gis在城市給水排水中的應用

1、<p>　　GIS在城市給水排水中的應用</p><p>　　【摘要】隨著科技不斷發(fā)展，給研究人員帶來了許多新的更大的問題，在這些發(fā)展中我們也看到改善的希望和新的挑戰(zhàn)，如何將GIS與供水系統(tǒng)完好的結(jié)合，提高配水系統(tǒng)的安全可靠性都需要我們進一步努力研究。文章主要闡述了有關GIS在我國城市給水排水中應用的一系列問題。 </p><p>　　【關鍵詞】GIS，城市給水排水，應用 <

2、;/p><p>　　中圖分類號： S276文獻標識碼： A </p><p><b>　　一.前言 </b></p><p>　　當前城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)中普遍存在管理落后、無法提供有效信息和現(xiàn)實性不強的問題。為了有效的解決這些問題，在城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)中應用GIS技術是必然的選擇。針對我國GIS在城市給水排水中的應用進行深入的研究和探討。 &l

3、t;/p><p><b>　　二.概述 </b></p><p>　　隨著城市人口增長和建設的發(fā)展，城市配水系統(tǒng)的規(guī)模和復雜程度日益增大，使得現(xiàn)有的配水系統(tǒng)存在不同程度地供水壓力、分布不合理和耗電較多的嚴重問題。為了充分利用水資源和節(jié)約能源，使城市供水安全經(jīng)濟，滿足人們需水要求，配水系統(tǒng)的優(yōu)化是時刻擺在各供水部門面前的重要課題。 </p><p>

4、　　給水排水管網(wǎng)是城市的重要基礎設施之一，而由于其分布集中性和不可見性使得管理的難度越來越大，傳統(tǒng)的圖紙圖表管理方式已經(jīng)難以進行有效的管理和應用。而地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS，以強大的信息、技術功能以及圖形化方式而具備了廣闊的應用前景。[1]地理信息系統(tǒng)，即GIS，是一個基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分析和管理空間對象的信息系統(tǒng)，它以地理空間數(shù)據(jù)為操作對象，經(jīng)過了40年的發(fā)展，到今天已經(jīng)逐漸成為一門相當成熟的技術，并且得到了廣泛的應用。給排水管網(wǎng)G

5、IS主要是把城市的地理位置與給水管網(wǎng)系統(tǒng)設施結(jié)合在一起，用于設施的圖形管理、供水業(yè)務管理、漏水監(jiān)測和輔助調(diào)度作用。GIS是城市給水排水管網(wǎng)信息管理的發(fā)展和必然趨勢。 </p><p>　　三.給排水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的意義 </p><p>　　數(shù)據(jù)是給排水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)得以穩(wěn)定、高效運行的基礎,其投資也是GIS建立所需的投資比重中較大的一塊。隨著給排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)功能的不斷完

6、善,對GIS數(shù)據(jù)的質(zhì)量提出了更高的要求,但如果單純地對GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量進行評價,不采取有效的措施對現(xiàn)有數(shù)據(jù)采取控制、修復手段的話,那就沒有使數(shù)據(jù)質(zhì)量評價落到實處,從而發(fā)揮GIS系統(tǒng)在管網(wǎng)信息化管理中的高效作用。因此,可以對GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的意義歸納為以下幾點: </p><p>　　1.確保GIS數(shù)據(jù)的質(zhì)量,保障GIS使用者的投資目的,減少經(jīng)濟損失。 </p><p>　　2.使得GI

7、S系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價結(jié)果不流于空洞,真正使其成為指導系統(tǒng)運行管理和決策的依據(jù)。 </p><p>　　3.質(zhì)量控制是GIS系統(tǒng)生存和發(fā)展的保證,能使GIS系統(tǒng)像其它工業(yè)產(chǎn)品一樣,能通過有效的手段提高其質(zhì)量,獲得用戶的信任。 </p><p>　　4.質(zhì)量控制有利于GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢和分析技術的提高,促進GIS系統(tǒng)更好地發(fā)展。 </p><p>　　總之,給排水管網(wǎng)G

