设概况建设策略策略之二：确保基础资料的准确与全面系统的建设成败的关键在于管网数据的真实性、可靠性和完整性。因此，为了摸清管网的实际情况，我司聘请了管线探测单位对佛山市市区所有表前管进行了全面的普查，并组织人力将勘测获得的数据与管网室所存档案资料相互验证，并到现场抽样挖开地面进行核对。同时为了便于日后长期更新新管线及相关设施，我司成立了自己的勘测队伍，引进专业人才，采用商业化运作，以保证GIS系统资料与管网实际状况的同步。为了实现管网资料的完整性，还组织了公司相关部门如营业所、维修处普查了全部水表、阀门、消防栓等附属设施的属性数据。在建设期间共探测管线约1000公里，其中DN80厘米(包括DN80厘米)以上管线472公里。营业所普查水表51001个。维修处普查阀门9397个，消防栓1569个。策略之三：组织一支跨部门的协作管理团队供水管网GIS系统的管理工作不仅只是管网管理部门的事，使用该系统还牵涉到众多部门，每个使用部门在管网及设施方面各有相关的侧重点，因此如何利用各部门的专业特长及掌握的相关资源，形成一个协作管理团队是势在必行的。因此在系统建设的初期，我司就组建立了以专管副总经理为首、相关部门负责人及工作人员为成员的专责小组，形成共同商讨、相互配合、集中管理、分工协作的管理机制。直到今天这支协作管理团队依旧坚持定期与不定期的举行工作会议来解决协调与检查督促工作中的问题。不仅如此，还制定了相关制度，以保证GIS系统纳入有效管理的轨道。建设概况建设策略策略之四：建立严格的更新机制保障系统资料与管网实际的同步一个可靠的更新机制是保持GIS生命力的重要保障，我司在这方面倾注了大量的心力也取得了明显的的效果。系统建设伊始就制定了一系列资料更新的办法，在系统通过验收后更加注重更新工作。在2001年4月9日发布了《关于进一步加强非报建管线工程竣工资料管理工作的通知》，更在2004年7月1日发布了《GIS管线资料更新维护规程》。对其中涉及到的相关部门如供水科、迅建公司、维修处、工程公司、迅科公司、营业所、质监科等都规定了相应职责并制定了资料更新的流程和具体操作方法。建设概况建设策略建设资金到2001年底止，佛山市供水管网GIS系统总投资约396万元,其中在硬件方面初期投资约27万元，用于购置计算机、绘图仪、刻录机、打印机、数字化仪等；软件方面与专业公司合作开发供水管网综合信息管理系统软件，投资约40万元；购买佛山市1:500地形图投资150万元；外业探测投资约179万元硬件27万软件40万地形图150万外业探测179万建设概况二、供水管网GIS的实际应用这是供水管网GIS建设的初衷，系统建成后原先那种管理手段无论从保管、查阅、借用、更新各个管理环节都发生了更本的改变。信息化完全改变了管网资料管理的传统模式，步入了安全、高效、便捷的新时期。实际应用从根本上改变了管网资料的管理手段实际应用与供水CAD设计系统的接口供水管网GIS系统可以和我司的“供水管线CAD设计系统”建立数据接口，可以利用GIS系统数据做管线设计。由于施工后要作峻工测量最后才能更新GIS资料，因此从管理策略及设计的专业性考虑，我们不主张在GIS系统中直接进行管线设计，尽管系统可能提供了这样的功能。现在的做法是，设计员从GIS系统里将需要的地图和管网裁剪出来，转换成CAD的格式的文件，然后在供水管线CAD设计系统中设计安装管线和水表。实际应用管网抢修、施工的阀门管理在发生爆管或进行施工时，都需要进行阀门的开关管理，在以前很长一个历史时期内，都是靠人工记忆的方式进行操作，一旦忘记了管道相关的阀门或新来的员工，都将大大延迟阀门的开关操作，而导致影响抢修工作的及时性。有了供水管网GIS系统，阀门开关管理的工作将大为改善，摆脱了人为的影响，而快速准确地定位。实际应用因停水受影响用户的停水通知由于用户水表已录入供水管网GIS系统，而水表的详情资料又可以与营业收费系统动态链接，所以使得这项功能得以实现。这项功能是与管网抢修、施工的阀门管理功能相关联的，无论爆管或施工都会影响相关的用户，及时通知这些用户尤其是大用户以减少他们的经济损失是至关重要的。实际应用营业所维修拆装水表的路标如前所述，由于水表资料的录入，GIS系统在营业所也得到了很好的应用，水表维修、拆装班组，可按图索骥，进行水表定位。这尤其适用于新员工，可有效缩短他们熟悉期，而一改往昔以老带新满街跑的方式。