GIS技术下高校基础设施管理系统 的建设与应用

杨丹丹 杜建会

摘 要：为了推进基础设施管理的信息化，采用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术，建设江南大学校园基础设施管理系统，对校园基础设施实行综合化、一体化管理。系统提供监理成图、数据入库、数据查询、分析、统计、异常预警等功能，实现实时、实地、实情地掌握设施现状，提升管理水平，以更高的标准、更好的手段和更有效的方法支撑教育事业协调发展。

关键词：基础设施；地理信息系统；数据分析

中圖分类号：G48 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2018）23-0058-03

一、引言

校园基础设施是为教学和生活等提供公共服务的物质工程设施，是学校正常运行和健康发展的物质基础，是学校安全与繁荣的根基。[1]当前，高校基础设施管理广泛采用传统的纸质档案管理方式，以图表、文字记录、工程移交资料为主。现场监管为不定期查看、现场处理、应急处置等，存在管理手段不先进、管理体制不健全等问题。[2]

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是管理和分析地理空间数据的交互式平台，是以地理信息采集为基础、以数据库作为数据存储和使用的数据源、以计算机为平台的全球空间分析即时技术。[3]其基础思想从测绘学和地理学演变而来，其中，作为其重要技术要素的计算机在历经技术革新后，使GIS技术逐渐由地籍数据库和土地信息系统互相融合的空间信息体系，发展成为具有较大规模的信息管理系统。[4]GIS的一大特点是能将研究要素直观展示在地图上，这一有别于传统图表的分析方式使其由最初的在地理环境、国土资源等领域的应用逐渐拓展到土地资源规划[5]、物流运输[6]、环境整治[7]等领域中。

将GIS与高校后勤管理工作融合，许多高校进行了一些实践，吴薇介绍了GIS应用于南京师范大学校园地下管线信息系统的情况；[8]孟凡钦[9]、容善华[10]提出了GIS在高校房屋管理中的应用。但存在着一些不足：①偏重地下管线数据的管理，缺少地上基础设施的信息，而地上信息是校园设施管理必不可少的组成部分；②单一功能的管理系统缺少信息交互，从而无法支持综合决策。因此，依托GIS技术建立一个统一的设施管理平台，在基础设施的运维层、管理层、战略决策层提供支撑，是具有现实意义的研究课题。

二、校园基础设施管理系统建设

1.总体目标与遵循的原则

校园基础设施数字化管理系统的总体目标是以地理信息系统为基础平台，形成多级管理网络。对复杂、多源的管线数据和空间设施数据进行规范化、数字化管理，保证数据的现势性、可用性，为校园规划、建设、管理提供信息资源和技术平台。其设计方案遵循的原则如下：

（1）标准化。在数据建库过程中，制定科学合理、切实可行、方便好用的技术标准与规范，促进数据生产、更新、分发、应用和共享。

（2）开放性。面向地理空间信息的发布、交换、更新和共享，能够方便地为各种应用系统提供动态信息支持。

（3）先进性在开发平台选用及体系构建上体现国际最新技术，不仅是现阶段成熟的先进产品，而且是国际同类产品的主流，符合今后的发展方向。

（4）可扩展性。项目建设要充分考虑将来的扩充，在原系统中增加功能模块或扩充数据库结构等，不会对原系统作较大的改动，最大限度地保护已有的数据资源、保证系统稳定运行。同时，在设计时还要考虑预留扩充接口，以适应新类型的图形数据和属性数据的管理要求，以及未来应用平台和业务系统对基础设施数据库应用的要求。

2.系统建设

江南大学校园基础设施数字化管理系统的建设由三部分组成。

（1）数据标准建设

对数据的管理需要以数据标准的建立为前提。在参考已有的国家、行业和地方的标准、规范与规程的基础上，结合实际管理需求，制定出数据标准——《江南大学地下管线信息数据标准》、《江南大学基础设施数据标准》。

（2）数据探测与建库

数据是系统的灵魂，准确性与完备性兼具。数据的探测采用内业外业一体化工艺流程，以电磁法、电磁波法为技术手段，具体探测对象为全校3250亩地上与地下空间。探测工作包括：①探测各类管线（包括给水、排水、燃气、强电、弱电、通讯等）的走向、埋深、材质、管径、闸阀井、表及特征点（包括起点、终点、分支点、转折点等）的坐标。②绘制1：500校园电子地形图。③采集整理基础设施数据。测得水电气等16类地下管线578公里。整理得到基础设施数据：路灯5426只、电梯62台、变电所32座、水泵房（站）11座、道路33条、长度25公里、桥梁33座、水域416.7亩、绿地1280亩、停车场26207平方米。完成给水、排水、燃气、路灯、供电、通讯等各类铭牌、标志桩安装11453个。探测的同时聘请有相似项目经历的监理单位对探测任务履行、探测作业及探测成果的全过程监理。最终形成的地形及管线综合分布图形数据库成果作为平台的数据源。

（3）平台建设

平台建设采用Oracle结合ArcSDE存储和管理基础设施空间数据，以ARCGIS作为图形平台，采用C/S（Client/Server）、B/S（Browser/Server）混合模式。系统基于目前国际上先进的SOA（Service-Oriented Architecture）架构进行搭建，保证后期的扩展能力。[11]实现了监理成图系统、综合应用系统、Web端展示系统三大子系统（见图1）。

