基于GIS的城市生命线系统

第23卷第2期 河北建筑工程学院学报 Vo.l23No.22005年6月 JOURNAOFHEBEIINSTITUTEOFARCHITECTURALENGINEERING June2005

收稿日期:2005-04-08作者简介:女,1977年生,助教,张家口市,075024基于GIS的城市生命线系统崔亚萍1 熊 维1 史艳胜21河北建筑工程学院;2中国石油天然气管道局摘 要 城市的生命线系统是城市的命脉,为了对其数据进行更好的管理和维护,并在此基础上进一步研究各生命线系统之间的相互影响,需要建立城市生命线地理信息系统.从总体上介绍了生命线地理信息系统的要求、功能和发展前景.关键词 生命线;地理信息系统中图号 TU180 前 言城市生命线系统是指公众日常生活必不可少的、城市或联合企业的交通、通讯、供电、供水、供气等系统工程.随着城市居民生活条件、文化与信息需求的不断提高以及城市经济的快速发展,对城市生命线系统的需求与依赖性越来越高,从而促使生命线系统建设的发展.生命线系统覆盖面积大、跨越大,而且排水、供气、通信等管线具有隐蔽性,工程环节多、结构形式复杂,所有这些都给生命线的管理和规划提出了难题.地理信息系统(GeographicInformationSystem简称GIS)是以计算机技术为依托,以具有空间内涵的地理数据为处理对象,运用系统工程和信息科学的理论,通过采集、存储、显示、检索、处理、分析、输出数据,从而适时提供空间和动态的地理信息的计算机系统.GIS将图形、属性和专业模型融为一体,将空间数据处理与计算机技术相结合,通过系统建立、操作和模型分析,产生对资源环境进行区域规划、管理、灾害防治等功能方面的决策信息.GIS在处理数据和输出信息方面的功能能够实现生命线系统的可视化,方便数据的输入输出和查询,有利于系统的维护和更新,从而能更好的为城市生命线系统服务.1 系统的要求(1)系统应具有完善的生命线系统属性信息的输入编辑功能,从而保证数据库的准确性、安全性、现实性,系统还要提供一些必要的辅助工具来检测输入数据的准确性.(2)系统应界面友好,能实现全图形化维护、管理及查询检索功能和图形对象与属性数据的双向互动,以方便用户了解相关信息,做出相关的分析和决策.(3)系统应具有强大的数据查询和统计功能,并可以根据查询或统计的结果生成满足要求的属性报表、专业图形等信息,并可输出图形和报表.此外系统还要具备建立正确的政府决策支持模型的能力,以利于政府的宏观决策.(4)系统建设必须以实用性和可靠性为基本原则,保证能尽快地投入实际运用.系统在运行、维护及海量数据处理、多用户并发的功能方面要有较高的适应性和稳定性.(5)系统必须面向信息的服务、分发、交换、更新和共享,应具有一定的开放性和扩展性,同时,系统设计和建设中应充分考虑各种数据与资料的保密和安全,防止数据的非正常损坏和丢失.2 系统的建立2.1 数据的输入数据的准确采集与输入是最基本、最费时而又最重要的工作,根据数据的不同性质,主要包括:(1)空间数据的输入.空间数据是用来确定图形和制图特征的位置,主要包括:¹在某个已知坐标系中位置,即几何坐标;º实体间的空间相关性,即拓扑关系;(2)属性数据的输入.属性数据集信息是用来反映与几何位置无关的属性,它是与地理实体相联系的地理变量和地理意义,一般是经过抽象的概念,通过分类、命名、量算、统计等方法得到;(3)统计数据的输入.利用GIS强大的统计功能直接显示.2.2 图形的生成主要包括以下内容:(1)基本要素的绘制.以供水系统为例,主要是水网节点、管道、供水厂、小区等.在绘制图层的过程中,必须按照点状、线状、面状严格地分层进行;(2)属性数据图形化.将各种属性特征与所绘图形要素相匹配,从而实现属性的图形化;(3)图形编辑.在原有图形的基础上润色修饰,使可视化界面更加形象生动,主要是各种要素的颜色和线型的选择2.3 二次开发在以上工作的基础上,充分发挥GIS工具软件在空间数据处理上的优势及可视化开发工具在应用程序开发上的强大功能,创建各类应用菜单和工具,拓展其他有利于空间分析的功能,从而为城市生命线系统的整体规划和震害分析提供依据.系统建立以后,还要随着时间的变化,对各种数据不断的进行修改,从而使系统处于最新的状态,有利于其作用的更好发挥.3 系统的功能(1)对各类数据的编辑.包括地图编辑、修改、存储;地图数据管理,地图文件的建立、复制、删除等.