基于ArcGIS平台的燃气管网地理信息系统实现方法

骆耀源，刘合良

(广州市中海达测绘仪器有限公司，广东广州 511400）

基于ArcGIS平台的燃气管网地理信息系统实现方法

骆耀源，刘合良

(广州市中海达测绘仪器有限公司，广东广州 511400）

一、引 言

燃气管网是一个纵横交错的网络，具有复杂的空间和非空间属性，其图纸和设备资料繁多。在传统工作方式中，由于各种原因，图档的更新和归档不能做到迅速及时，属性数据的采集、存储也不能跟上发展的需要，数据无法综合利用，导致燃气输配调度、指挥、决策缺乏科学、及时、有效的支持。基于以上原因，对旨在提高管理、决策、服务水平，创造良好经济效益和社会效益的燃气公司而言，燃气管网GIS系统的建设可谓势在必行。

中海达公司结合燃气管网输配业务特点，通过ArcGIS二次开发平台，基于GIS技术、计算机网络技术、通信技术、数据库技术构建燃气管网GIS系统，提供燃气管网数据采集、录入、维护、业务应用、决策支持一体化平台，具体目标如下：建立燃气管网地理信息数据库，含基础地形数据、燃气管网要素数据、管网设施属性数据、管网设施维护数据等；可方便地对管网数据进行综合查询、统计、分析及输出；提供管网应急抢修辅助决策支持，可生成应急预案；可与燃气公司其他信息系统(SCADA、客户服务系统、收费系统）集成应用。

二、设计方案

1.建设模式——框架为基、业务为主

系统平台的建设应当采取：“制定规范―――搭建框架―――业务开发―――集成”的模式，其中以“制定规范、搭建框架”最为重要。

2.系统总体框架

燃气管网地理信息系统是一个包含多层架构的复杂系统，按照企业发展和管理现代化要求，采用先进的计算机技术和网络通信技术，利用现有的网络通信设施，初步构成系统的总体框架(如图1所示）。整个框架覆盖燃气公司内部的各个单位和部门，成为信息资源汇集、发布、交流和共享的基础设施和各类燃气设施管理应用的运行平台，为市政建设和管理提供辅助决策、咨询服务，也为社会公众参与提供便捷、高效的现代化载体。该框架参照国家传感网络标准工作组的建议，将整体划分为感知层、网络层、应用层3个层次。

1）感知层：利用RFID、传感器、传感网络等技术实现对象的识别、数据采集、消息通信。

2）网络层：融合现有互联网、移动通信网络、电子政务网以实现数据的远距离传输，同时对数据进行存储和管理。

3）应用层：利用定制的行业应用决策支持模型，以及数据挖掘、人工智能、中间件等技术，实现物联网与燃气行业的管理需求深度融合。

图1 系统总体框架

三、系统功能模块设计

1.空间数据库逻辑结构设计

空间数据涉及地理基础数据、专题数据及元数据，结合业主数据状态及业务功能，经过综合分析，将空间数据按照数据类型分为5大类型数据库，每一大类型数据库按照数据内容和数据特点组织成不同的要素集及图层，空间数据库的划分如下：

1）基础地形数据库。基础地形数据是非常重要的基础数据，是整个系统数据的基础空间位置参照，包括居民地、工矿及附属设施、交通及附属设施、水系及附属设施、地质地貌、植被、境界7大类。

2）燃气管网数据库。燃气管网数据是整个系统的核心数据图层之一。它们不仅要体现各种空间要素的空间位置信息，而且要可以查询到某一个空间对象的对应属性信息，包括：高压A管、高压B管、次高压A管、次高压B管、中压A管、中压B管、低压管、引入管、阀门、检查井、调压站、凝水缸、调压设备、立管点、阴极保护站、牺牲阳极、户表、套管、瓶装罐站、气源、节点(钢塑转换、绝缘接头、三通等）。

3）元数据库。元数据是用来描述数据的数据，主要包括对数据集的描述，对各项数据来源、数据所有者及数据序代(数据生产历史）等的说明。通过元数据可以检索访问数据库，可以有效地利用计算机的系统资源，提高系统的效率。因此，建立有效的元数据存储体系在整个数据库建设中占有重要的位置。

2.燃气GIS成图子系统

系统为C/S模式，即桌面系统，主要功能为燃气管网设施的成图、出图及辅助设计方面的应用。该系统通过计算机对燃气设施普查结果的图形数据和属性数据快速入库，实现城市燃气管网数据分层、分区显示、输出、查询、编辑，并具备空间数据的多版本管理及多用户并发地图维护操作等功能；建立统一的数据库，在业务管理系统间实现数据共享，为应用部门提供及时、准确、全面的有关燃气设施信息；可以定制用户应用子系统及地图图层的展现样式，并可以对地图区域、系统菜单及窗口按键进行权限控制，实现多种方式进行统计分析，并输出报表和专题地图；实现对城市燃气设施的计算机辅助管理，为相关部门提供管理和决策依据及辅助手段；为城市燃气管网规划、运行管理、实时监测等提供先进的信息化平台，使城市燃气管网设施规划、建设与管理实现一个质的飞跃，如图2所示。

图2 燃气GIS成图子系统功能模块

3.燃气GIS综合管理子系统

系统为B/S模式，主要功能为WebGIS方面的GIS应用、业务操作及已建系统信息的集成应用。

燃气GIS综合管理子系统是由各种数据服务、功能服务集成的WebGIS应用系统，实现了各种WebGIS专题的展示、查询、分析、统计等功能，并且能够以多种方式实现与业务系统的无缝集成展示。系统支持各种OGC标准服务，支持多点节点地图服务，基于动态地图和静态地图服务设计，能够实现快速浏览，简单易用，有良好的用户体验效果；能够实现基于GIS系统的燃气设施的展示、燃气设施的在线监控、监控预警、动态监管以及服务评价等功能，如图3所示。

图3 燃气GIS综合管理子系统功能模块

4.燃气移动GIS子系统

系统为M/S模式，适用于作业现场及移动办公使用，应用人员可通过3G网络连接公司服务器，进行在线燃气管网设施信息的查询及相关业务应用，实现燃气管线巡检、隐患现场实时上报、施工监护、设备检查维护等功能。

四、结束语

中海达基于ArcGIS平台的燃气管网地理信息系统，使得各业务系统打破以往“各自为政”的运行模式，将以往的一座座“信息孤岛”有机地组合起来，从数据到功能实现了完全的资源共享和应用集成，加强了GIS在燃气管网科学管理中的作用，实现了GIS“四化”的建设：专业化、集成化、Web化、移动化，从而达到燃气管网精细化管理的目标。

(本专栏由中海达和本刊编辑部共同主办）