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GIS文献综述.doc

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.06M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    GIS 在城市地下管网中应用文件综述 摘要： 基于 GIS 技术的城市地下管线信息系统可有效解决目前管线管理 与城市化发展的矛盾，本文将综述近年来 GIS 技术在我国城市地下管 网建设中应用的最新进展和未来的发展趋势。 关键字：城市地下管网、GIS 0 引言： 城市地下管网是城市基础设施的重要组成部分,是城市赖以生存和发 展的生命线，城市地下网络系统是一个密切关系到人民生活问题的复 杂系统。城市地下管网主要包括电力、路灯、电车、交通信号、电信、 联通、移动、网通、铁通、军用通讯、有线电视、热力、蒸汽、给水、 热水、温泉、雨水、污水、中水、雨污合流、天然气、煤气、液化气、 工业、乙炔、石油、氧气、氢气、人防、安防、综合管沟、不明管线 等32 类管线[ 15]。城市地下管网种类繁多, 且错综复杂, 用户信息 量巨大, 更新速度快, 构成了一个复杂的空间网络系统。随着GIS、 空间数据库、计算机网络等技术的发展与成熟,基于GIS技术建立的城 市地下管线管理系统综合了计算机图形技术和地理空间数据库技术, 实现了对繁杂的管线数据进行现代化科学管理,达到管线数据的可视 化和实时更新,并进行动态综合规划管理和空间分析，并可有效解决 目前地下管网管理与城市化发展的矛盾。[1] 管网地理信息系统是采集、存储、加工、再现和分析管网地理信 息的专业地理信息系统。管网地理信息系统可以对管网规划、设计、 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
    施工、安全运行、生产调度、设备维修、管网改造及抢险等作业提供 技术支持和辅助决策。管网地理信息系统的发展依赖于地理信息系统 ( G IS)技术的进步。地理数据库技术、硬件技术、网络技术、人员 素质的提高、数据共享交换的需求、管网科学管理的需求、数据规范 化均推动了管网地理信息系统的技术进步与普及应用。目前, 我国城 市管网地理信息系统如雨后春笋, 蓬勃发展。结合十年地理信息系统 建设经验, 对国内外城市管网地理信息系统的发展状况, 我国城市 管网地理信息系统的建设内容, 应考虑的因素、运行管理等方面进行 论述。 1 GIS在城市地下管网中应用 1.1 城市地下管网地理信息数据库建设 1.1.1 城市地下管线地理信息数据采集发展状况 随着测绘和通讯技术的进步，管线地理信息数据采集先后经历了扫 描和数字化仪阶段、全站仪全野外数字采集阶段和动态全球定位系统 （G PS）阶段，管线地理数据采集的方式越来越呈现便捷、高效、多 样化的特点。未来管线地理数据的发展趋势包括：动态测量的发展 CORS基站阶段和移动管线地理信息系统数据采集阶段。[2] 1.1.2 城市地下管线地理信息数据的处理过程 地下管线勘测数据是一种属性繁多、空间关系错综复杂的数据，要处 理它们，首先要规范管线数据，其次是理清管线数据间的关系，建立 正确的流程，最后是组织数据处理。[3] 1.1.3 城市地下管线地理信息数据库规范化建设 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
