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城市地下管线信息管理系统建设项目解决方案
城市地下管线信息管理系统建设项目解决方案
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一. 项目的意义与必要性

    地下管线是城市基础设施的重要组成部分,是城市规划建设管理的重要基础信息。城市地下管线包括给水、 排水(雨水、污水)、燃气(煤气、天然气、液化石油气)、电信、电力、热力、工业管道等几大类,它 们担负着传送信息或输送介质的工作,是城市赖以生存和发展的物质基础,被称为城市的“生命线”。城 市地下管线的管理是城市基础设施建设管理工作中最重要的一环。 随着我国经济的发展,城市化步伐的加快,城市规模的扩大和现代化程度的不断提高,作为城市重要基础 设施的城市地下管线也越来越庞大、密集,其种类也越来越复杂,城市管理部门需要管理的管线已由单一、 简单的形式发展到多类别、多权属,布局复杂的综合管线。随着城市建设迅速发展,对地下管线的依赖性 也越来越强,在进行城市规划、设计、施工和管理工作中,如果没有完整准确的地下管线信息,高效办公 就无从谈起。但是,由于历史和现实的各种原因,城市地下管线及其管理滞后于城市的发展,已成为阻碍 城市建设和经济发展的瓶颈。面对日益繁杂的管线种类和日渐增多的管线量,必须采取更有效的机制和手 段来进行管理,提高工作效率。 因此,加强城市重要设施地下管线的管理与信息化建设,是保障城市建设和可持续性发展的需要,也是完 善城市功能和服务于民的需要,也是地下空间的合理开发利用,以及实现地下管线(道)安全防范和保障 维护的需要。 在当今社会,城市信息化已成为社会发展的必然趋势,而数字化又是信息化的基础,伴随信息技术和社会 经济的高速发展,数字城市的建设工程也越来越现实地走进城市发展建设的日程中。城市地下管线信息系 统建设正是实现数字城市的关键点之一,也是"数字城市"基础信息系统的重点之一。

二. 项目内容

综合国内外开展地下管线普查和建立管理系统的经验,本项目采用地下管线探测、建立信息管理系统、动 态管理和综合应用一体化的方法,全面查明城市地下管线分布情况,建立具有充分性、现势性的城市地下 管线综合数据库和专业数据库,构建城市地下管线信息管理系统,实现地下管线信息的数字化、网络化管 理;将地下管线信息以数字的形式进行获取、存储、处理、分析、管理、查询、输出、更新,并建立切实 可行的数据更新机制,保证地下管线数据的动态管理;提高城市管理效率,为社会提供多元化的服务,为 城市可持续发展及减灾防灾提供决策支持。

1、技术标准

在项目实施过程中依据的各类标准如下: ● 《城市测量规范》CJJ18-99; ● 《城市地下管线探测技术规程》CJJ61-2003; ● 《1:500、1:1000、1:2000 地形图图式》GB/T7929-1995; ● 《计算机软件开发规范》 ● 其它有关的技术规程

2、工作内容

 2.1地下管线探测

2.2地形数据加工和管线数据处理

2.3 管理系统开发

2.4 系统综合集成

三. 项目实施流程

城市地下管线信息管理系统建设是一项综合工程,其工作涉及到物探、测量、制图、数据处理、计算机及 网络、数据库、软件开发、管线管理等多方面的内容,需要各方面人员的协调配合才能完成这一项复杂的 系统工程。

 

四.综合信息管理系统建立

 随着城市的飞速发展,地下管线数量急剧增加,城市规划、建筑与管理已由过去只注重地面上空间发展到 今天的将整个城市地上、地下空间作为一个整体来进行规划、建设和维护。地下管线信息系统能够实时地、 直观地、全面地反映城市各种地下管线的基本特征、各种属性及相互关系,所以借助先进的计算机网络、 GIS 等技术实现地下管线的全方位、实时、动态管理是势在必行的工作。

