从燃气技术层面解析地理信息系统的开发与应用

蒋京良

摘 要：从燃气技术层面分析城市燃气地理信息系统开发中容易出现的问题，针对系统的开发提出了建议，并阐述了城市燃气地理信息系统的一些实际应用。

关键词：燃气；地理信息系统；GIS

前 言

燃气管道和输配设备是燃气企业的命脉，而以往绝大部分的燃气管道资料都依赖于竣工图纸和巡线人员的记忆，准确性和可靠性较差。随着城市化水平的不断提高，城市的建设与变迁日新月异，燃气管道的新建和变更速度非常快，在城区内形成了大规模、错综复杂的地下燃气管网，依靠传统的竣工资料及巡线人员记忆模式远不能满足现代化管理的需要。因此，目前各大燃气企业开始致力建设城市燃气地理信息系统。

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种采集、处理、传输、储存、管理、查询、检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术[1]。城市燃气利用GIS技术，能够解决以往管网数据统计和整理效率低，人工管理可靠性差的问题，实现管道及相关设施设备空间数据、属性数据、拓扑关系的一体化管理，为燃气管网的维护维修、事故抢险、业务分析提供准确可靠的数据。

1 系统的开发中值得注意的几个问题

1.1 特性分析

城市燃气地理信息系统的开发需要软件和燃气两个不同专业的配合，系统几乎涉及燃气行业的所有数据，数据来源多样、格式标准难以统一、不同數据更新速度不同步。燃气管道及设施设备的属性多，具有位置、管径、埋深、压力级制等几十个重要属性，且对数据的准确性要求高。由于历史原因，部分属性可能无法确定，所以在确定必备属性时必须详细研究本单位管网的实际情况，否则会对数据的录入造成困难。另外，城市燃气地理信息系统是一个动态的系统，随着管网建设及迁改工程的建设，管网资料信息变化速度快，对数据录入和更改的方便性有较高要求。

1.2 底图选择

道路建筑图属背景底图，是地理信息系统中的最基础的部分。在系统的开发过程中，道路建筑图一般设置为单独的背景图层，燃气管线等信息是建立在背景图层的基础之上的，没有道路建筑图，管线地理位置就缺乏参考，也就不能叫做地理信息系统。因此，在系统的开发过程中应特别注意对底图的选择，底图的来源有以下几种方式：①从当地城市规划设计院等部门购买道路测绘图纸；②自行请测绘单位测绘；③从谷歌、搜狗、百度地图等网络地图供应商获取接口。从城市规划设计院购买的图纸及自行测绘的图纸的优点是道路建筑的准确度较高，但存在价格昂贵，且不能及时更新的问题。在实际的使用过程中，城市道路建筑的变化速度非常快，地形地貌的变化会给管线信息的浏览带来困难。另一方面，目前的管线信息全部采用坐标定位，道路建筑图是为方便视觉上参考，不需要通过与道路建筑物的相对距离来确认管线绝对位置，所以底图的实时性比精确性显得更为重要。谷歌、搜狗、百度等网络地图更新速度快，建筑物名称标注较为准确，甚至还有三维地图和卫星地图，使用成本相对较为低廉，如需开发web版本，网络地图的兼容性更好。开发过程中还必须注意解决管线信息采用的坐标系统和底图的坐标系统可能不匹配导致管线信息显示偏差的问题。

1.3 开发团队

城市燃气企业中，管线、阀井、调压箱等设施设备一般由不同部门负责日常管理。在系统的开发过程中，如果将管线和设施设备由不同部门负责，就可能出现不同部门意见不一致，最后录入系统的时候格式不统一，或者数据重复的情况。所以，系统开发必须由一个团队统一负责，应在分析燃气系统的特殊性的基础上，遵循项目管理的“启动——计划——执行——控制——收尾”五大过程[2]，实行项目经理制，要求项目经理必须具备良好的技术知识，在公司具备类似职能经理的权利，能在全公司范围内调配资源，从全局上掌控系统的开发。

1.4 协调工作

在系统的开发过程中，燃气企业作为甲方，软件的设计一般外包给专业的软件设计公司。软件设计单位的人员只懂软件的编程设计，但对燃气行业的专业知识知之甚少。在实际的开发过程中，经常会出现系统开发完成才发现未对燃气管道压力级制进行有效区分，遗漏钢塑转换等重要部件等问题。燃气企业为了能与软件开发单位配合，一般指派熟悉软件设计的职工对接，但他们往往缺乏一线工作的经验。所以，在系统的开发的过程中，要特别重视前期的需求分析，一方面，燃气企业应指派一线经验丰富的工程师作为开发团队的技术支持，尽可能在公司使用者的范围内征求意见，配合软件设计公司做好需求分析；另一方面，安排对软件设计公司的人员进行燃气基础知识的培训，两方面相互结合，才能避免后期大范围改动。

1.5 硬件升级

燃气地理信息系统需要对基础数据进行大量反复的存储和提取，对计数机的硬件配置有着很高的要求，特别是内存和显卡必须能满足软件的需要，否则，系统开发得再完美也只能是鸡肋。另外，燃气地理信息系统大部分基础数据一般存储在远程数据库，数据的传输对网络的搭建有极高的要求，网线、交换机等网络设备必须选择符合标准的规格，否则频繁的掉线或者登录不上系统的情况会对系统的正常使用带来很多麻烦。

2 系统的应用

燃气地理信息系统的应用非常广泛，包括管网的整体浏览、查询统计、制图打印、数据编辑、设施设备管理等基础功能应用。通过这些基础功能应用能够对燃气管线及设施设备进行有效管理，本文对基础功能的应用不做详细探讨，着重对系统使用过程中的与其他业务相关的应用做一些讨论。

2.1 管线精确定位

在燃气企业的运行过程中，经常需要寻找管线具体位置，如工程碰口时，需要寻找原建管线具体位置，抢险开挖时需要掌握地下管线的准确位置。然而，以往资料的缺乏，加上城市化建设快，地形地貌相对发生变化大，往往大面积的开挖都无法找到需要确定的管线位置。结合燃气GIS系统就能有效的解决这一问题，只需在管网地理信息系统上找到需要的管线位置，记录下坐标和埋深信息，然后到现场，技术人员通过GPS设备输入记录的坐标信息即可快速定位。这一方法在实际的使用过程中简便快捷，准确率高。运用得当，可以节约大笔开挖费用。

2.2 为设计人员提供依据

燃气管线错综复杂，燃气设计人员在设计新建管线时必须从整体的角度进行考虑，以往靠查询竣工资料，都是局部片区，难以拼凑成整体，且查阅相对繁琐，容易照成设计人员误判。通过燃气地理信息系统，设计人员可以从全面掌握整个管线的信息，且通过背景地形的结合，可以很清楚的知道哪些地方需要增设管线，甚至还可以利用地理信息系统上的水利计算应用，帮助设计人员找出现有管线的瓶颈之处，对管线的设计和对管网的长期规划都有着极其重要的参考作用。

2.3 与其它系统集成

燃气地理信息系统相当于一个管网的基础资料，基础资料做好后，其它相关的应用系统可以与燃气地理信息系统集成，解决实际应用。如，燃气地理信息系统可以与管网巡查系统进行集成，利用巡线人员和车辆配备的GPS巡线设备，可实时掌握巡线人员的巡线轨迹，统计巡线里程，分析重点巡查区域等。另外还可以与SCADA系统结合，为SCADA系统的测点分布提供依据。

参考文献

[1]朱恩利，李建辉，地理信息系统基础及应用教程[M].北京：机械工业出版社，2004.

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