gis在城市給水排水中的應(yīng)用

1、<p>　　GIS在城市給水排水中的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】隨著科技不斷發(fā)展，給研究人員帶來(lái)了許多新的更大的問(wèn)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(jìn)一步努力研究。文章主要闡述了有關(guān)GIS在我國(guó)城市給水排水中應(yīng)用的一系列問(wèn)題。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】GIS，城市給水排水，應(yīng)用 <

2、;/p><p>　　中圖分類號(hào)： S276文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　一.前言 </b></p><p>　　當(dāng)前城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)中普遍存在管理落后、無(wú)法提供有效信息和現(xiàn)實(shí)性不強(qiáng)的問(wèn)題。為了有效的解決這些問(wèn)題，在城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用GIS技術(shù)是必然的選擇。針對(duì)我國(guó)GIS在城市給水排水中的應(yīng)用進(jìn)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(zhǎng)和建設(shè)的發(fā)展，城市配水系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)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(yán)重問(wèn)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(jì)，滿足人們需水要求，配水系統(tǒng)的優(yōu)化是時(shí)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(chǔ)設(shè)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(lái)越大，傳統(tǒng)的圖紙圖表管理方式已經(jīng)難以進(jìn)行有效的管理和應(yīng)用。而地理信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GIS，以強(qiáng)大的信息、技術(shù)功能以及圖形化方式而具備了廣闊的應(yīng)用前景。[1]地理信息系統(tǒng)，即GIS，是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的分析和管理空間對(duì)象的信息系統(tǒng)，它以地理空間數(shù)據(jù)為操作對(duì)象，經(jīng)過(guò)了40年的發(fā)展，到今天已經(jīng)逐漸成為一門相當(dāng)成熟的技術(shù)，并且得到了廣泛的應(yīng)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(shè)施結(jié)合在一起，用于設(shè)施的圖形管理、供水業(yè)務(wù)管理、漏水監(jiān)測(cè)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(shì)。 </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(yùn)行的基礎(chǔ),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(duì)GIS數(shù)據(jù)的質(zhì)量提出了更高的要求,但如果單純地對(duì)GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),不采取有效的措施對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)采取控制、修復(fù)手段的話,那就沒有使數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)落到實(shí)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(duì)GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的意義歸納為以下幾點(diǎn): </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(jì)損失。 </p><p>　　2.使得GI

7、S系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果不流于空洞,真正使其成為指導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)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(guò)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(shù)的提高,促進(jìn)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(yīng)用水平,使得數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的成果在實(shí)踐中得以發(fā)揮價(jià)值。 </p><p>　　四.城市給排水管網(wǎng)的GIS應(yīng)用 </p><p>　　1.國(guó)內(nèi)外在供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建模方面進(jìn)行了大量研究，歸納起來(lái)可以將網(wǎng)絡(luò)分析模型分為兩類：宏觀模型和微觀模型。宏觀模型由美國(guó)學(xué)者Robert Demoyer在1975年提出。這類模型應(yīng)用了“黑箱理論”，它避開配