1、系统目标 由于现代化城市建设的高速发展,地下管线为适应城市建设的需求自然会不断扩充,要改变“拉链路面” 式的挖路不止的敷管现象,必须认识到地下管线的管理严重滞后已不单是技术问题,也是管理机制的问题。 因此,地下管线信息系统的建设是“三分技术、七分管理、十分数据”。 为此,系统建立的目的是:在通过探测查清地下管线信息的基础上建立具有空间决策支持的信息管理系统, 并建全地下管线管理的相应机制。

 系统的目标如下:

1.1以探测规程和普查流程为依据,建立探测成果的计算机监理机制与实施规定。

1.2遵循“外业勘测内业成图建立管理信息系统”的一体化建库模式,利用高自动化的技术手段建设高精 度、高可靠性的地下管线数据库。

1.3为实现动态更新与业务管理,在工程完工之后覆土之前进行竣工测量将新获取的数据输入数据库,对地 下管线数据库进行更新。

1.4以地理信息系统为核心,实现任意断面生成、网络分析、管线综合分析、管线工程辅助设计等复杂的具 有空间决策支持和专家系统雏形的分析与设计功能。

1.5 实现系统功能实用性,达到满足不同需求层次应用的目的。考虑系统设计的开放性,提供系统的广泛应 用潜力。注重系统的技术前瞻性,保证系统长期运作的升级能力。

1.6实现开放式的数据共享,为用户其它系统调用地下管线信息系统数据库提供保证。

2、系统设计原则

2.1先进性:系统采用先进的 GIS 技术、数据库技术和计算机技术,结合 Windows 系统的最新发展方向,以 确保系统运行的高效率。系统的软件设计采用面向对象技术,组件化技术,方便今后系统的升级和维护。 基于这些基础建立的系统,不仅保证在现阶段技术的领先地位,而且为今后留下了足够的发展空间。

2.2实用性:系统要以满足管线及相关设施管理需求为原则,注重系统的实用性和操作的便捷性,应采用成 熟和高效的 GIS 技术,采用人性化的操作方式,一切从用户的实际需求出发,贴身定制,确保系统能够尽 快地投入实际应用。系统界面设计友好、便捷,系统的各项操作简便、灵活,使用方便。

2.3 标准性:系统应严格按照现有的国家标准和行业标准进行系统开发和数据生产。系统提供符合国标和行 业标准的图例图示编码库,可直接调用,同时还可根据需要制定自己的行业标准图例补充到符号库中。

2.4 开放性:系统设计时要充分考虑系统的开放性,提供多种数据格式间的转换接口,从而实现数据来源的 多样化选择。

 2.5 安全性:系统管理的数据极为重要,为保证数据的安全性,其查询、修改等操作必须经过相应的授权才 能进行。系统的网络配置和用户权限管理要充分考虑各种数据与资料的保密与安全。在网络版系统中专门 定制用户管理模块,实现用户权限控制和数据访问控制。由系统管理员按照用户的管理需求,分配多种级 别的权限,相应权限的用户,只能在其允许的范围内,实现数据的检索或维护操作。

  2.6可靠性:城市管线信息系统承担着保证城市正常运转的关键任务,所以要求系统必须安全可靠地运行。 在系统实现多用户多任务实时操作时,将确保在意外故障或重负载情况下的稳定性。 ⑺ 扩展性:系统的软硬件应具有扩充升级的余地,保护以往的投资,能够适应网络及计算机技术的迅猛发 展和需求的不断变化,使系统中的信息资源具有长期维护使用能力,使系统的升级和维护更加方便。

 3、系统平台的选择

3.1操作系统选择 通过对性能、稳定性、市场占有率、用户接受程度等方面的考察,选择 Windows 作为操作系统平台。其中: 服务器操作系统选择 Windows NT Server 4.0 或 Windows2000 Server,工作站操作系统选择 Windows NT Workstation 4.0 或 Windows 2000。

3.2 数据库平台选择 系统的核心是数据,所以对海量的管线数据进行安全、有效地存储是整个信息系统建设的重要一环。目前, 比较成熟的商业关系型数据库有 Oracle、SQL Server 等。这些数据库都可以方便地进行用户的安全授权、 数据的定期备份、防止数据的非法拷贝等,其广泛的客户群体已成功运用它研制各种系统,其领域涉及金 融、电子、通讯、城建、规划、办公自动化及各种信息系统。而且在数据安全性、可靠性、及扩展性等关 键业务应用上令人满意。经过实践证明,选用这些商用数据库作为数据库平台,以实现系统的先进性和数 据的安全性,对客户端的 GIS 平台软件要求也将大为降低。

