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開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統的探討

時間：2023-02-20 22:42:55 化學化工論文我要投稿

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關于開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統的探討

一、必要性及可行性

關于開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統的探討

必要性：

鄭州市燃氣管網地下設施從1985年開始敷設至今，已有十六年的時間。據最新資料統計，截止2001年初，已敷設長輸管線76KM，市區中壓管道380KM，庭院管道1100KM，門站兩個，干式儲氣柜3個(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，工業用戶38戶。以往對這些信息的保存、調用，均以圖紙檔案的方式。隨著管網建設規模的不斷擴大及時間的流逝，新老資料越積越多，許多已鋪設的管線需要維修、維護，同一管線由于改造會．出現多份資料，從而給管理帶采混亂。隨著類似問題的積累，給管網正常，維護與維修造成困難，影響對故障的搶修，而搶修時間的延誤會造成更大的經濟損失。隨著計算機應用技術的不斷發展，對地下管網設施信息的保存、調用，目前已發展到“智能”化的程度。基于計算機地理信息系統技術，可高效、快速、準確的調出所需要的管網信息，并具有一定的分析功能，為搶險、維修、規劃燃氣管網提供了方便、快捷的手段。地理信息系統的開發，是行業發展、邁向高效管理的必由之路。國外發達國家的發展證實了這一點。結合公司已建和在建的CAD設計系統，計算機調度系統，用戶服務系統以及內部網辦公自動化系統，開發天然氣輸配管網地理信息系統是十分必要的。

可行性：

目前，國內流行的地理信息開發軟件有Maplnfo，ArcView，MAPGIS，GeoStar等。比較這些軟件開發平臺，ArcView適用于較大的地理信息系統，它是由美國ESRI公司研制的ARC/INFO平臺系列產品，是GIS技術的先驅，適用于各種尺度應用系統的開發，尤其是較大的系統多采用該穩定的開發平臺。其它系統則用于開發較小型的地理信息系統、桌面制圖及管理系統。

經考察，分析如下：

1．地理信息系統的開發，屬于計算機領域的應用開發，能否成功，取決于開發人員對應用軟件的熟悉程度。基于平臺的開發工作，是一種高級語言的開發，系統提供了大量的基本工具庫，經過短期學習和培訓，能夠較快的掌握平臺，具備基本的應用能力。

2. 地理信息系統的開發，需要有燃氣行業地下管網的知識、資料，公司有這方面的優勢。綜上所述，開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統是可行的。

二、系統設計原則

為使地理信息系統的實施滿足公司現階段的需要，并使之成為鄭州市綜合地理信息的一部分，另外考慮在系統內容及功能方面進一步拓展的需要，系統設計應遵循，以下原則：

1．標準化原則：系統數據的分類編碼應嚴格遵循現有的國家標準、行業標準，除此之外，還應制定適合鄭州市特點的具有區域推廣應用價值的地方標準。

2．完備性原則：數據庫中存儲的圖形及屬性等信息，應能滿足系統的正常運行和用戶日常工作的需求。系統具有的功能應當完成系統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：一是數據可靠性，圖形信息和屬性數據準確可靠，并可及時補充、更新和備份已變動的數據。二是系統的可靠性，系統無故障率須達到用戶的管理要求，并具備良好的安全保密措施。此外，系統還考慮到數據的兼容性及技術先進性等原則。

三、系統開發硬件環境

系統開發硬件環境建設原則是：依托公司現有的或即將建設的網絡環境及設備基礎，增加具有適合地理信息系統開發的圖形工作站，可進行數據共享的網管地理信息服務器。

四、系統軟件

系統采用windows NT 或(windows 2000)操作系統。GIS軟件的選擇：經考察國內已建成的天然氣管網地理信息系統，大多采用國外的GIS軟件。國內自行研制的GIS軟件，雖經幾年發展有了相當的基礎，但在功能的穩定性和二次開發上與國外軟件尚存在距離。

國外典型GIS性能比較：

經調研分析，專業軟件采用美國ESRI公司的ARC／INFO系列產品。

理由如下：

1．ESRI公司于20世紀70年代開始研制GIS軟件產品，是公認的GIS軟件鼻祖，現仍是GIS軟件的領頭羊。產品系列全，穩定性。

2．ARC／工NFO系列產品不僅具有強大的空間數據管理功能，而且其分析功能是其它GIS軟件所無法比擬的。尤其是網絡分析功能十分強大，這一功能在管網故障分析中是不可或缺的，它對系統的深層次開發具有重要意義。

3．在數據兼容方面具有優勢。由于系統采用數據開放功能，可直接讀取關系數據庫文件，可無須轉換直接讀取AUTOCAD圖形文件。目前，設計室采用的AUTOCAD設計圖紙，本系統可直接引用。