9、水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，利用獲取的幾種重要的管網(wǎng)參數(shù)，在這些變量運(yùn)行記錄的基礎(chǔ)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(guān)系式，從而反映出管網(wǎng)的狀態(tài)變化。[2]宏觀模型的應(yīng)用是以統(tǒng)計(jì)分析理論為基礎(chǔ),建立系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析模型,適應(yīng)系統(tǒng)比較差，精度低，使用時(shí)需要考慮這些局限；微觀模型是在盡可能考慮管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及管網(wǎng)各元素間的水力關(guān)系的基礎(chǔ)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(fù)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(gè)動(dòng)態(tài)可維護(hù)的系統(tǒng)。GIS可滿足專業(yè)管線管理部門對(duì)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?fù)潢P(guān)系，尤其是網(wǎng)絡(luò)分析功能，這為城市給排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理調(diào)控提供了強(qiáng)有力的支持。其中最優(yōu)路徑、事故決策、網(wǎng)絡(luò)特殊中斷處理等網(wǎng)絡(luò)分析功能，更是發(fā)揮著無(wú)可比擬的作用。[3]在應(yīng)用GIS空間分析功能的排水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(shè)都大大降低了系統(tǒng)工程的造價(jià)。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(kù)，將水質(zhì)模型與各種規(guī)劃模型擴(kuò)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(lái)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(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)分析 </p><p>　　在實(shí)際工作中，各種類型的故障都會(huì)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(zhǔn)確的找出事故點(diǎn)的位置，及時(shí)調(diào)度閥門，使維修時(shí)間最短、停水區(qū)域最小、關(guān)閉的閥門最少，這就是閥門的應(yīng)急預(yù)警問(wèn)題。 </p><p>　　由于工程圖紙量非常大，常常難以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的提供管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，這不僅會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力，還有可能導(dǎo)致決策的失誤。因此，應(yīng)用GIS管網(wǎng)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)顯得尤為重要。 </p>&l

13、t;p>　　如果實(shí)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(shuō)明的地址，在管網(wǎng)地圖和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中查找相關(guān)資料，以確定發(fā)生爆炸的管段編號(hào)、直徑、管材、埋設(shè)日期和準(zhǔn)確的埋管位置。然后運(yùn)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(guān)信息和資料交給施工搶修工作人員，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的開展現(xiàn)場(chǎng)搶修工作。[4] </p><p>　　3.水質(zhì)污染狀況和趨勢(shì)分析 </p

14、><p>　　根據(jù)水體上檢測(cè)斷面的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)區(qū)域的水體污染指數(shù)進(jìn)行客觀、全面的評(píng)價(jià)，是區(qū)域水體質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)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(kù)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(yùn)行情況?？梢匝杆俚淖龀鲎顑?yōu)的事故處理方案，準(zhǔn)確的指示

15、出應(yīng)該關(guān)閉的閥門和檢修的檢查井，方便工作中的搶修與維護(hù)?？梢院芎玫娘@示出管網(wǎng)的狀況和相關(guān)位置，使管網(wǎng)的隱蔽性變得可見，實(shí)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(yīng)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(duì)附近水體中微生物的影響。另外，還要對(duì)水體的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行月、季或年度比較，以圖表展示出來(lái)，直觀的顯示出歷史變化趨勢(shì)，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(shì)。 </p><p>　　五.GIS在城市給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)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(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)供水資料的科學(xué)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(zhǔn)確性與可靠性，為各級(jí)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(jí)尋優(yōu)。第一級(jí)優(yōu)化仍是基于多目標(biāo)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(dāng)前，GIS技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，尤其是在城市給水排水系統(tǒng)中的應(yīng)用，未來(lái)的GIS技術(shù)發(fā)展將使得在給水排水中的應(yīng)用更加廣泛。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制理論和專家系統(tǒng)與GIS集成，將GIS擴(kuò)張至多維分析，3S（RS、GIS、GPS）集成等等，都會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的完善，GIS將在城市給水排水領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛的集成GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD技術(shù)和人工智能技術(shù)。 </p>

19、;<p><b>　　六.結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，城市給水網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，為了滿足我國(guó)城市不斷增加的供水排水需求，應(yīng)用GIS技術(shù)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(shí)給管理部門提供輔助決策。所以，針對(duì)GIS在我國(guó)城市給水排水中應(yīng)用進(jìn)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(xiàn)： </b></p><p>　　[1]李滿春,任建武,陳剛.GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).北京:科學(xué)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(guó)市政工程,2011. </p><p>　　[3]陳為、張金松,城市水系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)與管理,中國(guó)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(yīng)用,城市環(huán)境與城市生態(tài),2012. </p><p>　　[5]王榮和.應(yīng)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(chǔ)誠(chéng)山.GIS支持下的給水管網(wǎng)閘門優(yōu)化調(diào)度[J].中國(guó)給水排水,2011,15(2):57-60. </p