3.3GIS 软件平台选择的考虑因素 由于地下管线信息系统的建设不仅仅是企业的行为,也是整个城市 GIS 系统的一个子系统,是数字城市建 设实施的重要部分,为了更好衔接其他系统,充分发挥在数字城市的重要作用。在 GIS 平台的选型上主要 基于以下因素:

3.3.1海量数据的存储 利用大型商用数据库存取、管理空间数据,保证海量数据的存储。同时满足了多用户并发访问空间 数据的要求;利用数据库的安全机制,保证数据的安全性。

3.3.2高效运行 为了提高工作效率,争取更大的经济效益,高效的运行速度是必须的保证。  

  3.3.3多元化应用 方便城市其他信息系统的连接应用,采用统一的数据存储方式和方便的数据集成方式,达到多元化应用。

3.3.4将来的拓展与发展 为了将来的大环境计算的应用和数字城市建设的需要,需要选择性能优越的平台软件支持。

4、系统结构

根据系统目标,并结合各自单位的实际情况在构建系统时可采用单机版、C/S、B/S 或 C/S+B/S 结构体系。

 4.1 单机版模式 在一台普通微机上运行系统,执行各种管理和操作,其特点是成本较低。

 4.2 C/S 模式 在局域网内运行系统,将应用一分为二,服务器负责数据管理,客户机完成与用户的交互任务。被授权的 用户通过网络访问后台 GIS 数据库中的数据,在客户端要安装客户端软件,用户可以直接查询浏览、修改 更新 GIS 数据库中的数据。C/S 具有强大的数据操纵和事务处理能力,以及数据的安全性和完整性约束, 方便用户开展管理工作。这种模式是 GIS 系统中被普遍采用的模式。

 4.3 B/S 模式 基于 B/S 的 Intranet 技术,是有计算技术以来最稳定的技术平台。各种命令执行、数据计算都在服务器上 完成,而且应用程序也安装在服务器,客户端几乎是零安装零维护,大大减轻了系统管理员的工作量,而 且这种方式对客户端的用户数没有限制。同时,由于所有日常办公操作可通过浏览器完成,也可大大降低 对基层办公人员的计算机技术要求。

 4.4 BS+CS 模式 B/S 与 C/S 相结合的模式,将充分利用 B/S、C/S 的各自优势,相互补充。根据系统数据采集、管理和使用 的需要,重要的管网数据查询、分析、更新部门,宜采用 C/S 结构,实现对管网数据的更新、分析。其它 的一般数据浏览部门,对于已经公开发布信息的访问,通常采用 B/S 模式。

5、系统主要功能

5.1基础 GIS 功能 基础 GIS 信息管理模块提供了对 GIS 数据管理的一些基本功能,包括文件和网络管理、基本绘图和图形编 辑、数据查询和统计、数据输出、数据转换、符号管理和系统管理等。

 5.2管线查询统计 管线查询统计功能可使管理人员快速方便地得到想要的资料和信息,统计所需要的数据,从而能够帮助管 理人员高效率、正确地进行管理和抉择。功能包括管线及附属设施的快速查询、复合条件查询,管线及附 属设施信息的统计分析,最近设施搜索等。

5.3管线数据维护 管线维护模块提供方便的数据更新手段,建立与管线元素相关的属性数据库和提供管线的图形属性编辑工 具。主要功能包括:管线数据的修改,管线数据批量导入,多样化的管线数据增加,设计及竣工数据回贴, 管线数据删除与废弃等。

 5.4 管线综合分析 城市地下管线敷设在地下,在通常情况下人们看不见、摸不着,系统的管线分析功能可以帮助人们较直观 的了解到地下管线的现状、分布和走向、管线间的相互关系,并且可以在发生管线事故时为制定处理方案 提供技术支持。主要功能包括:管线的横、纵断面图分析,管线的三维浏览和查询,管线碰撞分析,管线 爆管分析和关阀搜索,抢险分析,最短路径分析,管线上下游追踪、管线预警分析等。