通过计算机处理各种图形和属性,可以大大节省工作时间,提高工作效率和准确程度.(2)对各类信息的查询.包括制定专题进行简单查询,指定属性的逻辑条件查询,指定任意空间方位查询,属性和空间条件复合查询.这些信息可以在GIS中以文字、数据、图片等形式描述.(3)三维显示.系统提供的立体图可以将各系统之间复杂的空间特征关系多方式多角度显示出来.112河北建筑工程学院学报第23卷(4)统计分析.包括制定空间范围统计专题属性,指定属性条件进行统计,指定属性和空间范围的复合条件进行统计,并对各种属性分类,转换成二维、三维柱状图形.(5)生命线工程的规划和辅助设计.利用GIS分析、模拟与预测的功能,与专业理论、方法结合,进行深度开发,可以为生命线的规划、设计、施工、优化调度以及事故抢修提供决策支持.4 系统的发展GIS是不断发展的,建立在GIS基础之上的城市生命线管理系统也必然不断发展.它的发展趋势主要是:(1)GIS是面向对象的系统,它具有很好的可靠性、易维护性、可扩充性等优点,建立在GIS基础之上的城市生命线管理系统也是面向对象的,从而越来越受到人们的重视.(2)GIS的功能恰好满足了城市防震减灾工作的大部分需求,所以基于GIS的生命线系统的防灾研究也是此系统发展的一个方向.(3)GIS不断向综合的集成系统发展,它由数据的采集、管理、处理技术系统向空间决策支持系统和专家系统发展,使城市生命线系统的图形库、属性数据库及外部数据库融为一体,从而能大大提高城市生命线管理的效率和质量.(4)GIS技术与互联网的结合是城市生命线地理信息系统发展的又一方向.互联网技术使得空间数据、专题图形可以在不同用户之间传递,使GIS成为信息社会的空间传媒和分析决策工具,从而加速了信息的传播和决策的制定.5 结论与展望目前,基于GIS的地下管网管理系统的研究和应用已经取得了一定的效果.如上海市供水系统的地理信息系统、宁波市地下管线综合管网信息系统、广州市地下管线系统等.但是各种生命线系统之间是相互联系相互作用的,从总体上研究生命线系统的各种功能,探究它们相互之间的影响,是一个新的领域,这对现代城市来说也是至关重要的,尤其是在各种灾害降临的时候,全面地考虑各种因素之间的影响,将会大大减轻灾害,降低损失,并为灾后重建提供必要的信息.参 考 文 献[1]郝力等.城市地理信息系统及应用.北京:电子工业出版社,2002[2]张新长,曾广鸿,张青年.城市地理信息系统.北京:科学出版社,2001[3]王丹.GIS技术在城市供水管网中的应用.武汉:武汉大学学报(工学版),2004[4]马智民等.应用地理信息系统设计与实现.西安:西安地图出版社,1996[5]宋小冬等.地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用.北京:科学出版社,1995[6]廖敏辉,吴玉琴.广州市供水管网地理信息系统的开发与应用.中国给水排水,2002,4[7]江建华,李素贞,李杰.基于GIS的城市生命线地震反应仿真研究--以上海市供水系统为例.工程抗震,2001,1[8]边馥苓等.GIS地理信息系统原理和方法.北京:测绘出版社,1996UrbanLifelineSystemBasedonGISCuiYaping Xiongwei ShiYansheng 1.HebeiInstituteofArchitectureandCivilEngineering 2.ChinaPetroleumPipelineBureauAbstract Theurbanlifelineisthearteryofacity.Inordertomanageandprotectthedatabetter,andtomakeafurtherresearchontheinterinfluenceamongalllifelinesystembasedoni,titisnecessarytoestablishtheGISaboutthecitylifeline.Thepaperintroducestherequiremen,tfunctionandthedevelopmentprospectofGIS.Keywords lifeline;GeographicInformationSystem(GIS)113第2期崔亚萍 熊 维 史艳胜 基于GIS的城市生命线系统