监理成图子系统。通过对数据在入库前进行数据检查和数据成图后的图面检查，确保入库数据的准确性。

综合应用子系统。采用C/S架构，主要用于实现两个目标：管理基础设施数据库，实现基础设施信息的查询、统计、分析、编辑、输出、更新以及备份与恢复等功能。

Web端展示子系统。采用B/S架构，主要对基础设施数据进行查询统计及应用分析。包括基础设施数据的信息查询、数据统计、空间分析、应急分析等模块。

三、实施效果

1.良性的设施信息交互机制

系统的建设是江南大学后勤保障系统“条指导、块管理，条块结合[12]”模式的探索与实践。以往“块”上的后勤管理处各中心调取各类设施基础图纸及台账资料时，需要求助于条线部门，效率较低；部分陈旧的设施资料存在缺失或準确度较低等问题，给查找、维护带来困难。由条线部门牵头建设的基础设施管理系统综合了各中心相关的设施数据，“块”上的后勤管理处各中心在参加系统使用方法的培训后，只要通过登录系统动动手指就能实现信息的查阅，并能实现断面分析、爆管分析等决策支持功能，在提高调取速度的同时也提高了信息结果的实用度，从而保证维修施工项目更好更快地完成。

2.设施改造规划管理

立足于校园地图的基础设施查询统计功能，可实现设施台账资料的可视化，有助于合理测算设施改造工作量，从而制订资金支出计划。2016年，江南大学进行校园基础设施修缮及改造项目申报。申报过程中项目工作量的统计及申报经费的测算是关键问题。利用GIS系统，全面了解了全校路灯分布情况、各类不同区域路灯的数量情况、各类路灯的建设年代，综合上述设施现状再结合一定的策略形成了一套完整详实的路灯使用及更换中长期计划。目前路灯更新改造项目正在稳步推进，在师生中获得了好评。

3.设施运维的精细管理

校园内设施数量繁多且分散，给日常运行维护造成不便。每一个阀门井、路灯均张贴带有编号的铭牌，铭牌编号具有唯一性。报修时，报修人只要记录铭牌编号，维修人员即可在系统查询后准确定位，从而实现精准维修。另外，带有铭牌标记的现场设施也是一个重要的参照物，方便维修现场的管线定位。

电梯作为重要的垂直交通工具一旦发生困人故障，若处理不当会产生不可估量的损失。在对供电线路进行停电检修之前，可以对其进行供电应急分析，分析结果以地图标注形式显示出受其影响的电梯（见图2），直接点击标注位置查询电梯属性获取楼宇管理员联系方式，从而及时通知到楼宇管理人员做出提前关停电梯的处置，避免了在突然断电时的困人故障发生。

4.水文数据的实时监测管理

江南大学地处太湖流域，校区河网密布，以往雨季到来时校内低洼地带常有内涝发生。通过监测设备的安装与集成，实现了对校园内重点流域的水位实时在线监测，图3为实时水位显示及历史水位查询界面。安装于现场的监测仪表监测水位并上传至系统，当水位超过设定的阈值时，系统便会自动进行判断与处理，然后通过告警机制及时将信息以系统界面形式提示给运维及管理人员，以便提前做好准备及防范工作，保护学校资产不受影响，从而维护校园稳定秩序。

四、结束语

加强基础设施管理是高校工作的重点之一。江南大学以GIS技术为依托建立的基础设施数字化管理系统提高了学校基础设施信息化管理水平，促进学校精细化管理；保障学校设施管理高效率、高质量运转；为学校设施规划、建设、管理决策和紧急事故处理提供依据。

系统从2015年建成使用至今，也发现了不足：系统数据的现势性逐渐变差。系统数据的更新依赖外单位的测绘，而测绘周期为一年左右，当频繁的零星改造行为发生后，无法及时测绘做到数据的更新。未来可从制度建设与技术创新上同时入手进行改善。[13]

参考文献：

[1]曹吉鸣，缪莉莉.设施管理概论[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.4：1-3.

[2]吕厚均，王佳，姜守哲等.加强高校管线资产管理的探索与实践[J].实验技术与管理，2008（3）：8-12.

[3]郝滢洁，王瑞富，李洁等.校园地理信息系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2017（5）：44-46.

[4]王家耀，成毅，吴明光等.地理信息系统的演进与发展[J].测绘科学技术学报，2008（4）：235-240.

[5]曹俊斌，白中科.基于矿业权实地核查成果数据的朔州市矿政管理系统建设与实践[J].中国矿业，2017（2）：39-44.

[6]孙玉砚，杨红，刘卓华等.基于无线传感器网络的智能物流跟踪系统[J].计算机研究与发展，2011（S2）：343-349.

[7]张利，陈亚恒，门明新等.基于GIS的区域生态连接度评价方法及应用[J].农业工程学报，2014（8）：218-226.

[8]吴薇，孙国林.基于地理信息技术的校园地下管线信息系统设计[J].南京工业职业技术学院学报，2014（4）：51-53，72.

[9]孟凡钦，曲德强，陈建华等.GIS系统在高校房屋管理中的应用[J].上海理工大学学报（社会科学版），2017（2）：197-200.

[10]容善华，冯德鸿，彭代军等.基于MapXtreme的数字校园房管系统的开发[J].计算机仿真，2012（3）：382-384.

[11]王运武.我国数字校园建设研究综述[J].现代远程教育研究，2011（4）：39-50.

[12]何清华，李永奎，乐云.上海2010年世博会信息化集成与管理系统研究[J].同济大学学报（自然科学版），2007（6）：856-860.

[13]严竣.地下管线信息综合管理的探索与实践——以浦东新区为例[J].测绘通报，2018（5）：152-156.

（编辑：王天鹏）