    近些年来，随着我国城市化建设规模的不断扩大，许多城市相继建立 了各式各样的管线信息库，但由于缺乏规划，各自为政，建立的信息 库五花八门，格式不一，难以共享，为此规范城市地下管线信息库的 建立势在必行。针对这些问题，结合地下管线建库涉及的关键技术， 并应用3S（全球定位系统、遥感、地理信息系统）技术、空间元数据、 地理编码等关键技术能够实现地下管线数据库的充分共享和快速建 库[4]而基于时态GIS 的城市地下管线数据库建设的提出，更加有效 地表达了地下管线信息的时空特征和网络特点,根据这一要求提出的 按几何网络模型管线建立时空数据模型的方法，既可按几何网络模型 组织管线空间数据, 又可对管线数据进行时空查询和操作, 实现管 线数据的更新与历史数据保存，为地下管线时空数据库的结构设计提 供了思路。该数据库不仅实现了动态可视化展现的功能及分析功能， 还实现了查询统计、规划方案对比、历史数据查询和管线使用年限分 析等功能，突破了传统的城市地下管线数据管理系统只对现状数据的 属性和空间信息进行管理的方法。[5] 1.1.4 城市地下管线地理元数据建设 地下管线网络系统错综复杂，为实现对地下管线更可靠、更高效、更 规范和更科学的管理 ,解决对地下管线海量数据的管理和查询等问 题，进行有针对性的地下管线元数据建设十分有必要。[6]地下管线 元数据是对地下管线数据库内容进行总体描述,并标识和查询数据库 的唯一且完整的信息, 即通过它可以概括性查询数据库, 使用户对 数据库有一个基本的了解具体的内容包括：编目信息、数据库质量信 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
    息、数据库组织信息、数据库空间参考信息、实体信息、数据分发信 息、元数据参考信息。[6] 1.1.5 地下管线管数据质量与质量控制. 数据是地下管线信息系统的核心内容，数据质量的好坏，直接关系到 系统应用分析结果的可靠程度和系统应用目标的实现水平。所以，了 解管线数据的质量内涵和对数据质量的影响因素，采取科学、有效的 手段和措施，进行质量控制至关重要。地下管线管理信息系统的数据 主要为地理数据（空间数据和属性数据）；数据质量内容主要包括位 置精度、属性精度、逻辑一致性和完整性；影响数据质量的主要因素 基本体现在数据采集、数据处理、数据应用的生产过程中；数据的质 量控制应贯穿于数据生产的整个过程中，其中，源数据采集和数据处 理过程中的质量控制是关键环节，提高对源数据质量重要程度的认 识，创新源数据获取的现代技术流程，强化数据质量控制的方法和措 施，是提高地下管线管理信息系统的应用水平，提升城市基础建设的 决策支持力度的关键所在。[7] 在对大区域地下管线探测数据检查过程中必须充分考虑了地下管线 隐蔽性对探测成果的影响，在数据检查工作中采用科学流程、标准制 定、样本控制、GIS 辅助等科学合理手段，能够有效地提高检验效率， 保证获取的地下管线数据的质量。[8] 1.2 GIS 在城市地下管网信息系统建设中的应用 1.2.1 GIS 技术在地下管网的三维可视化方面的应用 技术方案： 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
    结合GIS 的基本理论与三维图像系统理论，通过建立管网三维集 成拓扑模型，实现城市地下管线三维GIS系统。[10] 解决问题： 以更加优质的视觉效果，表达了管线在地下的分布呈现立体空间 垂直分布和纵横交错分布的特点，解决了二维图形无法表现管线 之间的空间关系的问题，更好的地实现了对城市地下管线的高效 管理 1.2．2 GIS 在处置地下管线突发事件中的应用 技术方案： 通过分析ArcGIS网络模型和流向生成, 对传统的广度优先算法 进行了优化，在此基础上，利用ArcGIS的空间分析中的网络分析 模块。 解决问题： 较好地解决爆管分析中上游可关闭阀门的搜索和爆管的影响区 域分析等问题。 1.2.3 GIS在管网模型建立及管网规则中的应用 技术方法: 使用ArcGIS的扩展类技术, 通过对网络连通关系和父子关系的 控制, 模仿数据库触发器, 解决问题：实现在空间数据库层面上应用管网规则, 保证多了用 户数据编辑时管网数据的一致性和完整性。 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
