一、必要性及可行性

必要性：

鄭州市燃?xì)夤芫W(wǎng)地下設(shè)施從1985年開始敷設(shè)至今，已有十六年的時(shí)間。據(jù)最新資料統(tǒng)計(jì)，截止2001年初，已敷設(shè)長(zhǎng)輸管線76KM，市區(qū)中壓管道380KM，庭院管道1100KM，門站兩個(gè)，干式儲(chǔ)氣柜3個(gè)(共20萬立方米)，年供氣量8500萬立方米， 日最大供氣量42萬立方米，供氣面積覆蓋120平方公里，民用戶36萬戶，公福戶860戶，工業(yè)用戶38戶。以往對(duì)這些信息的保存、調(diào)用，均以圖紙檔案的方式。隨著管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及時(shí)間的流逝，新老資料越積越多，許多已鋪設(shè)的管線需要維修、維護(hù)，同一管線由于改造會(huì)．出現(xiàn)多份資料，從而給管理帶采混亂。隨著類似問題的積累，給管網(wǎng)正常，維護(hù)與維修造成困難，影響對(duì)故障的搶修，而搶修時(shí)間的延誤會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)地下管網(wǎng)設(shè)施信息的保存、調(diào)用，目前已發(fā)展到“智能”化的程度?；谟?jì)算機(jī)地理信息系統(tǒng)技術(shù)，可高效、快速、準(zhǔn)確的調(diào)出所需要的管網(wǎng)信息，并具有一定的分析功能，為搶險(xiǎn)、維修、規(guī)劃燃?xì)夤芫W(wǎng)提供了方便、快捷的手段。地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，是行業(yè)發(fā)展、邁向高效管理的必由之路。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展證實(shí)了這一點(diǎn)。結(jié)合公司已建和在建的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)，用戶服務(wù)系統(tǒng)以及內(nèi)部網(wǎng)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，開發(fā)天然氣輸配管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)是十分必要的。

可行性：

目前，國(guó)內(nèi)流行的地理信息開發(fā)軟件有Maplnfo，ArcView，MAPGIS，GeoStar等。比較這些軟件開發(fā)平臺(tái)，ArcView適用于較大的地理信息系統(tǒng)，它是由美國(guó)ESRI公司研制的ARC/INFO平臺(tái)系列產(chǎn)品，是GIS技術(shù)的先驅(qū)，適用于各種尺度應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，尤其是較大的系統(tǒng)多采用該穩(wěn)定的開發(fā)平臺(tái)。其它系統(tǒng)則用于開發(fā)較小型的地理信息系統(tǒng)、桌面制圖及管理系統(tǒng)。

經(jīng)考察，分析如下：

1．地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)，能否成功，取決于開發(fā)人員對(duì)應(yīng)用軟件的熟悉程度?；谄脚_(tái)的開發(fā)工作，是一種高級(jí)語(yǔ)言的開發(fā)，系統(tǒng)提供了大量的基本工具庫(kù)，經(jīng)過短期學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，能夠較快的掌握平臺(tái)，具備基本的應(yīng)用能力。

2. 地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，需要有燃?xì)庑袠I(yè)地下管網(wǎng)的知識(shí)、資料，公司有這方面的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，開發(fā)鄭州市天然氣輸配管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)是可行的。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

為使地理信息系統(tǒng)的實(shí)施滿足公司現(xiàn)階段的需要，并使之成為鄭州市綜合地理信息的一部分，另外考慮在系統(tǒng)內(nèi)容及功能方面進(jìn)一步拓展的需要，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循，以下原則：

1．標(biāo)準(zhǔn)化原則：系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分類編碼應(yīng)嚴(yán)格遵循現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，還應(yīng)制定適合鄭州市特點(diǎn)的具有區(qū)域推廣應(yīng)用價(jià)值的地方標(biāo)準(zhǔn)。

2．完備性原則：數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的圖形及屬性等信息，應(yīng)能滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行和用戶日常工作的需求。系統(tǒng)具有的功能應(yīng)當(dāng)完成系統(tǒng)總體方案定義的全部功能，并提供友好的用戶界面。

