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摘要：将地理信息系统（Geographical Information System ,GIS）应用到城市供水管网管理信息系统，为城市供水提供一种新的管理系统，研究此系统的体系结构、组成部分，并对此系统中应用的主要技术进行探讨。
关键词：地理信息系统；供水管理
Abstract: will the geographic Information System (Geographical Information System, GIS) applied to the city water supply network management Information System, water supply for the city to provide a new management System, the System structure of the studies, part of this System and the main technology application were discussed.
Keywords: geographic information systems; Water supply management
中图分类号：C922文章标识码：文章编号：
随着计算机技术与网络技术的发展，地理信息系统的应用得到了飞速的发展，在应对自然灾害、公路建设管理、城乡规划中起到了重要作用。地理信息系统（Geographical Information System, GIS）的主要工作领域是地理空间数据的处理，人工渠道具有典型的线性地理特征，适合应用GIS 进行可视化、形象化的管理和表达[[1] 陈述鹏,鲁学军,周成虎. 地理信息系统导论[M] . 北京:科学出版社,1999.
[2] 郭洪良, 管理信息系统在供水管网中的应用[J]. 化学工程与装备, 2010, 10: 205-206
][1]。GIS系统是融计算机图形与数据库于一体，存储和处理空间信息的高新技术，它把地理位置和相关属性有机地结合起来，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达方式，提供各种辅助决策功能。
供水管网是城市供水系统的重要组成部分，且是隐蔽、分散的工程，管理的难度较大，而且目前我国大部分供水企业管网管理方式都比较传统、落后。因此，引入地理信息系统对城市供水管网管理进行辅助决策，对提升城市供水管网科学化管理水平，提高城市供水管理的工作效率有着重要意义。
1 城市供水系统的现状
目前，我国供水行业管理总的来说还是“粗放型”，供水电耗较大、管网的漏失也比较严重。能源紧张是世界性问题，但随着经济建设的发展，能源矛盾在我国尤为突出，节约能源成为我国基本国策。由于供水规模不断放大，供水电耗也日增，供水电耗在制水成本中约占30％～50％比例，因此降低供水电耗不仅可以缓解国家能源紧张的形势，而且提高了供水企业的经济效益。
给水工程是城市的重要基础设施，是社会生产和人民生活的命脉，在保障经济建设和人民生活中发挥重要作用。随着国民经济的飞跃前进，我国给水事业得到了迅速的发展，至2005 年全国497个城市设有水厂1920 座，日供水能力达8382.5万立方米。按照建设部规划，“八五”期间平均每年供水量递增515万立方米，“九五”期间平均每年供水量递增710万立方米，到世纪末城市年需水量将超过600亿立方米。给水事业已开始处于“大发展大提高”阶段，已经由单纯的增加水量向着加强管理、提高效益、提高供水安全性的方向发展。我国制订的供水行业2000 年规划提出了两项提高(安全、效益)和三项降低(电耗、药耗、损耗)的发展目标。为达到这一目标，必须提高供水行业的管理水平，实现管理的科学化和现代化[2]。
2 系统总体要求
2.1 系统设计总体目标
系统的总体目标是：高效、规范的管网图形档案信息管理，严谨、科学的管网运行状态管理，及时、有效的辅助决策服务。整个系统建成后将实现：①澄海城区范围内管网图籍资料的计算机管理；②能够快速提供准确的抢修、施工方案决策支持；③查询各种供水管网信息，提供标准的规划、设计图纸；④实时有效的管网动态监测分析，提供供水调度决策支持；⑤管网运行状态分析，对规划、设计和现有管网做出适当的评估；⑥统计和发布各种供水信息。
2.2系统的设计原则
系統的设计遵循软件行业规范,充分考虑先进性、实用性、安全性和可扩展性，采用先进的主流软件技术。在数据安全性的设计上，采取限定数据使用权限、定义用户级别等措施保证数据的安全性；在系统可扩展能力上，采用系统结构的优化设计以及灵活的数据库系统,使各功能模块在相互关联的基础上尽可能独立操作运行。保证系统能随着软件的升级不断更新版本或扩充功能。
2.3系统的特点
①先进性
系统是采用面向对象的设计方法，使用Visual C++面向对象语言和先进的GIS开发包，以Windows xp操作系统为平台开发的应用系统。