五.效益分析

地下管线是城市的重要基础设施,是城市规划建设管理的基础信息。建立城市地下管线信息管理系统,并 用其对城市地下管线进行科学管理,具有明显的社会效益和经济效应。

1、社会效益

1.1提高城市地下管线信息现代化管理水平 城市综合地下管网是集各种管线为一体的城市地下基础设施。地下管网在一定范围内和程度上具有公益和 公共的技术特性,其数据表现出较强的共享性。在解决各种问题时,既需要本部门的数据,同时也需要其 它部门的相关数据。因此,很有必要建立地下管线信息系统,以实现管线集中统一管理,并通过网络可达 到各部门间管线资源信息的交流和共享,为政府部门提供辅助决策,提高管线资源综合利用效益,节省大 量的人力、物力和财力,提高地下管线信息化管理水平。使城市地下管线规划与建设管理进入规范化、数 据化、网络化、标准化、现代化的新阶段。

1.2为城市管线规划、建设和管理提供依据 地下管线现状的资料是城市规划、建设和管理的基础资料和依据,是城市安全运转的基本保证。随着城市 现代化进程,地下管线设施也迅速发展,管线建设也将不断地进行新建、扩建或改造。管线信息可为管线 建设提供良好的设计环境,对管线线路、站点合理布局、施工、维护、管理起着举足轻重的作用;管线建 成之后,在使用中对管线不断维护更新,以保证正常运营;在发生管线事故时,也需要根据管线信息系统 提供的资料进行分析,以便准确确定产生故障原因,采取切实可行的措施排除故障。

1.3为城市的优化设计和科学决策服务 城市进行工程开发建设前,首先都要充分查询地下管线的分布现状,设计人员可依据提供的资料和数据进 行分析,提出各种预估方案选择出最佳方案,确定优化的管线接入路线,以及施工采取有效措施,确保管 线的安全。进行城市规划、扩建和管线建设时,依据管线信息系统提供的数据进行合理决策和优化设计; 为政府决策提供支持,提高政府办事效率。

2、经济效益

2.1减轻、减少管线灾害事故发生的经济损失 城市经过数十年的城市建设,大量的地下管线已形成十分复杂的管线网络。由于管线建设的数量和种类不 断增多。 如果地下管线资料缺漏和偏差,或者对地下管线分布情况不清,进行盲目施工,可能会导致地下管线 损坏,造成城市停水、停电、通讯中断,甚至引到灾害性事故,这将带来难以估量的社会、经济重大损失, 甚至造成人员伤亡,财产损失。建立地下管线信息系统可为工程管理、设计方案提供信息,为施工提供有 用的基础资料和数据,避免各类管线灾害事故发生。同时,也为城市的遭受自然灾害对地下管线破坏的减 轻和修复提供宝贵的信息。通过地下管线探测与信息系统的建立,减少挖断管线的事故,减少直接与间接 的经济损失,节省在规划审批过程中开挖道路断面确定管线走向的费用。

2.2为规划设计、管理部门提供辅助决策 利用准确的空间定位数据为建设规划与管理提供辅助决策信息,以提高规划与管理的水平、缩短规划周期、 提高办事效率、减少因规划决策失误而造成的经济损失;提高劳动生产率,减少人员投入的费用;提高各 部门之间的协作能力;实现地下管线集中统一的现代化管理,直接为社会提供各种管线专题图、综合图以 及各种统计报表。

2.3为“数字城市”建设重要的一项基础工作 查明地下管线分布状况,建立城市地下管线信息管理系统,实现管线信息化管理,是城市建设的一项基础 工作。同时,它又是“数字城市”的重要组成部分。为此,加强管线信息工作将为“数字城市”提供了充 分高效的信息,使地下管线的空间信息与城市面向建设信息,构成一个真实而完整的三维的数字空间体系, 为解决城市规划、管理服务,为城市改造、防灾、减灾乃致战争破坏恢复重建提供依据。 因此,地下管线的信息系统建设具有十分良好的社会经济效益。

 


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