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    GIS系統在燃氣管網中的應用
    Tags:GIS系統     來源:本站整理    發布時間:2014-09-05 09:31:39        

     1 GIS系統簡介

      GIS(Geographical Information System的英文縮寫,即地理信息系統)是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發展而發展起來的一門新興的邊緣科學,它是一個利用現代計算機圖形和數據庫技術來輸入、存儲、編輯、查詢、分析顯示和輸出地理圖形及其屬性數據的計算機系統,是集地理學、幾何學、計算機科學及各類應用對象爲一體的綜合性高新技術。

      GIS的概念提出始于上世紀60年代的美國和加拿大。我國的GIS研究與應用雖然起步稍晚,但經過20多年的努力,現在已成功應用于電力、自來水、燃氣等公用管線設施的例子也越來越多。

      2 GIS系統組成

      GIS系統由如下五大部分組成。

      (1) 硬件

      主要是指操作GIS系統所需的一切計算機資源,包括計算機、網絡設備、存儲設備、數據輸入、輸出和顯示的外圍設備等等。

      (2) 軟件

      主要是指GIS系統運行所必須的各種程序,包括計算機系統軟件和GIS系統軟件兩部分。GIS系統軟件提供存儲、分析和顯示地理信息的功能和工具,其軟件工具包括:輸入和處理地理信息的工具;數據庫管理系統工具;支持地理查詢、分析和可視化顯示的工具;容易使用這些工具的圖形用戶界面(GUI)。

      (3) 數據

      數據是一個GIS系統最基礎的組成部分,主要包括空間數據和屬性數據。空間數據是GIS的操作對象,是現實世界經過模型抽象的實質性內容。空間數據的表達可以采用柵格和矢量兩種形式。空間數據表現了地理空間實體的位置、大小、形狀、方向以及幾何拓撲關系。空間數據通常爲幾何圖形或圖像數據,屬性數據通常爲文檔或表格數據。

      (4) 方法

      這裏的方法主要是指空間信息的綜合分析方法,即我們常說的應用模型。它是在對專業領域的具體對象與過程進行大量研究的基礎上總結出的規律的表示。 GIS應用就是利用這些模型對大量空間數據進行分析綜合來解決實際問題的。

      (5) 人員

      人是GIS系統中重要的構成要素,GIS不同于一幅地圖,它是一個動態的地理模型,僅有系統軟硬件和數據還不能構成一個完整的GIS系統,需要人進行系統組織、管理、維護和數據更新、系統擴充完善以及應用程序開發,並采用空間分析模型提取多種信息。因此,GIS應用的關鍵是掌握實施GIS來解決現實問題的人員素質。這些人員既包括從事設計、開發和維護GIS系統的技術專家,也包括那些使用該系統並解決專業領域任務的行業專家。

      3 GIS系統應用實例

      3.1 GIS系統實施背景

      南京港華現有50多萬居民用戶,2000多工商團體用戶,中低壓管道逾800km,調壓站500多座,年供應天然氣3億m3。2004年5月,天然氣正式進入南京城市燃氣管網,天然氣置換工作開始全面展開。天然氣的置換工作必需對現有地下管網設施有清晰的了解,需要輸出各種比例,各種規格的圖紙,實時統計各種材質、管徑、年代的管網資料。爲了配合天然氣置換工作,同時爲了進一步加強對地下燃氣管網的安全管理,公司于2004年初開始建設燃氣管網GIS系統,由沈陽金建數字城市軟件有限公司負責系統開發,香港中華煤氣有限公司擔任監理工作,鷹圖(中國)有限公司提供技術支持。2005年3月系統正式投入使用,爲天然氣置換以及地下管網設施管理提供了極大的方便。

      3.2 設計目標

      (1) 利用先進的計算機技術建立起高精度、高可靠性的基礎設施和地下管網數據庫。

      (2) GIS系統的設計嚴格遵循現有國家標准和行業標准,制定統一的數據編碼體系,包括數據定義體系,分類體系,數據交換格式,數據存儲格式,輸出格式,以及數據文檔,質量標准,以利于數據交換和共享。

      (3) 選用功能強大的GIS系統軟件和數據庫,方便、安全地對基礎地形和管網數據庫中的圖形數據和屬性數據進行統一管理。爲用戶提供數據輸入、數據存儲、信息查詢、數據更新、信息統計、空間分析、結果輸出等功能。

      (4) 實現系統功能實用性,達到滿足不同需求層次應用的目的。注重系統的技術前瞻性和系統將來的可擴展性。

      (5) 由于系統涉及到公司燃氣管網的重要資料和數據,所以應具有良好的安全性、保密性和穩定性。

      (6) 系統要操作簡單,界面友好,易于維護和升級。

      3.3 GIS系統基本功能

      GIS系統是基于美國INTERGRAPH公司G/GAS92平台,采用G/GAS技術建模完成了基于 Oracle92管網模型的建立,實施26種管網設施、12種第二連接地形圖設施的人庫工作。使用功能配置和二次開發完成了管網查詢、統計、報表、追蹤分析、爆管分析、標准圖幅輸出、預警分析、GPS數據導人等功能。

