城市地下管线信息系统的现状和未来
李逸红
摘要：城市综合地下管线系统是数字城市管理的重要标志，本文介绍了目前城市地下管线系统的现状和将来的发展趋势。
关键词：地下管线信息系统；GPS；GIS；RS
地下管网是现代化城市中的重要基础设施，完善城市基础设施的建设，提高城市地下载体的功能，对加速社会主义经济建设、改善人民生活条件、完善投资环境、提高城市现代化程度有着极其深远的意义，同时也是一个城市管理水平的重要标志之一。
随着中国信息化程度的显著提高，越来越多的省份和城市开始将数字化建设提到议事日程上，例如"数字北京"、"数字广州"这样的口号目标已经被多次提出还纷纷搬上了网。但要说到数字城市的建设，我们就不得不提到其托起高楼大厦的根基GIS地理信息系统。GIS（地理信息系统）与GPS（全球定位系统）和RS（卫星遥感技术）三大空间科学技术并称为"3S"技术，被认为是二十一世纪信息科学技术发展的重要前沿技术。特别是进入新世纪，GIS已经列入我国信息产业中的支柱产业之一，这标志着我国的GIS应用研究进入到一个新的发展应用阶段。
GIS系统应用的基础是带拓扑关系的地形实体要素和管线实体要素，由于存在拓扑关系，因此可进行空间查询和空间分析、叠置分析等，此外，GIS通过数据接口能便捷获取GPS、RS、DPS（数字摄影测量系统）采集到数据而实时地、动态地更新数据。因此GIS系统更适用于地形图、综合管线图的应用和管理。并且将地下管网信息与城市基础地理信息融合在一起，并与用于管线报建、审批办公自动化系统（OA）集成，实现信息共享，为城市的规划、建设和管理服务，是城市地下管网信息管理的目标和发展趋势。因此，城市地下管线管理信息系统是地理信息系统在市政管理方面的应用，它既可以是一个独立的系统，也可以是整个城市GIS系统的一个子系统。
这里笔者将对城市地下管线管理信息系统的兴起、研究内容、应用以及发展趋势等几个方面来做一个简单的介绍。
1 现状背景
城市地下管线是城市的重要基础设施，它的安全运行是现代化城市高效率、高质量运转的保证。城市地下管线现状资料是城市规划、建设和管理的基础资料，只有尽快、全面、系统地掌握地下管线现状，才能为开发利用地下空间，如地下工程的规划、设计、施工及运行管理等提供完整的基础数据。
但是由于种种原因，目前城市地下管线的管理存在若干问题。首先，由于地下管线现状资料的缺漏和偏差而造成的盲目施工，时常损坏地下管线，导致停水、停电、停气、通讯中断，甚至引起灾害事故。其次，由于事先缺乏地下管线现状资料，有些道路及管线工程无法按设计进行施工，不得不在现场修改设计方案，且覆土前又未进行竣工测量，造成管线数据的动态更新难以实施。此外，城市管线资料来源不明确，精度不可靠，且在传统的管线资料管理模式下，图文表格不统一，分类统计、检索速度慢，不利综合分析，存在较多弊端。所以要实现城市管理的科学化、现代化，就必须实现管线资料的数字化管理：立项对城市内的管线进行普查，并对管线资料的管理作出长远规划。
2 目标
2.1建立普查成果的计算机监理机制，采用"外业勘测--内业成图--建立管理信息系统"的一体化建库模式，建设高精度、高可靠性的地下管线数据库。
2.2提供管线采集数据的计算机监理软件工具。
2.3为实现动态更新与业务管理，在工程完工之后敷土之前组织竣工测量，将新获取的数据输入数据库，对现状管线库进行更新。
2.4实现综合查询、统计、绘图输出等系统基本功能，满足管线工程规划管理与工程设计施工的一般性要求。实现任意断面生成、事故分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等智能化分析与设计功能。
2.5实现开放式的数据共享，为用户其它系统调用地下管线信息系统数据库提供保证。
3 内容
城市综合地下管线信息系统是以地理信息系统（GIS）技术为核心、实现与计算机辅助技术（CAD）和办公自动化（OA）相集成，具有空间决策支持和专家系统综合分析能力的综合性管线信息系统。它主要具有以下内容：
3.1地下管线现状信息的采集与入库
地下管线现状信息是地下管线信息系统最重要的数据支持来源，在管线历史资料不全，并且缺乏现势性数据的情况下，采用实测的方式进行管线信息的采集，同时要求建立地下管线数据库。
3.2竣工测量数据的采集与入库
随着城市建设的不断发展，管线工程的建设也将不断进行，这些建设产生的新的管线信息，需要加入地下管线数据库，不断补充和更新数据库中的内容，保证数据的现势性。建议客户在开展地下管线普查的同时，利用与普查类似的技术手段，通过对建设工程进行竣工测量的途径获取新的管线信息。
3.3信息查询、空间分析与综合应用
最终用户为了寻找管线规划管理工作的科学依据，需要检索地下管线数据库中的信息，要求提供各种形式的检索方法（如任意区域查询、缓冲分析等）；在信息检索的基础上有必要对管线的空间位置关系进行分析，如设施埋设深度、管间水平净距/垂直净距等，以满足规划综合的空间分析要求；也还需要掌握管线长度和设
3.4 开放式的数据共享
系统应该满足开放性要求，具备查询基础地形图信息或其它规划信息的接口能力；作为城市规划管理级应用的综合性地下管线系统，应具备向管线专业权属单位的专业管线信息系统提供数据共享的能力。
4 应用及拓展应用
4.1将城市所有的地下管线以动态方式管理起来，使数据始终反映最新的现状，可为城市规划、消防、电信、供电等部门提供大量的信息，同时为政府决策提供可靠的依据。
4.2 将拟建建议工程与已建管线叠加，可避免占压地下管线。
4.3 可准确地查询出管线的性质、位置、材质、附件名称（如阀门、消火栓等）、管径等，提供准确可靠的数据。
4.4 可输出各种形式的综合图、专业图，对图形进行任意比例尺的缩放；可输出不同规格的图纸，将多幅图拼接输出，方便外业施工和管理。
4.5 可对管线进行纵、横剖面处理，为管线设计部门非常方便地提供各种数据。
4.6 地下管网综合查询。可按属性数据库中的字段名作任意查询，可统计任意区域内的阀门、消火栓等管线附件的个数。这样，可在地下管线发生事故时，提出应急方案，划定危险区域。该功能可为公安消防部门结合地形图的位置，提供最佳事故处理路线，制定最佳解决方案。
4.7 该系统可提供与通用图形平台接口,为将来系统上升到大型地理信息系统提供强有力的保障,同时,为GIS系统的全面开发打下基础。
5 数字城市和城市地下管线管理信息系统的未来
在这样一个信息技术高度发达，经济、社会日益全球化的今天，城市信息化对于城市的健康持续发展具有重要意义。首先，这是城市国际化的需要。快速的全球化加速了城市国际化的步伐，城市日益融入到了全球的概念框架之中，提高城市的区域和国际竞争力成为城市发展的新目标。而城市信息化将为全球化的实现和全球城市体系的构建提供物质基础和社会保障，是其实现的前提。同时，城市信息化也是城市国际化的重要表现。其次，城市信息化是城市自身发展到一定阶段后的内在要求。随着经济、社会发展水平的提高，尤其是信息技术的飞速发展，带来了城市产业结构和社会发展的转型，这为城市实现信息化提供了重要的动力支持。因此，加强城市信息化建设对于城市的未来发展具有关键意义。
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。
