时间：2023-03-01 16:33:32
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组成及功能地理信息系统是在计算机硬件技术和软件技术支持下，收集、储存、管理及分析各种空间信息，用很多形式输出图形和数据产品，帮助企业或政府等做好预决算的一个计算机系统。GIS可以理解为属性数据与空间数据的综合体，它主要具有三方面特点，具有动态性与空间性，能够收集、分析并管理各种地理信息，计算机系统支持是GIS的最重要特点，是计算机系统使得GIS可以准确快速的对地理系统进行动态分析与空间定位，GIS系统的计算机程序能够模拟各种地理分析方法，并作用于空间数据信息，分析有用的信息。GIS由计算机软件系统、硬件系统及地理数据三部分组成。软件系统又包含地理信息系统的软件、应用分析程序及其他支持软件。硬件系统主要有计算机和服务器、打印设备及数字化设备构成。数据库系统的数据有属性数据与几何图形数据两种。GIS具有采集数据、转换数据、编辑数据、储存数据和组织数据功能，能够将数据概化、格式化。
城市管线是埋在地下的各种通信、给水、电力、燃气、工业及污水管线，地下管线是市政工程里的一种重要基础设施，它担负着传输信息、传送能源及排放废物的重任，是城市不断发展的重要物质基础。城市管线规划管理的主要特征就是要重视各类管线系统性，充分运用现状管线，把现状管线与规划管线有机结合到一起，提高管线的可操作性，满足各种规范要求。城市管线管理工作包含调查现状、制定规划方案、征求意见等，调查管线现状含有现场踏查与资料收集，深入了解道路地形情况、现有管线分布情况、管线属性数据及土地运用情况，掌握管线所在道路的宽度、位置等信息，收集有关市政工程的各种专项研究或报告，按照城市功能规划需求，制定管线布置方案，并合理听取有关单位意见，不断完善管线工程方案。规划与管理城市地下管线时，管线的埋设方法、周围环境保护措施及退让距离有一定区别，设计人员及管理人员要反复比较，多总结工作经验，有效协调地下管线和建筑构及道路桥梁的地下结构问题。
三．GIS在城市管线管理系统中的运用
1地下管线管理系统的建立背景
伴随我国城市进程脚步的不断加快，地下管线设施作为城市重要基础设施，发展的迅速。我国很多城市的地下管线状况都很复杂，一些城市已经实施地下管线探测与普查工程，因为管线分布范围较广、种类较多，获得地下管线的资料数据量非常大，也有些管线资料表格图文不一致，精度和来源不明确，管线数据资料信息一直处在更新状态。如果没有掌握地下管线分布，盲目的施工极易导致停气、停水，严重时可能导致灾害事故发生。GIS能够实现管线管理信息动态管理，给城市的建设与规划提供服务，确保地下生命线安全运转。
2管线信息管理系统设计
系统设计是GIS系统所有研制工作的中心，系统设计既要完成各种模式要求的任务，还要实现设计系统的不断优化。设计系统时，要尽可能的少建立中间文件，控制文件扫描次数，从而才能提升系统运行效率，要提高系统控制力，需要拟定字符错误与数字出错的各种校验方法，运用数据文件过程中，必须设置口令，避免数据被修改或发生泄漏，确保仅有经过特殊通道才能储存数据。提升系统可变性可以通过设计各种模块，把整个系统根据功能分成多层模块，各模块仅执行一项功能，这样的系统具有良好的可变性。地下管线信息的管理系统分成几个子系统。
3系统各功能组织GIS系统
具有管线数据编辑和输入功能，基本管线信息与基础地形图要适应数字化、图形矢量化及实测数据读入等输入方式，编辑模块需要具有编辑图形所用的工具，能够变换图形、转换坐标及地图投影形式，管线数据编辑具有属性与图形联动编辑功能，实现图库联动，并可以维护管线数据。系统要有管理海量图库的能力，能够统一管理测量区里的所有地形图，含有删除、检索、增加等，可以结合多种方向进行调整，满足不同客户需求。管线数据信息检查功能含有线号与点号的重号检查、管线属性规范性与合理性检查、管线特征值检查及测量点超限检查。管线信息统计和查询功能含有属性信息与空间信息双向查询、空间定位查询，系统分析统计可以根据属性信息查询作为参考。管线信息的分析功能对系统实际应用具有重要意义，设计管线工程时管线分析功能根据设计单位的需求可以分析管线碰撞及最短路径，提供相对最佳设计路线提供参考或给各种管线事故的抢险工作提供指导。