8、IS系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系的建立將有利于提高GIS系統(tǒng)的應用水平,使得數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的成果在實踐中得以發(fā)揮價值。 </p><p>　　四.城市給排水管網(wǎng)的GIS應用 </p><p>　　1.國內(nèi)外在供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡建模方面進行了大量研究，歸納起來可以將網(wǎng)絡分析模型分為兩類：宏觀模型和微觀模型。宏觀模型由美國學者Robert Demoyer在1975年提出。這類模型應用了“黑箱理論”，它避開配

9、水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，利用獲取的幾種重要的管網(wǎng)參數(shù)，在這些變量運行記錄的基礎上，利用系統(tǒng)回歸分析的方法，建立各變量之間的函數(shù)關系式，從而反映出管網(wǎng)的狀態(tài)變化。[2]宏觀模型的應用是以統(tǒng)計分析理論為基礎,建立系統(tǒng)網(wǎng)絡分析模型,適應系統(tǒng)比較差，精度低，使用時需要考慮這些局限；微觀模型是在盡可能考慮管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)及管網(wǎng)各元素間的水力關系的基礎上，建立起的管網(wǎng)仿真模擬模型，需要利用質(zhì)量平衡方程、能量平衡方程求解系統(tǒng)工況。 </p>

10、<p>　　城市給排水管網(wǎng)的隱藏性決定了其復雜性，因而給排水管線的數(shù)據(jù)顯得尤為重要，這就要求給排水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個動態(tài)可維護的系統(tǒng)。GIS可滿足專業(yè)管線管理部門對管線的空間定位、屬性查詢和空間分析，能夠建立四維矢量拓撲關系，尤其是網(wǎng)絡分析功能，這為城市給排水管網(wǎng)的規(guī)劃設計、管理調(diào)控提供了強有力的支持。其中最優(yōu)路徑、事故決策、網(wǎng)絡特殊中斷處理等網(wǎng)絡分析功能，更是發(fā)揮著無可比擬的作用。[3]在應用GIS空間分析功能的排水管網(wǎng)系統(tǒng)設計

11、中，排水泵站地理位置分布、管線空間布置和主干管的埋設都大大降低了系統(tǒng)工程的造價。而城市建立各工業(yè)區(qū)及生活小區(qū)污水排放、污染源空間和屬性數(shù)據(jù)庫，將水質(zhì)模型與各種規(guī)劃模型擴展到GIS分析模塊后，可以建立使用的決策支持系統(tǒng)，以用來優(yōu)化選擇城市或區(qū)域的污水廠的數(shù)量及其位置分布。 </p><p>　　2.城市給水排水管網(wǎng)應急預警系統(tǒng)分析 </p><p>　　在實際工作中，各種類型的故障都會破壞城

12、市給水排水管網(wǎng)的功能。因此，為了保證城市供水排水的可靠性，就要求管理部門能夠快速、準確的找出事故點的位置，及時調(diào)度閥門，使維修時間最短、停水區(qū)域最小、關閉的閥門最少，這就是閥門的應急預警問題。 </p><p>　　由于工程圖紙量非常大，常常難以及時、準確、全面的提供管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)信息，這不僅會浪費大量的人力物力，還有可能導致決策的失誤。因此，應用GIS管網(wǎng)應急預警系統(tǒng)顯得尤為重要。 </p>&l

13、t;p>　　如果實際工作中，管網(wǎng)某處發(fā)生爆炸，首先接到用戶的反映，工作人員根據(jù)用戶說明的地址，在管網(wǎng)地圖和屬性數(shù)據(jù)庫中查找相關資料，以確定發(fā)生爆炸的管段編號、直徑、管材、埋設日期和準確的埋管位置。然后運行閥門調(diào)度程序，可輕松得出閥門優(yōu)化調(diào)度的合適方案。這些工作做好之后，把相關信息和資料交給施工搶修工作人員，實現(xiàn)快速準確的開展現(xiàn)場搶修工作。[4] </p><p>　　3.水質(zhì)污染狀況和趨勢分析 </p

