浅谈GIS在城市供水中的应用

翟梓玮

[摘 要]随着城市建设的不断发展，供水管网设施管理日趨复杂，图形、文字资料越来越多，供水问题日益突出，如何将GIS技术应用到供水行业中，提高供水效率、降低成本需要认真思考。本文通过对GIS技术发展的概述，阐述GIS技术在我国城市供水行业的发展现状与应用。

[关键词]城市供水 GIS 信息化

中图分类号：TM461 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0258-01

1 概述

地下管网是城市的“生命线”。近年来，随着城市快速发展，一些地方由于地下管网管理水平和技术手段相对滞后，导致供水、排水、燃气、热力管线泄漏等安全事故时有发生，直接影响人民群众生命财产安全和城市运行安全。2014年7月～9月，济南二环西路修路，给水管道两个月内被挖爆三次，一次次停水给周围市民带来很大不便；2014年9月，广州自来水公司处理了48宗因人为破坏的爆管事故。同年，国务院办公厅印发了《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发〔2014〕27号），强调开展城市地下管线普查，建立地下管线综合管理信息系统，满足城市规划、建设、运行和应急等工作需要，保障城市运行安全。

地下管线管理是智慧城市建设的重要组成部分，而目前我国的地下管线管理信息化水平参差不齐，存在各种不同问题，利用信息化技术提升管理水平，实现真正的分析决策，建立共享服务，具有重大意义。

2 GIS技术发展概况

GIS（Geographic Information System，地理信息系统）可以被简单定义为获取、存储、检查、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统，主要由硬件、软件、人员和数据等部分组成，所以从本质来说，计算机技术的发展的确制约着GIS的发展，GIS始终是跟随计算机技术发展的脚步而发展的。目前GIS在国内外应用领域已相当广泛，不仅应用在传统的城市规划、土地利用、测绘、环境保护、减灾防灾，而且成为矿产资源调查、海洋资源调查与管理等各方面的重要工具。

GIS应用在我国起步较晚，虽然历史较短，但发展迅猛。我国GIS的发展可分为三个阶段。第一阶段主要经历了提出倡议、组建队伍、培训人才、组织个别实验研究等阶段。第二阶段完成了技术引进、数据规范和标准的研究、空间数据库的建立、数据处理和分析算法及应用软件的开发等环节，对GIS进行了理论探索和区域性的实验研究。第三个阶段进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室。目前，GIS正向着数据多维化、系统集成化、平台网络化和应用社会化的方向发展，包括InteroperableGIS（互操作地理信息系统）、WebGIS（网络地理信息系统）、ComGIS（面向对象和构件的地理信息系统）、EnbedGIS（嵌入式地理信息系统）和3DGIS（三维地理信息系统）。

3 GIS在供水行业中的功能

我国城市供水管网大部分采用直埋方式，由于历史原因，很多工程并没有竣工图留存下来，而且数据仍停留在纸质图纸的阶段，各种数据极其分散，没有统一的管理人员。管网巡检全靠老员工的“活地图”，具体位置靠推测，管道濒临破损边缘却无人知晓，第三方施工破坏供水管线的情况屡见不鲜。许多城市甚至找不出一个部门可以拿出城市综合地下管网图，普查后的数据得不到及时的更新，应用驱动力不足，系统基本被搁置，过几年再重复进行新的管网普查、建库，长此以往，城市综合地下管网仍是乱象丛生。

GIS系统最重要的组成部分是GIS数据，保证GIS数据的现势性是关键。GIS系统管理的数据主要分为两大类，一类是管网设备的地理信息，另一类是管网设备的属性信息。管网数据的处理流程如图1所示。

对供水行业来说，GIS的功能主要体现在以下几方面：

*管网的查询、统计和分析。除了可以查看地下管线的空间分布情况外，还可以根据需要按自定义条件查询管网信息，并且查询结果可储存为统计报表。

*管网编辑、自动捕捉。通过编辑工具栏，可以对管线和阀门、水表等进行任何形式的增加、删除、修改等编辑工作；自动捕捉功能则可以非常高效及准确地完成编辑。

*电子地图维护管理。通过与CAD互相转换，可以将GIS数据导出CAD进行规划设计，还可以将CAD竣工图导入到GIS系统中，节省录入时间，提高录入准确度。

*管网基础资料维护管理。对供水管网的拓展延伸、废弃、维修保养等信息，通过查询、输入、合并、编辑等操作加入到已建立的供水管网地理信息系统中，对其他资料进行动态管理。

*爆管分析。出现爆管事故后可及时查询优先关阀方案和候选关阀方案，提供准确的停水信息，将爆管对居民生活的影响降至最低。

*阀门状态管理。阀门的开关状态影响到供水管道的水流走向以及分区计量的准确性，用户根据阀门实际状态调整系统中阀门的状态记录，每次操作都会有日志记录，防止出现误操作。

*优化调度。对整个城市的输配水系统进行全面监测，可以与SCADA系统和供水管网水力模型相结合，合理地调度泵站的流量与压力，分配不同区域的供水量等。

*供水管网水力模型。在整个供水管网数据完善的前提下，通过水力模型可以计算各节点的水压、水管的流速、水流的阻力等参数，确定最优的泵站加压方案，让调度人员实时了解各区域的供水情况，进行相应的调度。

4 展望

供水GIS系统可以显著提高水司的工作效率，产生巨大的社会、经济效益。GIS应用于供水行业所产生的功效远不止于此，就GIS本身而言，对空间数据的管理只是最基本的功能，GIS的空间分析、网络分析还可用于管道施工、管网维修预案和管网事故抢修决策等方面，从中选择最优方案，避免管理和决策的失误。比如在管网建设施工中，利用GIS的Buffer（缓冲区）模型，对将要敷设的管道进行缓冲区分析，并将计算出的缓冲区与数字高程模型选加，计算其工程土方量。或者在管网事故紧急抢修时，采用GIS与GPS相结合，一方面通过GPS准确获取抢修车的地理位置，通过最短路径分析出最优行车路线，另一方面利用关阀分析，快速分析事故的影响程度和范围，以便调度管网有关设施，确保供水服务质量。

因此，GIS在供水系统中的应用不能仅仅作为一个图形库和数据库，还应该利用GIS分析、模拟与预测，与专业理论方法相结合，进行深度开发，为管网规划设计、建设施工、各种运行状态下的优化调度以及事故抢修等提供决策支持，争取从“数字水务”进化为真正的“智慧水务”。

参考文献

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