四．结束语
关键词：地下管线，档案管理，问题，方法
城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是发挥城市功能、确保社会经济和城市建设健康、协调发展的重要保障。随着城市建设的快速发展，地下管线的重要性日益显现，城市给排水、燃气、热力、强电、弱电等地下管线，就像人体内的“血管”和“经络”，为城市发展提供强有力地保障，被称为城市的“生命线”。地下管线一旦损坏，就会危及城市的“生命”。
随着我县城市基础设施建设步伐的加快，挖断管线造成重大经济损失的事例也时常发生，如：县文化广场在开发建设中几次挖断给水管，造成停水；白岩公园南路在挖路基与排水沟时把国防光缆挖断，造成百万元的损失；兴田路改建项目在K0+660处设一临时排水沟，开挖时碰到东南网的光缆，造成大面积电视失去信号，经过一天的抢修才恢复电视信号等等。因此，搞好城市地下管线档案管理是城市管理工作的一个重要环节。地下管线档案是地下管线工程的重要组成，它真实反映了地下管线的空间位置及其属性，是铺设新的管线、改造旧的管线的依据，是保护好城市地下管线、避免挖断管线事故、保障安全运行不可缺少的重要资料，是城市防灾、抗灾、应付突发事件的基础资料。为了减少、避免事故的再次发生，搞好地下管线档案的管理已势在必行。
1.地下管线档案管理工作存在的问题
1.1档案管理意识淡薄，重视不够
1）.在我国普遍存在着地下管线档案收集不全，建设、施工单位“重建设、轻档案”的现象就更加突出。
2）.由于投资体制与管理体制上的原因，造成了地下管线在管理上各自为政的局面，没有向城建档案馆报送地下管线档案。
3）.地下管线档案的利用意识淡薄。建设单位在工程设计时，很少到城建档案馆查找地下管线现状资料，作为设计的依据。
1.2地下管线档案的管理尚未步入法制化轨道
目前，城建档案的法规主要有《中华人民共和国档案法》、《建设工程质量管理条例》、《城市建设档案管理规定》、《城市管线工程档案管理办法》、《城市地下管线工程档案管理办法》等，一些省、市也先后制定“管理办法”，为地下管线档案的管理提供了法律保障。但由于地下管线档案管理的混乱局面由来已久，许多地方、部门没有认真贯彻执行这些法规，依法管理档案的意识不强、水平不高，使城建档案管理工作在标准化、制度化、规范化方面大打折扣。
1.3地下管线工程建设没有真正纳入城市建设集中统一管理
地下管线档案管理失控的首要原因，就是没有将地下管线工程建设真正纳入城市建设集中统一规划管理的轨道上来，实行工程招投标制的项目不多,且大多数没有签订《建设工程档案建档及报送服务合同书》，使城建档案馆不能获得管线工程项目开、竣工时间、工程进度等信息，从而无法对管线工程的档案工作进行跟踪指导管理。有的建设单位只顾眼前的利益，缺乏全局观念，管线工程未办理规划、施工许可证就进行施工，经常见一些道路被“开肠破肚”，挖了填，填了挖，又没有及时形成有关的档案材料。既影响市容整洁，又增加了城市安全的隐患。
1.4地下管线档案保管分散无法实现资源共享
就我县的城建档案馆来看，所收集到的地下管线档案主要是本系统的部门在建设过程中形成的，而强电、弱电等部门所形成的管线档案则基本上都由自己管理，档案多头保管的现象比较普遍，由于部门利益，地下管线产权单位各自为政，这种分散保管不能实现档案信息资源的共享，遇事无档可查。
1.5档案管理手段落后不能满足工作需要
首先是城市城建档案部门办公设备陈旧落后，无法提供高效的服务；其次是管理资金不足与专业性人才紧缺；再次动态管理滞后的问题仍然存在。
2.解决问题的措施和建议
2.1加强宣传，提高认识，强化城建档案管理意识
搞好地下管线档案管理要解决认识问题，要在宣传上狠下功夫，大力宣传城建档案在城市规划、建设、管理中的重要作用，从而使各个部门自觉采取行动，重视和支持城建档案工作。