②实用性
系统的设计以实用性为目的，吸取国内外地理信息系统软件的优点，并结合中国国情及管线信息管理的实际，以保证系统建成后能尽快地投入实际运行，发挥作用。
③标准性
系统的各类信息分类编码严格遵循现行的国家标准和行业标准，对标准中未涉及的内容制定系统内部标准进行规范化处理。
④扩展性
系统在软硬件和数据等方面留有一定的扩展余地,具有与其他系统的数据转换接口。
⑤合理性
系统进行软硬件配置时，充分考虑软件和硬件及应用方面的性能价格比，使系统的配置最为合理。
⑥安全性
系统在运行、维护等方面有较高的稳定性，以保证数据的安全，防止数据非正常损坏和丢失。
⑦方便性
系统界面设计友好、便捷、美观大方，各项操作简便、灵活。
3 系统总体设计
3.1软硬件设计
操作系统和数据库配置：软件平台：Mapinfo 网络平台；数据库软件：Access 和关系数据库管理系统RDBMS（服务器端为SQLServer）；辅助工具：AutoCAD；开发工具：VB，MAPBASIC；应用软件：“供水管网信息系统”软件；操作系统：Windows 9x，Windows NTServer，Windows 2000 Professional， Windows XP。
网络设备：网络交换机、网卡、网线；服务器：工作站或小型机（如果使用微机型服务器，建议主频在800MHz 以上）；微机：PentiumⅢ以上，主存64MB以上，硬盘10 GB；工程扫描仪：如Contex（A0 幅面）800 dpi；喷墨绘图仪：如HP750；数字化仪：A0 幅面；打印机：针式、激光或喷墨打印机。
3.2模块功能设计
根据系统总体目标及设计原则，以及系统所要具备的项目技术内容，结合Mapinfo 的二次开发平台的特点，将整个系统分成九大功能子系统。
1）管网图形输入编辑子系统：提供方便管理供水管网的手段，能迅速直观地构造整个网络，建立与网络元素相关的属性数据库。该系统具备供水管网各组成成分的属性数据输入、外业探测的供水管网空间数据的转入、管网编辑、设计以及外挂数据库等功能。
2）管网编辑设计子系统：对管线、管点的空间数据各种操作和编辑；对管线、管点参数和属性的编辑和统改。
3）管网管理子系统功能：通过查询工具的查询方法（按管线查询、按照所在区域查询、按照设备种类进行查询、按照条件查询、模糊查询）可快速对目前的管网信息进行全面了解和详细分析，从而能指导管理人员进行高效而正确地查询和分析。
4）用户水表管理子系统：提供与收费系统的接口，以获取完整的用户信息；查询各种用户、水表属性，实时读取水表用水量。
5）日常台账管理：包括日常维修管理、定期维修管理、接水工程管理三个相对独立的台帐，分别提供相应的编辑、查询、统计工具。
6）事故处理子系统：包括两个模块，一是爆管事故处理（管网中突发的爆管等漏水事故发生后，只要用户指定漏水位置，事故处理子系统就能够自动制定出合理的处理方案以便及时排除故障）；二是火灾事故处理（在城市中突发火灾时，用户只需指定失火处，并给定搜索条件，系统将能够根据搜索条件，找出可用的消防栓，提供给消防部门）。
7）档案管理子功能：提供各类管件的施工资料和竣工资料的管理，能够查看任何管件的施工竣工资料，或根据施工竣工资料信息查看属于相应施工竣工记录的全部管件，并根据施工竣工资料快速查询、统计和出图。
8）管网维护子系统：维护管网拓扑完整性和数据的一致性，管理个管线维修记录，及时发出管件更换预警。
9）系统管理维护功能：包括系统安全权限设置、系统数据库管理功能和数据备份和恢复功能。
3.3 人机接口设计
人机接口是用于计算机系统和用户通过屏幕进行一系列询问与问答的交互过程，其任务是确定上述交互的方法、内容与具体格式。该系统提供的交互方式有菜单法、填表法，系统响应时间段短，对话清楚简单，无二义性，操作方便和友善的用户界面。
4 结语
GIS 是管网设计的依据，由于管道在设计时需考虑到人口密度、用户多少、用水量大小、用水增长情况、分配流量，来选择管径、确定管线走向、选择平差计算，因而GIS 的高质量数据是该系统发挥作用的根本。高质量的数据来源于基层，因此深入一线工作，掌握第一手资料是供水管网资料管理人员的职责。
关键词：地理信息系统；供水管理
Abstract: will the geographic Information System (Geographical Information System, GIS) applied to the city water supply network management Information System, water supply for the city to provide a new management System, the System structure of the studies, part of this System and the main technology application were discussed.