实际应用调度监测系统测压点压力的实时查询公司现有三十二个测压点，通过动态链接的方式，在供水管网GIS系统中可以看到测压点的分布状况，可以查询到管网压力的实时数据。实际应用对建立管网水力模型的奠基作用供水管网GIS与供水管网水力模型的区别是作用对象不同，前者的对象是管道本身，而后者是管道中流动的自来水，水的压力、流量、流向等。而这些物理量是受到管道的约束的。所以两者关系非常紧密，一静一动，相依相存。所以只有当这两套系统都建立起来，才能对管网有一个全面充分的认识。一个粗放的供水管网水力模型也许不需要供水管网GIS支持，但一个精确度要求很高的水力模型如果没有供水管网GIS的支持建立的难度会更高，甚至不可能。但如果有了一个较完整的供水管网GIS系统情况就不一样了，通过数据共享的方式可以化费甚少的时间甚少的人力，再配合其它的一些测试工作就能快速完成管网建模工作。我司在建立供水管网GIS系统时化了数年时间，而管网建摸只化了不到半年的时间，根本原因就是因为有了供水管网GIS系统作奠基。这两套系统协同发挥着各自的优势，在我公司生产和管理方面产生着重要作用。实际应用对建立管网水力模型的奠基作用三、供水管网GIS系统实现动态管理进行增值开发的思考动态管理、增值开发正如前述，供水管网GIS是GIS在供水行业中的专业应用，既然是专业，那么需要在专业应用方面下足功夫。但一般GIS开发商在供水专业方面不可能有什么深刻的了解，用户提出多少就做多少，做出来也是一般化，不系统、不深入。那么作为应用者应该发挥专业优势，对GIS系统的专业应用方面做出一系列的规划，使GIS开发商可以循着这条思路开发出相关的应用。当然如果有条件有能力，也可藉助GIS系统二次开发平台自主进行增值开发。由静态管理向动态管理转化现有的供水管网GIS基本上是一种静态模式，所有管道及有关设施的资料只保存最后一次修改的资料，对历史变迁，对设施的使用、维护状况没有记录，对一些数据缺乏综合分析的支持。因此应该对系统做一些改造，增加系统的动态性和可追溯性，充分体现出GIS在专业方面的应用，使资源的效益得到淋漓尽改的发挥。动态管理、增值开发实现相关业务应用的一站式服务实际上对GIS系统的应用扩展可以通过两个途径来实现，一是仅从数据库数据共享的层面上另行开发各种应用系统，二是作为GIS系统内部新增的功能进行扩充而实现一站式服务，两种途径各有优劣。也许根据需要可以混合使用这些手段。但从系统管理的角度，从数据安全性、一致性、完整性，从开发技术的难易度，从实际使用方便性等诸多方面综合考虑，以后者为宜。动态管理、增值开发可视化管理可视化是指充分利用GIS地图的空间信息展示平台，使扩展的功能与发生的分析产生现场感，产生空间分布的直观的视觉效果，因为一幅好的图往往胜过千言万语。动态管理、增值开发动态管理、增值开发一类是可以独立于GIS而自成系统的应用，并且也可能已经有相应的MIS系统。另一类是利用GIS系统平台开发新的的应用。可能扩展的应用具体说来大致有二大类：一类是可以独立于GIS而自成系统的应用，并且也可能已经有相应的MIS系统。这类MIS系统是基于文本的以表格为主要表达及管理方式的软件，由于它们于GIS系统相互独立，因此容易造成数据的不一致性、不对应性，同时这些MIS系统的数据由于没有空间特征，无法进行数据的空间关系的分析，当然更不能进行空间表达。而GIS系统目前在相关应用方面支持的只是简单的查询和统计，并未充分利用其空间信息的优势开发出深层次的综合分析的应用，而这些综合分析有赖于对给水技术专业及供水企业管理有深入的了解，同时要有一定的前瞻性。因此这一类的应用要充分利用两者的长短，互补互动。可以归入这一类的大致有以下几种：图档管理、资产管理、阀门管理、管道管理，停水信息发布（短信或语音）发布等。动态管理、增值开发第一类第二类，如：有专家正在研究通过大量的管网爆管数据数理统计的方法，测算某管段的爆管概率，并通过管道的环境条件及使用条件（如地质状况、气温变化、路面动荷载、管材及管龄、供水压力及流量等）的介入，开发出爆管预警系统，在GIS系统中醒目地显示出高危管段。当然这需要大量数据的的长期积累才有意义，所以通过系统的开发提供数据入口，随着时间的推移其效果可以慢显现出来。动态管理、增值开发爆管预警水量分布分析水量在管网中的空间分布对管网的规划研