浅谈张家口市城市管网地理信息系统的开发

摘要:伴随着我国各城市的迅速发展,城市排水管网正在经历着迅速扩张和大规模改造,其运行效果和管理水平面临着更高的要求。这与我国目前基础设施资料不全、信息收集手段不力、管理手段相对落后的现状相矛盾。地理信息系统具有很强的数据管理和分析功能,并可作为管网模型、水质监测等系统的数据交换平台,是提高城市排水管网管理水平的有效技术手段。

关键词:城市排水管网;地理信息系统;需求分析;关系型数据库;功能设计;市政工程

中图分类号:P208文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0044-02

随着我国经济建设的高速发展,城市基础设施建设和改造速度的加快,人口规模的不断扩大,城市排水设施也越来越庞大,从而对城市排水管网的规划建设、信息管理及应急抢修等提出了更高的要求。而现行的城市排水管理由于管理手段、管理方式的陈旧,存在资料利用率低、信息传输渠道老化、查询检索速度缓慢等问题,难以满足管理工作日益繁重的现实要求。无法为决策者提供及时、准确的信息,也无法实现对废水排放的有效监管,造成了严重的污染。提高排水企业的管理水平,已成为排水行业的共识。为了利用先进的计算机技术和理念,实现排水管网的数字化管理,建立一种全新的现代化排水企业信息管理模式,显得尤为重要。在市政设施大量快速更新的情况下,如何建立一套健全的监管与高效的管理体系,摆脱传统靠图纸管理繁多的信息的方式,提出了该课题。

根据城市排水管网日常管理的需要,和地理信息系统的功能特点,城市排水管网地理信息系统既要具有地理信息系统共有的数据格式转化、图形管理、数据检索等基本功能,又应具备生成管理图表、特殊空间分析等功能,以满足管理工作的需要。本文对城市排水管网地理信息系统软件进行功能分析,提出软件需满足的功能和性能设计目标和设计原则,进而提出了软件应采取的开发方式和体系结构;在此基础上,论文研究了软件的管理对象及数据的分类,数据的组织和管理,以及软件作为专业的管理工具所应具备的功能目标和实现方案,并通过分析城市排水管网的结构、运行特点和影响因素,总结出软件数据管理的要素及其特点和相互关系;在数据组织和管理上,采用关系型数据库,结合对象按类型分图层、编码的方法组织数据,讨论了软件的检索优化机制和数据安全机制;在软件功能设计方面,根据管理工作的需要,提出了软件各项功能设计和实现方法。 本文通过张家口市排水管网地理信息管理系统开发案例,介绍了所开发软件的应用经验。该软件系统在实际运行过程中,从经济效益和技术水平上能满足城市排水管网管理工作的需要。

一、城市排水管理信息化的要求与意义

(一)搭建信息交换与共享平台,实现行业内信息共享

信息交换与共享平台是信息共享的基础,除了主要的网络体系搭建之外,基础数据库构建则是重中之重。GIS 技术可以提供行业内以地理空间为基础的信息共享平台,使行业内各种不同设施相关信息统一在地理空间位置之上,保证统一的调度、规划与决策。

(二)分级分层建立相应的应用管理系统

实现排水行业信息化,管理部门将要求能够及时、准确、全面地掌握相关信息,以研究现状,指导和规范行业管理,因此需要分级分层建立相应的应用管理系统。应用管理系统搭建首先是强调面向业务管理的需要。纵向以管理条线为主,与业务过程紧密结合,形成从基层到管理部门的一体化的管理系统,覆盖信息采集、管理决策、公众服务的全过程;横向着重于部门之间的信息共享和数据库的统一建立。

城市排水管理内容大多与地理空间信息有关,为了使应用管理系统具有直观图形化的功能,其开发将以GIS 为主要的工具。

(三)依托GIS 技术手段,借助水力学模型计算,优化排水管理决策

优化排水系统规划与设计,对排水系统进行科学的调度管理,是排水管理信息化的目的所在。地理空间数据库和排水网络模型建立为城市排水管理提供了良好的数字基础,GIS 强大的空间分析能力又为排水系统网络分析提供了可能,在水力学模型的支持下,可以对现有排水系统能力进行评价,预测积水的发生,分析污染排放起因,模拟调度方案,进而为城市排管理决策提供科学的依据和高层次的技术支持。

张家口市城市排水地理信息系统的开发以MapInfo Professional作为地理信息平台,嵌入Visual C++、SQL server等语言进行联合开发,其系统开发框架结构如下图所示:

本系统的设计思路是以张家口城区为中心建立图形信息及其相关属性信息之间的联系。系统以城区的地图为背景,通过对建筑户型图、道路图、管线平面图、设备平面图、文字说明等信息的综合处理,提供有关小区的介绍性文字资料和图片,同时反映其各种地理信息。其系统功能模块如下图所示:

数据库在排水管网管理系统中具有十分重要的地位,不仅数据是系统建设的先决条件,而且数据质量的优劣也将直接影响、决定系统建设的成败。根据城市排水设施日常管理和水力计算、模拟的需要,结合系统图形数据库的设计,建立了数据库。数据库把大量的数据按一定的模型组织起来,提供了存储、维护、检索数据的功能,使之可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息。数据库分为系统静态信息和动态模拟时的动态信息,利用SQL server 2000作为模型数据库存储和管理的平台。

二、结语

本项目研究通过结合张家口市排水管网地理信息系统的建设,在充分考虑中小城市特点和排水企业管理发展趋势的基础上,研制开发了包括软件系统和先进的管理理念组成的“张家口市城市排水地理信息系统”,研究总结如下:

1.根据排水管理部门信息化管理的特点与需要,运用VC6.0二次开发MapInfo、SQL server的方式,开发了小城镇排水设施地理信息管理系统。系统能够对排水设施进行科学化的预测、评估,为排水管理部门提供了一个信息化、专业化的管理平台。

2.通过收集纸质、电子版的地图,经过数字化、矢量化处理,将若干小幅地图无缝拼接成了张家口市城市电子地图,地图能够为张家口市综合管理,排水、给水、热力、燃气等市政部门提供城市电子地图。

3.研究了小城镇排水管网的图形结构与拓扑结构,并根据排水管网的专业特点,将排水管网的图形进行了科学的组织与分类,总结了排水管网GIS地图的获取途径与转换方法。

4.研究了构建小城镇排水管网信息管理系统所需的属性数据,设计了排水管网属性数据库。根据系统设计的各种功能与应用,设计了系统数据库中各个表的字段和各个表之间的关系。分析了各表中各个字段数据的来源、获取方式与转换方法。研究了图形数据与属性数据之间的链接方式与更新方式,建立了图形数据与属性数据之间的双向更新。

5.研究了基于GIS技术实现自动绘制排水管网横、纵剖面图所需的数据,研究了绘制横、纵剖面图的算法,实现了基于GIS技术自动绘制排水管网横、纵剖面图。

作者简介:马正强(1982-),男,张家口市鸿泽排水有限公司助理工程师,研究方向:城市管网地理信息系统。