從燃氣技術層面解析地理信息系統的開發與應用

蔣京良

摘 要：從燃氣技術層面分析城市燃氣地理信息系統開發中容易出現的問題，針對系統的開發提出了建議，并闡述了城市燃氣地理信息系統的一些實際應用。

關鍵詞：燃氣；地理信息系統；GIS

前 言

燃氣管道和輸配設備是燃氣企業的命脈，而以往絕大部分的燃氣管道資料都依賴于竣工圖紙和巡線人員的記憶，準確性和可靠性較差。隨著城市化水平的不斷提高，城市的建設與變遷日新月異，燃氣管道的新建和變更速度非?？?，在城區內形成了大規模、錯綜復雜的地下燃氣管網，依靠傳統的竣工資料及巡線人員記憶模式遠不能滿足現代化管理的需要。因此，目前各大燃氣企業開始致力建設城市燃氣地理信息系統。

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是一種采集、處理、傳輸、儲存、管理、查詢、檢索、分析、表達和應用地理信息的計算機系統，是分析、處理和挖掘海量地理數據的通用技術[1]。城市燃氣利用GIS技術，能夠解決以往管網數據統計和整理效率低，人工管理可靠性差的問題，實現管道及相關設施設備空間數據、屬性數據、拓撲關系的一體化管理，為燃氣管網的維護維修、事故搶險、業務分析提供準確可靠的數據。

1 系統的開發中值得注意的幾個問題

1.1 特性分析

城市燃氣地理信息系統的開發需要軟件和燃氣兩個不同專業的配合，系統幾乎涉及燃氣行業的所有數據，數據來源多樣、格式標準難以統一、不同數據更新速度不同步。燃氣管道及設施設備的屬性多，具有位置、管徑、埋深、壓力級制等幾十個重要屬性，且對數據的準確性要求高。由于歷史原因，部分屬性可能無法確定，所以在確定必備屬性時必須詳細研究本單位管網的實際情況，否則會對數據的錄入造成困難。另外，城市燃氣地理信息系統是一個動態的系統，隨著管網建設及遷改工程的建設，管網資料信息變化速度快，對數據錄入和更改的方便性有較高要求。

1.2 底圖選擇

道路建筑圖屬背景底圖，是地理信息系統中的最基礎的部分。在系統的開發過程中，道路建筑圖一般設置為單獨的背景圖層，燃氣管線等信息是建立在背景圖層的基礎之上的，沒有道路建筑圖，管線地理位置就缺乏參考，也就不能叫做地理信息系統。因此，在系統的開發過程中應特別注意對底圖的選擇，底圖的來源有以下幾種方式：①從當地城市規劃設計院等部門購買道路測繪圖紙；②自行請測繪單位測繪；③從谷歌、搜狗、百度地圖等網絡地圖供應商獲取接口。從城市規劃設計院購買的圖紙及自行測繪的圖紙的優點是道路建筑的準確度較高，但存在價格昂貴，且不能及時更新的問題。在實際的使用過程中，城市道路建筑的變化速度非?？?，地形地貌的變化會給管線信息的瀏覽帶來困難。另一方面，目前的管線信息全部采用坐標定位，道路建筑圖是為方便視覺上參考，不需要通過與道路建筑物的相對距離來確認管線絕對位置，所以底圖的實時性比精確性顯得更為重要。谷歌、搜狗、百度等網絡地圖更新速度快，建筑物名稱標注較為準確，甚至還有三維地圖和衛星地圖，使用成本相對較為低廉，如需開發web版本，網絡地圖的兼容性更好。開發過程中還必須注意解決管線信息采用的坐標系統和底圖的坐標系統可能不匹配導致管線信息顯示偏差的問題。

1.3 開發團隊

城市燃氣企業中，管線、閥井、調壓箱等設施設備一般由不同部門負責日常管理。在系統的開發過程中，如果將管線和設施設備由不同部門負責，就可能出現不同部門意見不一致，最后錄入系統的時候格式不統一，或者數據重復的情況。所以，系統開發必須由一個團隊統一負責，應在分析燃氣系統的特殊性的基礎上，遵循項目管理的“啟動——計劃——執行——控制——收尾”五大過程[2]，實行項目經理制，要求項目經理必須具備良好的技術知識，在公司具備類似職能經理的權利，能在全公司范圍內調配資源，從全局上掌控系統的開發。

