20180722智慧水务资料包05智慧管网微信课供水GIS1

各位群友，大家晚上好，我是曾文，很高兴在这里跟大家一起交流，GIS在供水行业的应用，首先简单的做一下自我介绍，我是中国地质大学（即武汉地大）的教授，20多年来一直在从事地理信息系统的研究和开发的工作，其中特别是在地理信息系统平台的研发和供水行业的GIS方面做的比较多。在GIS技术平台方面，主要做MAPGIS的开发，国产的地理信息平台MAPGIS的开发，我是其中的骨干的开发人员。在供水行业的GIS的应用方面，我从95年就开始做这方面工作。在20年的时间里，做了很多的供水行业的GIS的系统工程包括绍兴、杭州、南京、合肥、苏州等等，算起来有130多加水司的GIS，都是我主持建设的。感谢窦总给我提供这样一个平台，来和大家交流和讨论。昨天窦总已经在微信群里把我们这次交流的提纲列出来了，我就按照窦总的安排来讲课，因为是第一次在微信群里讲课，对于我来讲也是一个新鲜事务，所以如果有说的不到的地方，还请大家原谅。首先讨论一下，什么是GIS。大家都知道，就是所谓的地理信息系统，如果用书面的话来说，是用于采集、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统，但是如果我用这么一段话给大家就算交代了这么一个概念的话，我们的窦总肯定是不满意的，因为窦总反复强调要通俗易懂，我试图用通俗的话来解释一下。大家可以简单直观地把地理信息系统看成是地图的应用，什么地方需要用到地图，那么就可以理解成地理信息系统，最简单的大家日常生活中的百度地图，高德地图，实际上都可以认为是GIS的应用，不只是这些地图系统，还包括运用这些地图系统提供服务的应用软件都属于GIS。比方说，大众点评、滴滴出行，这些都用到了地图，都可以看作是GIS应用系统。我们日常生活中可能接触到最多的是GIS大众化的应用，但是实际上GIS最早的应用，或者说最复杂的应用，其实不是大众化的应用，而是从规划、国土、市政这些领域延伸开来的。从发展历史上来讲，地理信息系统萌芽于20世纪60年代初的北美，从加拿大开始的一开始就是做加拿大的土地信息系统，同时有一些高校（如哈佛大学），也同时在做计算机图形与地图的结合，包括一些通用的制图软件包，还有一些空间的分析的模型和软件。GIS真正的大发展，应该是上个世纪的80年代，在世界范围内发展的比较快。主要还是用在国土规划，包括土地的管理、资源环境这些方面，在80年代末，就开始在市政信息化方面介入。GIS进入到我们国家也是在上个世纪80年代下半期的时候，从那时开始起步，到了1995前后，国产的GIS技术平台开始出现，当时包括GeoStar、MAPGIS这样一些基础开台开始出现并且在行业内开始使用。这时候国外的产品和国内的产品都开始在行业里面逐渐地推广和应用。刚才我实际上提到了两种GIS系统，也就是说GIS系统的两种区分。一种叫做GIS的基础软件，或者说GIS的平台软件，这种平台软件就是通用型的一种工具，如果做类比的话可以认为像操作系统和数据库这种类型的软件，不面向任何的应用领域，提供的地图的建库、图、管理、查询分析的通用型的工具。另一类的GIS软件系统就是所谓的GIS应用软件，或者说是GIS的专业软件，就是运用GIS平台软件提供的工具和开发手段，做二次开发形成的软件，是面向具体领域、行业或者部门特定的应用需求，把GIS的数据管理方法和分析方法运用到各个方面，比方说我们今天所探讨的供水行业。这种区分对于我们这种搞GIS建设的人来讲呢，还是比较重要的，因为你同时要考虑GIS平台和应用的功能的达成。所以关于第一个议题呢，什么是GIS，大家可以把它简单的理解为，凡是对于空间的的数据，跟位置相关的数据，进行图形化的管理、展示，并且面向世界上的地理现象也好，地理实体也好，它们的空间位置来进行分析的，这样的一种软件系统，叫做地理信息系统。