Keywords: geographic information systems; Water supply management
中图分类号：C922文章标识码：文章编号：
随着计算机技术与网络技术的发展，地理信息系统的应用得到了飞速的发展，在应对自然灾害、公路建设管理、城乡规划中起到了重要作用。地理信息系统（Geographical Information System, GIS）的主要工作领域是地理空间数据的处理，人工渠道具有典型的线性地理特征，适合应用GIS 进行可视化、形象化的管理和表达[[1] 陈述鹏,鲁学军,周成虎. 地理信息系统导论[M] . 北京:科学出版社,1999.
[2] 郭洪良, 管理信息系统在供水管网中的应用[J]. 化学工程与装备, 2010, 10: 205-206
][1]。GIS系统是融计算机图形与数据库于一体，存储和处理空间信息的高新技术，它把地理位置和相关属性有机地结合起来，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达方式，提供各种辅助决策功能。
供水管网是城市供水系统的重要组成部分，且是隐蔽、分散的工程，管理的难度较大，而且目前我国大部分供水企业管网管理方式都比较传统、落后。因此，引入地理信息系统对城市供水管网管理进行辅助决策，对提升城市供水管网科学化管理水平，提高城市供水管理的工作效率有着重要意义。
1 城市供水系统的现状
目前，我国供水行业管理总的来说还是“粗放型”，供水电耗较大、管网的漏失也比较严重。能源紧张是世界性问题，但随着经济建设的发展，能源矛盾在我国尤为突出，节约能源成为我国基本国策。由于供水规模不断放大，供水电耗也日增，供水电耗在制水成本中约占30％～50％比例，因此降低供水电耗不仅可以缓解国家能源紧张的形势，而且提高了供水企业的经济效益。
给水工程是城市的重要基础设施，是社会生产和人民生活的命脉，在保障经济建设和人民生活中发挥重要作用。随着国民经济的飞跃前进，我国给水事业得到了迅速的发展，至2005 年全国497个城市设有水厂1920 座，日供水能力达8382.5万立方米。按照建设部规划，“八五”期间平均每年供水量递增515万立方米，“九五”期间平均每年供水量递增710万立方米，到世纪末城市年需水量将超过600亿立方米。给水事业已开始处于“大发展大提高”阶段，已经由单纯的增加水量向着加强管理、提高效益、提高供水安全性的方向发展。我国制订的供水行业2000 年规划提出了两项提高(安全、效益)和三项降低(电耗、药耗、损耗)的发展目标。为达到这一目标，必须提高供水行业的管理水平，实现管理的科学化和现代化[2]。
2 系统总体要求
2.1 系统设计总体目标
系统的总体目标是：高效、规范的管网图形档案信息管理，严谨、科学的管网运行状态管理，及时、有效的辅助决策服务。整个系统建成后将实现：①澄海城区范围内管网图籍资料的计算机管理；②能够快速提供准确的抢修、施工方案决策支持；③查询各种供水管网信息，提供标准的规划、设计图纸；④实时有效的管网动态监测分析，提供供水调度决策支持；⑤管网运行状态分析，对规划、设计和现有管网做出适当的评估；⑥统计和发布各种供水信息。
2.2系统的设计原则
系統的设计遵循软件行业规范,充分考虑先进性、实用性、安全性和可扩展性，采用先进的主流软件技术。在数据安全性的设计上，采取限定数据使用权限、定义用户级别等措施保证数据的安全性；在系统可扩展能力上，采用系统结构的优化设计以及灵活的数据库系统,使各功能模块在相互关联的基础上尽可能独立操作运行。保证系统能随着软件的升级不断更新版本或扩充功能。
2.3系统的特点
①先进性
系统是采用面向对象的设计方法，使用Visual C++面向对象语言和先进的GIS开发包，以Windows xp操作系统为平台开发的应用系统。
②实用性
系统的设计以实用性为目的，吸取国内外地理信息系统软件的优点，并结合中国国情及管线信息管理的实际，以保证系统建成后能尽快地投入实际运行，发挥作用。
