基于GIS系统的给水管网信息系统之管见

◎ 中煤西安设计工程有限责任公司 郝银霞

陕西广播电视大学 现代教育技术中心 任乃宾

给水管网管理就是对一个给水系统按照它的总体规划和设计要求，完整地付诸实施，并加以科学管理，保持其完整性、连续性和合理性，使系统保持良好的生产、生活环境和发展状态，从而使系统取得良好的经济效益、社会效益和环境效益。

纵观过去和现在，对一个给水系统来说，给水管网管理工作是整个系统管理中必须要做的一项重要的基础工作，必须采取有力措施，提高系统对给水管网管理工作重要性的认识，认真做好这项基础工作。

1 给水管网管理的主要内容

给水管网管理从工程筹建到建成后都发挥着重要的作用。一般给水管网管理分为四个阶段：工程筹建阶段、工程施工阶段、工程竣工验收阶段和运行阶段。这四个阶段每个阶段给水管网管理的内容都不相同，由于本文主要是研究给水管网运行阶段的给水管网数字化管理系统的建立，因此，在这里主要介绍运行阶段的给水管网管理的工作内容。

给水管网管理部门在运行阶段的主要工作内容，包括以下几个方面：

（1） 对工程已建设施的平面和竖向位置进行管理

给水管网管理部门根据给水管网现状情况，对整个工程给水管网的平面和竖向位置进行管理。上述设施的平面和竖向位置如有变动、改建、扩建、拆除、迁移，均应经给水管网管理部门审查，并应及时将变更后的设施平面和竖向位置进行标注。

（2）用地管理

用地管理主要是给水管网管理部门对新建、改建、扩建及技改工程项目用地进行审批，向相关用地部门提交用地申请报告，对工程用地进行监督，并且将用地更改及时修改。

（3）动土管理

给水管网管理部门对动土管理主要是审批动土计划、监督动土过程，以及将由于动土涉及改变原有建筑物、构筑物、管线等设施的平面和竖向位置，及时反映到作业图上。

2 GIS用于给水管网管理的可行性分析

给水管网总体布置图，是按一般规定比例绘制的图纸，表示给水管网与建筑物、构筑物等方位、间距以及道路网、绿化、竖向布置和用地邻界情况等。它直接反映工程界限内地形地物和管网的相对空间位置，以及通过标注反映给水管网的属性信息。

目前企、事业单位的数字化管理一般分为两种：一是通过委托大型软件公司直接定做企业专用的数字化管理系统，一般在国家特大型工业企业中采用，如宝钢、首钢等；二是通过计算机辅助设计软件（CAD）建立数字化的给水管网，实现数字化信息管理。第一种管理方法固然好，但是它的花费也不是一般企、事业单位能承担的。而第二种虽然简单的实现了数字化信息管理，但是属性信息仍然只能靠人工勘察和查阅书面资料获得，这样就丧失了数字化管理的优势。如果能进一步把这部分信息输入计算机并能同企、事业单位运作有机连接为一体，无疑将会实现给水管网设计与管理工作方式和方法质的飞跃，而这正是建设给水管网数字信息系统的最大技术难点。

2.1 GIS用于给水管网管理系统建设的理论基础

GIS具有以下特点：

（1）它是一个完整的计算机系统，具有完整的软硬件结构，具有建立数字信息系统的条件和能力。

（2）基于GIS电子地图中的地理符号都有自己的空间信息。

（3）GIS电子地图中的地理符号不但有自己的空间信息，而且可以根据用户要求，给其附加属性的信息。

（4）GIS系统可以对空间信息数据和属性数据进行查询、统计、分析、计算等，这些功能可以用于给水管网的方案评价、物流模拟等。

上述这些GIS系统的特点，可以作用于给水管网管理的很多方面，如对企业已建设施的平面和竖向位置进行管理、用地管理、动土管理等方面。GIS技术目前主要用于各种宏观规划中，如土地利用、城市管理、交通规划等，而给水管网管理的主要对象相对于上述的宏观规划就比较微观了。但是，在理论上和功能上GIS和给水管网管理系统都具有共同点，所以GIS及其理论可以用于建立数字给水管网管理系统。

2.2 GIS用于给水管网管理系统建设的可行性

GIS基础软件有以下功能可以在给水管网管理系统建设中使用或借鉴：

（1）数据编辑功能

包括图形和属性信息的录入、修改、追加等。目前工业企业设计一般采用AutoCAD完成，因此目前的主流GIS软件均支持DXF格式数据转化为相对应的GIS数字化空间图形信息，而空间图形信息的属性数据则通过唯一标识符同图形建立联系。这样，两种信息就完美地“组合”在给水管网管理系统中。

（2）图档管理功能

图档管理一般指图库管理和图档修编等工作。这些功能可以通过GIS软件中对地图的分档管理，实现对原始图件的调阅、拼接、剪取，并可以对图档的绘制时间、绘制人等进行管理。这样可以将原本繁琐的图库管理完全电子化。

（3）数据查询、统计功能

由于先前将各种图档录入或者转换为GIS形式带属性的图档，因此我们可以对数据库中的记录按照属性信息或者图形信息等要求进行查询，可以对查询记录进行分类、统计，大大提高收集信息的效率以及准确性。

（4）数据输出

GIS系统可以按各种要求显示和输出空间信息或者属性信息，并且可以将查询结果打印输出，实现与各种主流GIS软件数据格式互通以及输出各种常用数据格式。将这些功能运用于给水管网管理系统，使设计或管理人员能够方便快捷的提出满足各种要求的电子图标和数据资料。