3．可靠性的原則：一是數(shù)據(jù)可靠性，圖形信息和屬性數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，并可及時(shí)補(bǔ)充、更新和備份已變動(dòng)的數(shù)據(jù)。二是系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)無故障率須達(dá)到用戶的管理要求，并具備良好的安全保密措施。此外，系統(tǒng)還考慮到數(shù)據(jù)的兼容性及技術(shù)先進(jìn)性等原則。

三、系統(tǒng)開發(fā)硬件環(huán)境

系統(tǒng)開發(fā)硬件環(huán)境建設(shè)原則是：依托公司現(xiàn)有的或即將建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及設(shè)備基礎(chǔ)，增加具有適合地理信息系統(tǒng)開發(fā)的圖形工作站，可進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的網(wǎng)管地理信息服務(wù)器。

四、系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)采用windows NT 或(windows 2000)操作系統(tǒng)。GIS軟件的選擇：經(jīng)考察國(guó)內(nèi)已建成的天然氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，大多采用國(guó)外的GIS軟件。國(guó)內(nèi)自行研制的GIS軟件，雖經(jīng)幾年發(fā)展有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，但在功能的穩(wěn)定性和二次開發(fā)上與國(guó)外軟件尚存在距離。

國(guó)外典型GIS性能比較：

經(jīng)調(diào)研分析，專業(yè)軟件采用美國(guó)ESRI公司的ARC／INFO系列產(chǎn)品。

理由如下：

1．ESRI公司于20世紀(jì)70年代開始研制GIS軟件產(chǎn)品，是公認(rèn)的GIS軟件鼻祖，現(xiàn)仍是GIS軟件的領(lǐng)頭羊。產(chǎn)品系列全，穩(wěn)定性。

2．ARC／工NFO系列產(chǎn)品不僅具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理功能，而且其分析功能是其它GIS軟件所無法比擬的。尤其是網(wǎng)絡(luò)分析功能十分強(qiáng)大，這一功能在管網(wǎng)故障分析中是不可或缺的，它對(duì)系統(tǒng)的深層次開發(fā)具有重要意義。

3．在數(shù)據(jù)兼容方面具有優(yōu)勢(shì)。由于系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)開放功能，可直接讀取關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)文件，可無須轉(zhuǎn)換直接讀取AUTOCAD圖形文件。目前，設(shè)計(jì)室采用的AUTOCAD設(shè)計(jì)圖紙，本系統(tǒng)可直接引用。

4．鄭州市規(guī)劃局及鄭州市房地產(chǎn)局所建的市區(qū)1：10000和1：500電子地圖均采用ARC／INFO系統(tǒng)，為以后使用大比例尺圖提供可能。

五、系統(tǒng)前期的預(yù)研

天然氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的系統(tǒng)。系統(tǒng)基礎(chǔ)信息資料的規(guī)范化采集輸入以及日后的系統(tǒng)維護(hù)是本項(xiàng)目的難點(diǎn)所在。應(yīng)該本著“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施”，邊建設(shè)邊應(yīng)用，有投入有效益的原則，既要為公司節(jié)約項(xiàng)目開發(fā)資金，又要建立起穩(wěn)定可靠，切實(shí)可用的天然氣管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)。任何急功近利，急于求成，幻想一步到位的開發(fā)思想，都是不切實(shí)際的。這樣做的結(jié)果，必將給本項(xiàng)目留下后患，給公司造成損失。

采用前期預(yù)研的方法，充分利用當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)和力量，可避免走彎路，減少系統(tǒng)開發(fā)后續(xù)服務(wù)的費(fèi)用。地理信息系統(tǒng)的最大特點(diǎn)之一是：基礎(chǔ)地理信息采集數(shù)據(jù)量大，信息的現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)。應(yīng)充分利用眾多相關(guān)的鄭州市地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并考慮逐年更新、充利用這些資源的便利性，有利于開發(fā)后的信息數(shù)據(jù)維護(hù)、城市管網(wǎng)規(guī)劃。避免因到非專業(yè)部門獲取數(shù)據(jù)由于格式不統(tǒng)一而造成的大量問題。

預(yù)研步驟：

利用ArcView系統(tǒng)在鄭州市1：10000的電子地圖上進(jìn)行項(xiàng)目預(yù)研。預(yù)研的內(nèi)容有：

1．將鄭州市天然氣主干管網(wǎng)1：1000的地理信息輸入系統(tǒng)。

2．建立系統(tǒng)的信息采集、資料管理、輔助設(shè)計(jì)、信息分析等功能。

3．通過預(yù)研，系統(tǒng)應(yīng)基本具備的功能有：

(1) 查詢(包括：按地段、按型號(hào)、按類型等)