③标准性
系统的各类信息分类编码严格遵循现行的国家标准和行业标准，对标准中未涉及的内容制定系统内部标准进行规范化处理。
④扩展性
系统在软硬件和数据等方面留有一定的扩展余地,具有与其他系统的数据转换接口。
⑤合理性
系统进行软硬件配置时，充分考虑软件和硬件及应用方面的性能价格比，使系统的配置最为合理。
⑥安全性
系统在运行、维护等方面有较高的稳定性，以保证数据的安全，防止数据非正常损坏和丢失。
⑦方便性
系统界面设计友好、便捷、美观大方，各项操作简便、灵活。
3 系统总体设计
3.1软硬件设计
操作系统和数据库配置：软件平台：Mapinfo 网络平台；数据库软件：Access 和关系数据库管理系统RDBMS（服务器端为SQLServer）；辅助工具：AutoCAD；开发工具：VB，MAPBASIC；应用软件：“供水管网信息系统”软件；操作系统：Windows 9x，Windows NTServer，Windows 2000 Professional， Windows XP。
网络设备：网络交换机、网卡、网线；服务器：工作站或小型机（如果使用微机型服务器，建议主频在800MHz 以上）；微机：PentiumⅢ以上，主存64MB以上，硬盘10 GB；工程扫描仪：如Contex（A0 幅面）800 dpi；喷墨绘图仪：如HP750；数字化仪：A0 幅面；打印机：针式、激光或喷墨打印机。
3.2模块功能设计
根据系统总体目标及设计原则，以及系统所要具备的项目技术内容，结合Mapinfo 的二次开发平台的特点，将整个系统分成九大功能子系统。
1）管网图形输入编辑子系统：提供方便管理供水管网的手段，能迅速直观地构造整个网络，建立与网络元素相关的属性数据库。该系统具备供水管网各组成成分的属性数据输入、外业探测的供水管网空间数据的转入、管网编辑、设计以及外挂数据库等功能。
2）管网编辑设计子系统：对管线、管点的空间数据各种操作和编辑；对管线、管点参数和属性的编辑和统改。
3）管网管理子系统功能：通过查询工具的查询方法（按管线查询、按照所在区域查询、按照设备种类进行查询、按照条件查询、模糊查询）可快速对目前的管网信息进行全面了解和详细分析，从而能指导管理人员进行高效而正确地查询和分析。
4）用户水表管理子系统：提供与收费系统的接口，以获取完整的用户信息；查询各种用户、水表属性，实时读取水表用水量。
5）日常台账管理：包括日常维修管理、定期维修管理、接水工程管理三个相对独立的台帐，分别提供相应的编辑、查询、统计工具。
6）事故处理子系统：包括两个模块，一是爆管事故处理（管网中突发的爆管等漏水事故发生后，只要用户指定漏水位置，事故处理子系统就能够自动制定出合理的处理方案以便及时排除故障）；二是火灾事故处理（在城市中突发火灾时，用户只需指定失火处，并给定搜索条件，系统将能够根据搜索条件，找出可用的消防栓，提供给消防部门）。
7）档案管理子功能：提供各类管件的施工资料和竣工资料的管理，能够查看任何管件的施工竣工资料，或根据施工竣工资料信息查看属于相应施工竣工记录的全部管件，并根据施工竣工资料快速查询、统计和出图。
8）管网维护子系统：维护管网拓扑完整性和数据的一致性，管理个管线维修记录，及时发出管件更换预警。
9）系统管理维护功能：包括系统安全权限设置、系统数据库管理功能和数据备份和恢复功能。
3.3 人机接口设计
人机接口是用于计算机系统和用户通过屏幕进行一系列询问与问答的交互过程，其任务是确定上述交互的方法、内容与具体格式。该系统提供的交互方式有菜单法、填表法，系统响应时间段短，对话清楚简单，无二义性，操作方便和友善的用户界面。
4 结语
GIS 是管网设计的依据，由于管道在设计时需考虑到人口密度、用户多少、用水量大小、用水增长情况、分配流量，来选择管径、确定管线走向、选择平差计算，因而GIS 的高质量数据是该系统发挥作用的根本。高质量的数据来源于基层，因此深入一线工作，掌握第一手资料是供水管网资料管理人员的职责。