（5）维护功能

软件提供必要的数据库维护、升版和技术支持，包括图层名、数据表字段追加和修改等，以使给水管网管理系统跟上时代的发展，并不断得到完善。

（6）可望扩展到给水管网规划、设计等应用

GIS的目的就是为了解决实际问题，以目前GIS的功能以及今后的发展趋势来看，在给水管网管理系统基础上进而扩展到规划设计等应用是必然的趋势，给水管网业务成为一个完整的系统是可以实现的。

目前给水管网业务一般采用AutoCAD以及其二次开发的软件进行设计和管理，虽然GIS的数据格式不是给水管网业务的主流格式，但经过二次开发可以满足用户要求，它用于建设给水管网管理系统在技术上是可行的。

2.3 二次开发及需要考虑的问题

（1）GIS基础软件的选择

以成本分析来看，用成熟的GIS平台软件进行系统的二次开发，是成本低、周期短、见效快的最好方法。目前，市面上的GIS软件，国外的Arc GIS系列、MapInfo系列，国内的SuperMap系列软件都可以作为二次开发的平台。在开发中，应该注意与目前给水管网业务的主流软件AutoCAD相结合，这样才能将给水管网设计与给水管网管理很好的衔接起来。

目前市面上各个桌面GIS软件的功能都大同小异，用户应该根据自己的价格、功能、技术、要求来选择。

（2）软、硬件配置

利用GIS开发和维持给水管网管理系统硬件要求基本与一般GIS系统的硬件要求一样，如计算机、打印机、绘图仪等，如条件好或者资金充裕还可以添加数字化仪。软件方面，除了开发所需要的GIS平台软件之外，数据库软件如SQL Server等、高级语言VB、VC、Delphi等也是必须的。同时，可以根据需要开发基于AutoCAD的GIS系统，这样可以更好的和给水管网设计接轨。

综上所述，GIS建立数字化给水管网管理系统，不论从理论合理性上来说、还是从经济效益成本方面来说，都是切实可行的。利用GIS建立数字化给水管网管理系统，完全符合经济、适用、合理的原则。

3 建立数字给水管网管理系统的必要性

建立给水管网管理系统是适应时代发展要求的，主要有以下几个优势：

第一，工程中可避免工作量极大的测量绘图工作；

第二，资源使用者可及时、全面地获取所需要的资料数据；

第三，通过给水管网管理系统，设计人员可提高工作效率，降低劳动强度；

第四，可以为其它相关系统的建设提供帮助，实现资源共享。

由此可见，将地理信息系统应用于给水管网管理系统中可产生较大的效益，从科学管理上看也是必要的。

4 利用GIS技术建立数字给水管网管理系统的系统结构和技术路线

4.1 利用GIS技术建立数字给水管网管理系统的系统结构

经过上面对给水管网管理内容的介绍以及对建设系统的可行性分析，GIS数字给水管网管理系统包括以下几个模块：数字编辑模块、图档管理模块、数据查询统计模块以及数据输出模块。几个模块主要功能如下：

（1）数据编辑模块

该模块主要功能是图形和属性信息的录入、修改、追加等。将工程设计一般所采用的DXF、DWG格式的图形数据以及常用的DOC、XLS格式的数据转换成系统所对应的GIS数字化空间图形信息，空间图形信息的属性数据则通过唯一标识符同图形建立联系。这样可以将工业企业中的改扩建、建构筑物的平面或者竖向改动、工业企业用地的改动、企业内各种设备、材料、原料、燃料的堆放位置的变动及时的反映在给水管网管理系统中。

（2）图档管理模块

图档管理模块与数据编辑模块相对应、通过GIS软件中对地图的分档管理，实现对由数据编辑模块转换的GIS数字化空间图形信息的调阅、拼接、剪取，并可以对图档的绘制时间、绘制人等进行管理。

图4.1 数字给水管网管理系统结构图

（3）数据查询统计模块

数据查询统计模块主要功能是对数据库中的记录按照属性信息或者图形信息等要求进行查询，并可以对查询记录进行分类、统计。

（4）数据输出模块

数据输出模块的主要功能是按用户的各种要求，显示和输出空间信息或者属性信息，并且可以将查询结果打印输出，实现与各种主流GIS软件数据格式互通以及输出各种常用数据格式。

图4.1为GIS技术建立的数字给水管网管理系统的结构图。

4.2 利用GIS技术建立数字给水管网管理系统的技术路线

系统利用Arcview3.2 桌面GIS软件为主要建立平台，以SQL Server2000 为后台数据库，采用VisualBasic6.0作为二次开发的语言环境。分为以下几个方面：

（1）利用Arcview3.2平台的数据转换功能将DWG、DXF格式图形数据转换为SHP、SHX格式的图形文件。

（2）在Visual Basic 6.0 开发环境下，将DOC、XLS格式的数据录入SQL Server2000 数据库系统中，实现该系统数据库的逻辑结构。

（3）在VisualBasic6.0 开发环境下，调用Arcview3.2 开发平台提供的组件，运用Arcview3.2对象和其它VB对象的方法和属性完成GIS基本功能，形成数据编辑模块。

（4）利用Arcview3.2 提供的组件，实现图档管理、数据查询、数据输出模块功能。

5 结论

给水管网业务是长久影响企业效益及其发展潜力的基础管理工作之一，建设以现代信息技术为支撑的给水管网系统是必要的、迫切的。GIS突破传统的信息技术，实现了信息的可视化。利用GIS及其技术建设给水管网管理系统，技术可行、投资节省、效益明显，符合适用、经济、合理的原则。