(2) 分析(包括：管網(wǎng)故障影響地域等)

(3) 統(tǒng)計(jì)(基于地圖數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),如：管段長(zhǎng)度、閥門總數(shù)等)

(4) 編輯(包括：基本圖形要素<點(diǎn)、線、面、圓、矩形、多邊形等>)的增、刪、改的編輯。并能記錄權(quán)限，若無權(quán)，則禁止修改。

(5) 屬性數(shù)據(jù)的修改

(6) 圖形表格輸出

另外；還應(yīng)熟悉圖層勘口、測(cè)量、視窗變換、數(shù)據(jù)維護(hù)更新、備份，圖例顯示、修改、編輯、立體圖形顯示等功能。

六、系統(tǒng)數(shù)據(jù)體系

圖形數(shù)據(jù)層次的設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧通用性和方便實(shí)用的原則，分為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)：含道路層(街區(qū)層：主干道、次干及支路)、單位、鐵路、水系層、建筑物層、其他市政管線層(預(yù)留)等。專業(yè)數(shù)據(jù)層：含主干管層、支管層、專用結(jié)點(diǎn)(水井、閥門等)層、用戶層、注記層等。

1． 圖形數(shù)據(jù)

基于1：1000電子地圖上的內(nèi)容：高中低壓管線、閥門及單體圖、主要管件、調(diào)壓站、儲(chǔ)配站、輔助信息圖等。

2． 屬性數(shù)據(jù)

(1) 管線屬性數(shù)據(jù)：管徑、材質(zhì)、埋深、管線性質(zhì)(中、低壓橋管、隧道)、管線等級(jí)(出廠站管、環(huán)線、干管)；

(2) 設(shè)施屬性數(shù)據(jù)：閥門銘牌、類型、轉(zhuǎn)向和圈數(shù)；調(diào)壓器類型、大小、進(jìn)出管口徑、出口壓力、有無壓力監(jiān)測(cè)等；

(3) 歷史性數(shù)據(jù)：埋設(shè)日期、維修記錄、接口形式等。

(4)輔助型數(shù)據(jù)：

a．統(tǒng)計(jì)型數(shù)據(jù)：可按口徑、壓力級(jí)別、影響范圍、故障類型、調(diào)壓器類型、管齡和材質(zhì)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；

b．說明型數(shù)據(jù)：用戶調(diào)壓氣的壓力要求、與之相關(guān)聯(lián)的有關(guān)信息。在具有1：1000鄭州市地圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)1：1000市區(qū)圖的管網(wǎng)分布進(jìn)行布丁式方法錄入。

七、系統(tǒng)主要功能

根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能及圖形分類原則，進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程模塊設(shè)計(jì)。主要分為：

(一)數(shù)據(jù)錄入模塊設(shè)計(jì)：其中包括干管錄入模塊；支管及入戶管錄入模塊；管網(wǎng)屬性資料錄入模塊。

(二)查詢模塊設(shè)計(jì)：其中包括管網(wǎng)圖形信息查詢模塊；管網(wǎng)屬性信息查詢模塊；

查詢功能：

1．實(shí)現(xiàn)圖數(shù)及數(shù)圖查詢。即可在圖形目標(biāo)上進(jìn)行查詢并將查詢結(jié)果以新圖表示，同時(shí)檢索出相應(yīng)屬性庫(kù)；也可以根據(jù)屬性進(jìn)行任意復(fù)雜程度的邏輯查詢，并將查詢結(jié)果以圖形方式表示。具體可分為：管線線狀信息查詢；檢修管網(wǎng)、閥門等特殊結(jié)點(diǎn)查詢；管線斷面信息查詢；參考點(diǎn)位圖查詢；指定點(diǎn)重新生成點(diǎn)位圖；圖元量算(指定區(qū)域內(nèi)點(diǎn)數(shù)、指定管線長(zhǎng)度、指定點(diǎn)間距等)