我们进入到下一个主题，就是GIS有什么用，仔细的琢磨一下就不难发现，我们在这个世界上各种各样事物，很少能跟空间分离开来，有人说世界上的信息80%以上与空间相关，有人说几乎所有的信息都与空间相关，不管怎么说，大家都承认空间位置是事物共有的基本信息。所以作为地理信息的管理手段，GIS的应用必然是非常广泛的。我们刚才谈到了日常生活中的应用，比方说导航的应用、购物的应用、交通的应用（滴滴打车），这些都可以说必须用到地理信息系统，除了普通的市民，大众需要使用地图之外，各个专业也会使用到地理信息系统。这些专业如果简单罗列一下，就包括资源环境、交通电信、城市建设、能源。农业、测绘军事公安等等，都需要GIS。以城市规划管理这方面来讲，我们说规划编制、规划控制都是要用图形来表达的，不管是一书两政还是一书三政里面都有地图。在环境保护方面，比方说环境的评估、资源的循环利用、水体污染检测扩散的评估、大气和臭氧监测评估、地下水的保护、建设许可的评价、生态的区域分析等等。每一个都需要GIS的空间数据的管理和分析的功能。这些应用的方面，不仅仅是说空间的管理，也包含着对空间的分析。再以国土资源理理为例，大到全国的土地利用、耕地面积控制和土地荒漠化的治理、小到具体城市的用地管理、地价评估、地籍管理，这些都是国民经济的重要支撑体，也是经济决策的重要因素，这些土地上的这种区块或者是宗地的管理，包括现在比较热的不动产登记，都需要运用地理图形，都需要GIS。我们这里最为关心的一种应用领域，就是市政设施的管理，比方说供水、排水、燃气、热力、电力、通信，这样一些城市管线网都分布在城市的各个地方，显然需要用地图来进行有效的管理，特别这些设施经常处于地下，更加需要图形化管理。这些城市的管、线、网、沟、渠，和其他的城市的要素还不太一样，它的隐蔽性比较明显，覆盖在地下，并且数据量比较庞大，分布也很不均匀，更需要用图形化的方式来展示，当然不仅仅是展示那么简单，管道之间的相互关系，碰撞分析、安全保障等都需要GIS。所以我简单点来讲的话，GIS能起什么作用，第一个，它把空间中的要素和事件，发生什么事情，有哪些要素，不管是国土、设施、还是道路、交通，这些东西在空间上有空间分布性，所以把这些事件、要素管理起来；第二个，除了管理之外还要展示，就是用图形化的方式把这些事件，这些要素在屏幕上、手机上，在图纸上面，能够展示出来，还可以展示出来这些要素和事件的相互关系，特别是它们在空间上的相关性；第三个，还可以进行分析。我们现在经常讲大数据分析，实际上大数据分析呢，除了讲属性之间的关联性之外，这些事件、现象、要素也是可以通过空间分析的能力得到展示，比方说人口聚居的地方是哪些，经济的热点区域怎么划分，设施的聚集地在哪里，等等。就以我们供水行业来讲的话，最明显的一个例子就是管网的分布，管网上的管道和这个管件，还有附属设施，空间的分布和它们相互之间的连接关系和邻近关系，大家是最希望掌握的，除了这个之外呢，还有供水的分区，用户的分布、监测点的位置，都可以用GIS来管理。还有业务相关的一些要素或者一些事件，也是有很明显的空间特征，比方说，巡线，抄表、抢修、管网工程，这样一些事件或者是要素，都可以用GIS来管理。这些业务为什么要使用GIS呢，比方说巡线工在什么位置，是不是在管线上进行巡线，抢修在管网的什么地方，抢修的管网和阀门是什么关系，都是需要用地理位置来表达的。简单地说巡线养护，抢修维修、检漏降损、大修技改、生产调度、安全管理、市场营销、承诺服务，这些业务都和空间位置有密切关系，都需要借助GIS。在更宏观的角度来说，我们供水企业的综合调度，需要把基础设施的信息、动态的监测信息以及供水业务的信息，进行融合，来综合的应用，调配人力物力、水源能源，这样一些资源，这样综合的调度显然也离不开GIS的展示和分析。谈到这里就进入到这次交流的第三个主题：GIS在供水行业有什么作用。可以分成几个层次来讲，最明显的作用，就是水司最大的固定资产——管网的管理，因为在传统上来讲都是看不见，摸不着，资料都是在档案袋里，一个工程在一个档案袋里，那么用GIS就可以统一、可视化的管理。更进一步的呢，除了管网的资产和它的静态信息的管理之外，与管网相关的动态的信息也可以得到管理和展示。