    1.2.4 GIS在城市地下管网的综合规划和管理方面的应用 技术方案： 利用GIS技术并结合计算机机图形技术和空间地理数据库技术, 建立城市地下管网信息系统。 解决问题： 实现了对繁杂的地下管线数据进行现代化科学管理,如对管网数 据的存储、查询、检索，并利用GIS 的空间分析、预测、模拟功 能实现了对管线数据的可视化和实时更新,为管网的综合规划和 管理提供了依据。 1.2.5 webGIS在城市地下管网中的应用 技术方案： 通过利用网络GIS的原理和特点，建立基于WebGIS的地下管网信 息系统。 解决问题： 在传统的般单机版或基于C/S 网络模式运行的基础上，避免了重 复建设和资源浪费, 较好的解决了管网数据资源的共享的问题。 1.2.6 GIS在城市地下管网决策支持中的应用 技术方案： 通过组件式的GIS二次开发平台，并结合相关的编程语言，进行 地下管线决策支持系统的开发。 解决问题： 为我国地下管线的管理提供了管线空间数据和其他数据综 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
    合分析的能力，为地下管线的规划、施工、用户信息管理等 提供了最佳解决方案。为城市规划管理部门提供了全新的高 效管理手段，地下综合管线管理不再局限于传统的图纸现场 办公模式，随着Internet 及网络硬件的发展为基于WebGIS 的管线决策支持系统提供了更大的发展空间。 3 GIS在城市地下管网中应用的不足和发展趋势 3.1 我国现行地下管网信息系统存在的主要问题有: 1) 信息孤岛: 由于技术和基础架构先天不足, 现有管网信息系统大多是孤岛型的 应用,系统之间相互独立封闭, 资源共享与集成应用困难。 2) IT 黑洞: 现有管网信息系统多是采用面向技术的、业务无关的、原始编程工具 开发的, 软件开发模式的落后使得信息系统的开发、维护、扩展和升 级困难, 导致IT 黑洞普遍存在。 3) 决策支持功能弱: 由于各类管网信息系统主要面向单一应用, 其数据源和决策支持模 型具有局限性。此外, 空间基准不一致、数据语义不一致、数据尺度 不一致等, 也造成信息共享困难, 影响决策支持。 3.2 我国未来地下管网信息系统发展的趋势: 1、对城市管网资源进行Web 集成、共享应用, 并萃取专业模型、 辅助决策支持, 实现城市管网智慧管理( CityPipelines Smart Manag 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
    ement , CPSM) [14] 是城市地下管网管理的必然趋势和发展方向 [15]。 2、三维城市地下管线信息系统是数字城市发展的一个方向, 能够实 现城市地下管线的高效管理, 促进了三维GIS 在城市规划和管理中 的应用。 4 总结 城市地下管线管理信息系统依赖于城市的建设发展，数字城市是 城市信息化战略中的重要组成部分，也是信息化战略得以顺利实现的 重要保障。所以需要加大力度进行城市信息化的进程，进行城市基础 数据的采集收集，在数据采集、自动化入库、动态更新数据库一整套 有效措施和手段的基础上，研究和建立集空间异质、结构复杂、三维 标度和海量数据的综合管线信息系统，不但对于城市地下管线的科学 化管理，保证城市的可持续发展有着现实和深远的意义，而且对于城 市规划信息系统学科的完善和发展，也无疑具有深刻的学术价值、理 论价值和应用示范推广价值。 参考文献： [1] 李宇新,刘楠,柴红梅.基于 GIS 的城市地下管线信息系统的研究与设计[J].测绘与空间 地理信息，2009,32（4）:70-72. [2] 王秀玉,毕雪杰,戴金英. 论管线地理信息数据采集发展过程[J].测绘与空间地理信息， 2009,6:48-49. [3] 杜云强.浅谈城市地下管线数据处理[J].现代测绘，2010,21（3）：81-83. [4] 洪中华，陈绍杰，徐志刚.地下管线建库的关键技术及应用[J]. 测绘科学，2009, 27 （5）:43-45. [5] 杨伯钢,张保钢.城市地下管线时空数据的组织与操作[J].测绘通报，2009，4：56-58. [6] 李黎,李剑.地下管线元数据建设探讨[J].现代测绘，2006,29（1）：29-31. 湖南师范大学资源与环境科学学院 09 地理信息系统专业 曾海波
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