2．管道資料查詢：可按口徑、壓力級(jí)別、影響范圍、故障類別、調(diào)壓器類型、維修日期、管齡和材質(zhì)等進(jìn)行查詢；

3．閥門資料查詢：可按閥門編號(hào)、維修日期等進(jìn)行查詢；

4．調(diào)壓器資料查詢：可按調(diào)壓器編號(hào)、類型、維修日期等進(jìn)行查詢；

5．歷史資料查詢：可查詢改建前的管道、閥門、調(diào)壓器等資料；

6．規(guī)劃資料信息查詢：如規(guī)劃新的煤氣管網(wǎng)等。

7．地址匹配查詢：用地址匹配功能，用戶臺(tái)巨快速有效的獲得所需要的地圖。

8． 預(yù)留：相關(guān)自來水、污水、電纜、電訊設(shè)施查詢；管網(wǎng)輸配實(shí)時(shí)信息查詢。

(三)日常工作管理模塊：其中包括文件資料管理模塊；系統(tǒng)維護(hù)管理模塊；

(四)分析模塊

管網(wǎng)圖形信息分析模塊提供以下功能：

1．圖層疊加分析功能。提供多種比例尺、多層次圖形選擇疊加。提供不同比例尺圖形的無級(jí)放大及在不同視野范圍內(nèi)的自動(dòng)顯示控制。

2．提供主要圖形信息的漫游功能；爆管處理：根據(jù)爆管點(diǎn)確定管位，氣體泄露量，確定關(guān)閘方案等。

3．閥門開關(guān)影響范圍分析。

4．管網(wǎng)跟蹤：當(dāng)某一段泄露時(shí)能快速找到應(yīng)關(guān)閉的閥門，準(zhǔn)確找到應(yīng)隔離的用戶，有助于隔離決策。

5．具有對(duì)現(xiàn)有圖形數(shù)據(jù)歸納分析的功能，為應(yīng)急處理和調(diào)度起輔助決策作用。

6．地圖測(cè)量

(五)輔助設(shè)計(jì)模塊：

該功能能通過AUTOCAD實(shí)現(xiàn)，開發(fā)輔助設(shè)計(jì)子系統(tǒng)技術(shù)具有管網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)；管網(wǎng)縱斷面設(shè)計(jì)；常規(guī)設(shè)計(jì)工具；設(shè)計(jì)圖紙輸出；修改原設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)變更資料管理等功能；同時(shí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換程序，將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入ArcView系統(tǒng)。

(六)文字資料及表格管理功能：

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)文字資料、表格數(shù)據(jù)、圖紙檔案的電子化管理。

(七)統(tǒng)計(jì)模塊：

管網(wǎng)屬性信息統(tǒng)計(jì)模塊提供以下功能：基于地圖數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。提供用戶日常工作中常用的統(tǒng)計(jì)功能。如：統(tǒng)計(jì)管網(wǎng)公里數(shù)、管段長(zhǎng)度、閥門總數(shù)等。

(八)編輯模塊

基本圖形要素<點(diǎn)、線、面、圓、矩形、多邊形等>的增、刪、改的編輯。并能記錄權(quán)限，若無權(quán)，則禁止修改。

屬性數(shù)據(jù)的修改

不同圖層數(shù)據(jù)復(fù)制

圖形表格輸出

視窗變換

數(shù)據(jù)維護(hù)與更新

數(shù)據(jù)備份

(九)輸出模塊：

其中包括圖形輸出模塊；屬性信息統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表輸出模塊。

八、 信息輸入步驟

以覆蓋鄭州市36萬用戶的六個(gè)管網(wǎng)所為基礎(chǔ)，在1：1000的鄭州市電子地圖上準(zhǔn)確的做出天然氣管網(wǎng)地理信息圖，并輸入相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。本步驟完成后，可提供調(diào)度中心，搶險(xiǎn)部門試用，提出修改完善意見，以建立完善的系統(tǒng)框架。

由于管網(wǎng)信息需每年維護(hù)，所以，應(yīng)在年度管網(wǎng)普查、拆遷、規(guī)劃、維護(hù)中對(duì)計(jì)算機(jī)地理信息系統(tǒng)資料進(jìn)行維護(hù)，以保證本系統(tǒng)建立后，切實(shí)發(fā)揮．出它的作用。

以上為我們對(duì)開發(fā)鄭州市天然氣輸配管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的粗淺認(rèn)識(shí)，不當(dāng)之處請(qǐng)指正。