我们讲所谓的SCADA，一般有一个展示室，就是一个幕墙，把这些监测点在墙上展示出来。使用GIS，每一个监测点在什么地方，这个实时的监测数据是怎样变化的，如果发现了异常，这个异常在空间上依据管网分布的波动情况态势是什么样子的，都可以得到展示，而且可以依据空间的方法来绘制管网的流量分布和等压线图，这就是典型的GIS空间分析的能力的体现。第三个层次就是所谓的业务的应用，刚才讲了巡线、养护、抢修、检漏，工程、营销，服务，这些业务都可以使用GIS，就以巡线来讲，每个巡线工，任何时间在什么地方，有没有在预定线路上工作，所发现的事件问题在空间上是怎么分布的都可以看得很清楚。第四个层次，就是作为信息集成的工具和综合管理、综合调度、综合应急的平台来使用，可以依据空间位置，把我们传统上相对割列的一些管理调快，或者说把业务版块融合起来。为什么可以依赖GIS来进行信息的集成和业务的融合？说到根上，就是我刚才说的，几乎所有的信息都与空间位置相关，通过空间位置这样一个媒介，通过统一的地理参照，就可以把之前割裂的或者说不那么相关的事物，集成在一起。我们看到了GIS在供水行业能够起什么作用，能够应用到哪些场景里面，那么再进入到了下一个议题，就是供水企业建设GIS有哪些步骤。第一步就是水行业使用GIS最早的一个领域，就是供水管网的管理，简单的讲，就是把管网的档案图形化，在地图中展示出来，这是第一步，在这个步骤里面有两个要素，一个是基础地形，一个是管网的空间分布。城市的基础地形，或者通俗来讲就是底图，是城市里的道路、建筑物、水系这样一些要素。作为供水管网的管理，基础地形是必不可少的，而且需要的比例尺是比较大的，1：500，1：1000，最小的也要1：2000的。为此付出的代价，各个地方不太一样。有的地方用二三十万就可以拿到，有的地方需要上百万几百万来从规划、国土部门获取基础地形图。这是目前普遍性大家比较头疼的一个地方。随着国家测绘地理信息局的地理空间框架的实施，现在也有在线地图，这种服务模式来提供基础地形。对于管网来讲，也有不同的模式，比较普遍的是进行管网的普查，就是委托探测单位来做探测，把管网的坐标和埋深都获取出来，再结合内部的台账信息来补充它的属性信息，这是比较普遍的。有些地方由于经费原因，会直接使用存档的资料，就是把档案室里的工程档案进行手工的录入或者处理，最后形成数字化的管线图上到地理信息系统里面去。有些地方是把管线普查和档案数字化结合起来完成管线数字化。第二个步骤呢，就是把GIS系统作为一个展示的工具，把其他的信息化系统的数据接进来，比方接SCADA系统，流量，水位水质等等这样一些信息，都可以在地理信息系统上展现出来；还有把营业收费里用户信息，水表信息接入进来，把管网的信息展示出来，每个用户在什么位置，每个水表和管网是什么关系，在什么位置接入管网的，这些都可以在GIS中展示。有的是所有的用户都上到图上去，有的是通过接水点的点位来代表一群用户。第三个阶段就是在业务上来使用，就是把跟管网相关的一些业务，比方说巡线，抄表，抢修，检漏的一些业务，在GIS上面来运行。第四个阶段就是智慧水务，或者说智慧供水阶段，把数据集成，综合分析，辅助决策，运行调度，这些需求和GIS结合起来，在GIS中统一的执行和实施。这就是以GIS为基础的智慧水务的建设。下一个议题是我们做GIS要花多少钱，投资是怎么样的。我们来分几个步骤来讲，第一步，基础地形的采购或者服务购买，各个地方情况差异很大，有的几十万，上百万，甚至有因为太贵而拿不到的。比较现实的一个做法，或者比较聪明的做法，就是借助政府部门去打交道，因为水行业，总规是归属于一个政府部门（建设局，市政局，城管委），通过政府部门去协调，来取得一个合适的代价，比较典型的一个例子就是常州市的建设局就是用这种模式来做的。我们在常州做常州市政公用集成管理系统的时候，就是由常州建设局和国土局测绘院来协调，统一购买地形图，然后分发给下属的燃气，供水，排水，路灯等单位或企业，。由政府部门出面，会