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

五、系統前期的預研

天然氣管網地理信息系統是一個較為復雜的圖形和數據庫相結合的系統。系統基礎信息資料的規范化采集輸入以及日后的系統維護是本項目的難點所在。應該本著“統一規劃，分步實施”，邊建設邊應用，有投入有效益的原則，既要為公司節約項目開發資金，又要建立起穩定可靠，切實可用的天然氣管網地理信息系統。任何急功近利，急于求成，幻想一步到位的開發思想，都是不切實際的。這樣做的結果，必將給本項目留下后患，給公司造成損失。

采用前期預研的方法，充分利用當地的技術優勢和力量，可避免走彎路，減少系統開發后續服務的費用。地理信息系統的最大特點之一是：基礎地理信息采集數據量大，信息的現勢性強。應充分利用眾多相關的鄭州市地理信息基礎數據，并考慮逐年更新、充利用這些資源的便利性，有利于開發后的信息數據維護、城市管網規劃。避免因到非專業部門獲取數據由于格式不統一而造成的大量問題。

預研步驟：

利用ArcView系統在鄭州市1：10000的電子地圖上進行項目預研。預研的內容有：

1．將鄭州市天然氣主干管網1：1000的地理信息輸入系統。

2．建立系統的信息采集、資料管理、輔助設計、信息分析等功能。

3．通過預研，系統應基本具備的功能有：

(1) 查詢(包括：按地段、按型號、按類型等)

(2) 分析(包括：管網故障影響地域等)

(3) 統計(基于地圖數據的統計,如：管段長度、閥門總數等)

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

(5) 屬性數據的修改

(6) 圖形表格輸出

另外；還應熟悉圖層勘口、測量、視窗變換、數據維護更新、備份，圖例顯示、修改、編輯、立體圖形顯示等功能。

六、系統數據體系

圖形數據層次的設計應兼顧通用性和方便實用的原則，分為基礎地理信息數據、專業應用數據。基礎地理信息數據：含道路層(街區層：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(預留)等。專業數據層：含主干管層、支管層、專用結點(水井、閥門等)層、用戶層、注記層等。

1．圖形數據

基于1：1000電子地圖上的內容：高中低壓管線、閥門及單體圖、主要管件、調壓站、儲配站、輔助信息圖等。

2．屬性數據

(1) 管線屬性數據：管徑、材質、埋深、管線性質(中、低壓橋管、隧道)、管線等級(出廠站管、環線、干管)；

(2) 設施屬性數據：閥門銘牌、類型、轉向和圈數；調壓器類型、大小、進出管口徑、出口壓力、有無壓力監測等；

(3) 歷史性數據：埋設日期、維修記錄、接口形式等。

(4)輔助型數據：

a．統計型數據：可按口徑、壓力級別、影響范圍、故障類型、調壓器類型、管齡和材質等進行統計分析；

b．說明型數據：用戶調壓氣的壓力要求、與之相關聯的有關信息。在具有1：1000鄭州市地圖基礎數據的基礎上，對1：1000市區圖的管網分布進行布丁式方法錄入。

七、系統主要功能

根據系統要實現的功能及圖形分類原則，進行計算機編程模塊設計。主要分為：

(一)數據錄入模塊設計：其中包括干管錄入模塊；支管及入戶管錄入模塊；管網屬性資料錄入模塊。

(二)查詢模塊設計：其中包括管網圖形信息查詢模塊；管網屬性信息查詢模塊；

查詢功能：

1．實現圖數及數圖查詢。即可在圖形目標上進行查詢并將查詢結果以新圖表示，同時檢索出相應屬性庫；也可以根據屬性進行任意復雜程度的邏輯查詢，并將查詢結果以圖形方式表示。具體可分為：管線線狀信息查詢；檢修管網、閥門等特殊結點查詢；管線斷面信息查詢；參考點位圖查詢；指定點重新生成點位圖；圖元量算(指定區域內點數、指定管線長度、指定點間距等)

2．管道資料查詢：可按口徑、壓力級別、影響范圍、故障類別、調壓器類型、維修日期、管齡和材質等進行查詢；

3．閥門資料查詢：可按閥門編號、維修日期等進行查詢；

4．調壓器資料查詢：可按調壓器編號、類型、維修日期等進行查詢；

5．歷史資料查詢：可查詢改建前的管道、閥門、調壓器等資料；

6．規劃資料信息查詢：如規劃新的煤氣管網等。

7．地址匹配查詢：用地址匹配功能，用戶臺巨快速有效的獲得所需要的地圖。

8．預留：相關自來水、污水、電纜、電訊設施查詢；管網輸配實時信息查詢。

(三)日常工作管理模塊：其中包括文件資料管理模塊；系統維護管理模塊；

(四)分析模塊

管網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放大及在不同視野范圍內的自動顯示控制。

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