14、><p>　　根據(jù)水體上檢測斷面的檢測數(shù)據(jù)，對整個區(qū)域的水體污染指數(shù)進行客觀、全面的評價，是區(qū)域水體質(zhì)量現(xiàn)狀評價工作的重中之重。這可以反映出區(qū)域水體受污染的程度、空間分布情況以及該水體中工業(yè)污染源所占的比例，為環(huán)保局決策人員提供信息，以便做出正確的決策?？梢詮臄?shù)據(jù)庫海量的信息中迅速的確定所需要的管網(wǎng)信息，大大提高工作效率。方便管理人員定性、定量的了解給水排水管網(wǎng)的運行情況?？梢匝杆俚淖龀鲎顑?yōu)的事故處理方案，準確的指示

15、出應該關閉的閥門和檢修的檢查井，方便工作中的搶修與維護?？梢院芎玫娘@示出管網(wǎng)的狀況和相關位置，使管網(wǎng)的隱蔽性變得可見，實現(xiàn)地下管網(wǎng)的可視化管理。[5] </p><p>　　在城市給水排水中，應用GIS分析功能分析出污水處理效果，以采取最有效的污水處理方式，減少污水對附近水體中微生物的影響。另外，還要對水體的各項檢測指標進行月、季或年度比較，以圖表展示出來，直觀的顯示出歷史變化趨勢，這有利用管理部門總結(jié)出各區(qū)域的

16、污染發(fā)展態(tài)勢。 </p><p>　　五.GIS在城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)中應用的優(yōu)化和展望 </p><p><b>　　1.尋優(yōu)方式 </b></p><p>　　將GIS信息管理系統(tǒng)與供水管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度有機的結(jié)合起來，實現(xiàn)供水資料的科學管理、信息資源的二次開發(fā)，可以提高操作人員的工作效率并且能夠提高在調(diào)度決策和判斷上的準確性與可靠性，為各級管理

17、人員提供調(diào)度決策上的有力支持。根據(jù)決策變量的選取，可將尋優(yōu)方式分為:[6] </p><p>　　(1)直接尋優(yōu)，以各泵站各種泵的數(shù)量及泵流量為變量建立直接優(yōu)化模型。 </p><p>　　(2)二級尋優(yōu)。第一級優(yōu)化仍是基于多目標決策原理，以各泵站供水量和供水壓力為變量建立優(yōu)化模型。 </p><p><b>　　2.展望 </b></p

18、><p>　　在當前，GIS技術得到了長足的發(fā)展，尤其是在城市給水排水系統(tǒng)中的應用，未來的GIS技術發(fā)展將使得在給水排水中的應用更加廣泛。將神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制理論和專家系統(tǒng)與GIS集成，將GIS擴張至多維分析，3S（RS、GIS、GPS）集成等等，都會應運而生。而隨著計算機技術和通信技術的完善，GIS將在城市給水排水領域的應用廣泛的集成GIS技術、GPS技術、多媒體技術、CAD技術和人工智能技術。 </p>

19、;<p><b>　　六.結(jié)束語 </b></p><p>　　我國是一個人口大國，城市給水網(wǎng)錯綜復雜，為了滿足我國城市不斷增加的供水排水需求，應用GIS技術建立信息管理系統(tǒng)，有助于提高工作效率、降低事故損失，同時給管理部門提供輔助決策。所以，針對GIS在我國城市給水排水中應用進行深入的研究和探討是有著十分重要的意義。 </p><p><b>

20、;　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]李滿春,任建武,陳剛.GIS設計與實現(xiàn).北京:科學出版社,2012. </p><p>　　[2]馬駿、劉興坡,城市排水GIS數(shù)據(jù)分析與組織,中國市政工程,2011. </p><p>　　[3]陳為、張金松,城市水系統(tǒng)運營與管理,中國建筑工業(yè)出版社,2011. </p><p&g

21、t;　　[4]馬勇、彭永臻、尚付剛、高守有,GIS在城市給水排水中的應用,城市環(huán)境與城市生態(tài),2012. </p><p>　　[5]王榮和.應用ObjectARX開發(fā)給水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)[J].工業(yè)用水與廢水,2012,31(3):48-50 </p><p>　　[6]張宏偉,儲誠山.GIS支持下的給水管網(wǎng)閘門優(yōu)化調(diào)度[J].中國給水排水,2011,15(2):57-60. </p