      (1) 圖形、圖層操作

      ·圖形縮放、平移、漫遊等基本功能。

      ·圖層調用,開、關顯示。

      ·設置圖層顯示比例,控制圖面顯示內容的疏密。

      ·全局圖形窗口。

      ·多窗口同時顯示。

      (2) 按業務需求顯示

      ·按管理區域、行政區域等參數定位顯示畫面。

      ·根據管線類型,管徑等屬性以專題圖方式顯示管線設施,並以不同的線型、粗細、顔色等進行區分。

      ·按用戶的需求可選擇管徑、閥門號、設施尺寸等信息在圖中設施上進行標注。

      ·按路名、交叉路口、調壓器名稱、閥門編號等信息定位顯示區域。

      (3) 查詢、統計

      ·根據管徑、管齡、材質、壓力等參數(或參數範圍)對管線進行查詢和統計。

      ·根據編號、類型、尺寸、使用年限、使用狀況等參數(或參數範圍)對閥門進行查詢和統計。還可查詢和統計閥門的動態曆史操作,以掌握相關的業務工作過程。

      ·根據編號、類型、壓力、性能和使用狀況等參數(或參數範圍)對調壓器進行查詢和統計。

      ·按地址、路段和交叉路口等信息定位、查詢和統計管線設施。

      ·按設定的空間範圍(如行政區、管理區、多邊形等)對管線設施數量、長度等指標進行統計。

      ·結合空間範圍條件和屬性條件對設施進行查詢和統計。

      (4) GPS跟蹤

      GPS跟蹤實現了與管網巡檢系統的接口,通過GPRS通訊方式將巡檢人員、搶險車輛的GPS信息傳送至GIS系統,並以圖形方式在電子地圖中標示一個或多個巡檢人員或車輛的具體位置,該功能記錄全部曆史數據,方便GPS信息的曆史調閱,同時調度中心也可以向管網維護人員發出搶修、巡查、查漏等指令。

      (5) 栓點卡輸出

      管線附屬設施的栓點卡上詳細列出了設施點的屬性信息,以及設施點到其周圍主要參照物的距離,可以輔助外業人員快速找到被埋壓的設施點。使用該功能可以在屏幕上以指示線的方式標示出設施點到參照物的距離,並打印出栓點卡片。

      (6) 搶修決策

      當某段管線出現故障需要處理時,GIS系統能提出優化的決策措施,包括該區域內應關閉哪些閥門,達到停氣影響面最小、速度最快。當方案中某個閥門無法關閉時,GIS系統還將提供另一優化方案,選取關閉另外的閥門。當然,GIS系統也可在某個區域作出帶氣作業方案。帶氣作業方案模式與搶修決策方式是一樣的。如果在計算機裏已經輸入該區域燃氣用戶的信息資料,搶修和帶氣作業方案中還可查詢到該方案區域作業時影響用氣的街區、單位和用戶。

      (7) 輔助分析

      ·爆管分析

      對選中爆裂的管道,通過設施的網絡分析功能,給出關閥方案,將在影響範圍內的設施隔開。

      ·氣源分析

      對選中煤氣管道,根據設施模型的關聯性,確定爲這條管道供氣的氣源,從而輔助管線的設計和改造。

      ·預警分析

      根據各種設備的使用年限,預警超齡服役的設備,輔助制定更新改造計劃。

      ·壓力狀態顯示

      根據管網設施的壓力(高壓、中壓、次中壓、低壓)、狀態(設計、運行、廢除、停用等)進行專題顯示。

      ·自定義報表樣式輸出

      查詢結果可以按用戶自定義的報表字段、字體、字號進行報表輸出。

      (8) 數據導人/導出

      ·GPS數據導人

      滿足要求的外業GPS數據可以直接導人到系統中,實現設施的批量錄入,減小數據錄人工作量。

      ·導出MIF/DXF

      可將查詢結果或選定區域的管網設施輸出成MIF或DXF格式文件,實現不同平台間的數據共享。

      ·屬性數據批量更新

      導出設施屬性到CSV格式文件後,可以使用 Excel進行修改,修改後的Excel可以導入到系統中,更新屬性數據。

      (9) 維護更新模塊

      系統提供便捷的操作工具,對設施進行維護更新管理,保持數據信息准確性。

      ·設施屬性修改、更新。

      ·增加管線、閥門、調壓站等設施,增加新設施後及時輸入相關屬性。系統自動處理增加設施後設施間的拓撲連接關系。

      ·刪除管線、閥門、調壓站等設施。系統自動處理刪除設施後設施間的拓撲連接關系。

      (10) 權限管理

      爲了保障數據的安全性,需要使用權限驗證來控制用戶對系統的訪問和使用。每個用戶有自己的用戶名,登錄系統時輸入用戶名和密碼,系統會驗證確定用戶是否具有使用系統的權限。系統使用角色來管理訪問權限,角色決定用戶在系統中能夠執行什麽樣的操作。用戶角色包括:超級用戶(G/Administrator)、編輯用戶(G/Designer)和浏覽用戶(G/Analysis)。每個用戶可以有一個或多個角色。

      3.4 系統結構模型

      系統結構模型如圖1所示。

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      3.5 系統運行環境

      (1) 硬件環境

      服務器:

      中央處理器:Intel Xeon MP 2.7GHz

      內存:  2 GB DDR SDRAM

      硬盤: SCSI 36.4GB×4

      其他硬件設備:打印機、繪圖儀、交換機等

      (2) 軟件環境

      服務器端:

      操作系統:Windows 2000 Server

      基礎平台:G/GAS9.2

      數據庫:    Oracle 9i/10g

      (3) 客戶端

      操作系統:Windows 2000 Professional/Xp Professional

      客戶端軟件:G/GAS9.2和Oracle 9i/10g的客戶端

      應用軟件:燃氣管網GIS系統

      4 結語

      燃氣管網是城市重要的基礎設施之一,GIS系統的應用改變了燃氣管網傳統落後的人工管理方式,實現了燃氣管網規劃、設計和管理的科學化、規範化、自動化,同時也爲燃氣的輸配調度、圖檔管理、管網規劃、管網搶修決策、日常運行管理、施工管理以及綜合輔助決策等提供了現代化處理手段。GIS系統作爲燃氣綜合管理信息系統的重要組成部分,它的投用進一步推動了燃氣企業信息化建設的進程,充分體現了企業的現代化管理水平。

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