1.4 協調工作

在系統的開發過程中，燃氣企業作為甲方，軟件的設計一般外包給專業的軟件設計公司。軟件設計單位的人員只懂軟件的編程設計，但對燃氣行業的專業知識知之甚少。在實際的開發過程中，經常會出現系統開發完成才發現未對燃氣管道壓力級制進行有效區分，遺漏鋼塑轉換等重要部件等問題。燃氣企業為了能與軟件開發單位配合，一般指派熟悉軟件設計的職工對接，但他們往往缺乏一線工作的經驗。所以，在系統的開發的過程中，要特別重視前期的需求分析，一方面，燃氣企業應指派一線經驗豐富的工程師作為開發團隊的技術支持，盡可能在公司使用者的范圍內征求意見，配合軟件設計公司做好需求分析；另一方面，安排對軟件設計公司的人員進行燃氣基礎知識的培訓，兩方面相互結合，才能避免后期大范圍改動。

1.5 硬件升級

燃氣地理信息系統需要對基礎數據進行大量反復的存儲和提取，對計數機的硬件配置有著很高的要求，特別是內存和顯卡必須能滿足軟件的需要，否則，系統開發得再完美也只能是雞肋。另外，燃氣地理信息系統大部分基礎數據一般存儲在遠程數據庫，數據的傳輸對網絡的搭建有極高的要求，網線、交換機等網絡設備必須選擇符合標準的規格，否則頻繁的掉線或者登錄不上系統的情況會對系統的正常使用帶來很多麻煩。

2 系統的應用

燃氣地理信息系統的應用非常廣泛，包括管網的整體瀏覽、查詢統計、制圖打印、數據編輯、設施設備管理等基礎功能應用。通過這些基礎功能應用能夠對燃氣管線及設施設備進行有效管理，本文對基礎功能的應用不做詳細探討，著重對系統使用過程中的與其他業務相關的應用做一些討論。

2.1 管線精確定位

在燃氣企業的運行過程中，經常需要尋找管線具體位置，如工程碰口時，需要尋找原建管線具體位置，搶險開挖時需要掌握地下管線的準確位置。然而，以往資料的缺乏，加上城市化建設快，地形地貌相對發生變化大，往往大面積的開挖都無法找到需要確定的管線位置。結合燃氣GIS系統就能有效的解決這一問題，只需在管網地理信息系統上找到需要的管線位置，記錄下坐標和埋深信息，然后到現場，技術人員通過GPS設備輸入記錄的坐標信息即可快速定位。這一方法在實際的使用過程中簡便快捷，準確率高。運用得當，可以節約大筆開挖費用。

2.2 為設計人員提供依據

燃氣管線錯綜復雜，燃氣設計人員在設計新建管線時必須從整體的角度進行考慮，以往靠查詢竣工資料，都是局部片區，難以拼湊成整體，且查閱相對繁瑣，容易照成設計人員誤判。通過燃氣地理信息系統，設計人員可以從全面掌握整個管線的信息，且通過背景地形的結合，可以很清楚的知道哪些地方需要增設管線，甚至還可以利用地理信息系統上的水利計算應用，幫助設計人員找出現有管線的瓶頸之處，對管線的設計和對管網的長期規劃都有著極其重要的參考作用。

2.3 與其它系統集成

燃氣地理信息系統相當于一個管網的基礎資料，基礎資料做好后，其它相關的應用系統可以與燃氣地理信息系統集成，解決實際應用。如，燃氣地理信息系統可以與管網巡查系統進行集成，利用巡線人員和車輛配備的GPS巡線設備，可實時掌握巡線人員的巡線軌跡，統計巡線里程，分析重點巡查區域等。另外還可以與SCADA系統結合，為SCADA系統的測點分布提供依據。

參考文獻

[1]朱恩利，李建輝，地理信息系統基礎及應用教程[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]Robert K.Wysocki.Effctive Project Management.Addison Wesley Publishing Co，Reading，MA，2002.1～20.