加强地下管线档案编制和报送的质量意识，城建档案部门在项目立项之初就应介入，全程跟踪档案资料的中间检查、初验、验收过程，特别关注资料编制和报送的质量情况。主要看所编制的档案资料是否及时、真实、准确和可靠。加强地下管线档案的利用意识，做好地下管线档案鉴定、编研工作。归档是手段，利用才是目的。
2.2进一步建立健全法规制度，加大依法治档力度
由于当前地方法规不尽完善，没有一套完整、系统的地下管线档案管理法规体系，因此出现了有法不依，有法难依的局面。鉴于此，我县应根据部、省管理办法精神制定地下管线档案管理办法，同时各建设单位也应制定相应的地下管线管理制度、措施。使地下管线档案有法可依、有章可循，建设、施工单位也能做到职责明确，奖罚有据，从而保障地下管线档案管理工作逐步迈入法制化轨道。发挥法律手段的作用，依法治档、依法兴档。加大执法监督力度，从根本上杜绝有法不依、有章不循的现象，为实现地下管线档案的法制化、规范化、标准化管理创造条件。
2.3强化管理，理顺档案接收渠道
在城市建设中规划管理是龙头，要彻底改变管线档案管理不善的局面，首先就要从规划管理做起。根据《城市规划法》第三十二条之规定，城建档案馆可以在建设单位办理规划审批手续时与建设单位签订管线工程档案移交责任书，明确建设单位档案编报责任及违约责任，为工程竣工后能接收到齐全、完整的地下管线档案提供了保障。《城市管线工程档案管理办法》第八条之规定，管线工程竣工验收须有城建档案管理部门参加。因此，档案管理部门要主动介入验收阶段的工作，审查管线档案是否符合验收要求并及时提出整改、完善意见，建设单位在验收前必须向城建档案馆提供齐全、完整的档案材料，方可组织验收。涉及地下管网的各行业、各部门要加大档案资料交换和集中管理力度，加快城建档案信息化建设步伐，把城建档案馆建设成为城市建设的重要数据库和地下管线工程的查询平台，更好地实现信息资源社会共享。
2.4开展地下管线普查工作，加强动态管理。
地下管线普查普测，是一个城市为解决地下管线资源现状问题开展的地下管线情况调查、管线探测、管线综合图编绘和资料汇集工作，是解决历史遗留问题的唯一手段。这是一项综合性的城市管理工作，需要相关部门共同参与。城市在发展，管线必然要延伸，有的管线将被改造或废弃，要加强动态管理，及时编制和报送完整、准确的竣工档案。由于管线普查只是一种补救措施，它不可能一劳永逸。
2.5采用现代化手段，加强地下管线档案的管理
关键词：地下管线；管理；研究
中图分类号：U23文献标识码： A
随着社会经济的稳固发展，人们生活水平在不断提高，城市基础设施不断建设完善，为了建设新型城市，保障城市容貌及环境的美观与整洁，许多城市铺设了地下管道。一方面，能够达到美观的目的，另一方面，也同样可以减少由于管线的不合理布置给城市居民带来人身安全的威胁。但在一部分地区，由于受到社会经济水平的限制，以致在铺设地下管线没有进行合理的设计，布置了一些架空管线，不仅影响了城市的面貌，同样可能由于其他因素的影响造成线路破坏，从而造成安全事故，给人们的日常生活造成了威胁。因此，必须分析当前地下管线管理过程中存在的问题，并研究出解决措施，让地下管道的建设与管理能够为城市居民提供更好的服务。
一、当前地下管线管理存在的问题
在很长一段时间内，由于没有较为有效的管线信息管理方案，以致在进行管道设计时不能根据明确管线信息策划出地下管线布置方案，造成地下管线随意铺设，具体管理人员并不明确管线的分布情况，进而在施工指导时并不能进行合理的布线安排，导致施工的盲目性。在地下管线铺设时，由于线路没有进行良好的规划，以致线路交叉，对其他线路造成干扰，在施工过程中不可避免地使其他线路遭到损坏，限制了管线的传输，影响了人们的日常生活。甚至可能会引发严重的安全事故，威胁地下管道布置周围人群的人身安全。
另外，通常情况下，在很多城市小区的地下管线布置规划时，管理人员一般仅考虑到具体布线地点的规模、土层的性质、整体布置方案，而忽视了对该区域较为深入的探测分析，没有根据管线的特点来进行合理的规划布局。除此之外，一些地下管线建设工程由于受到资金成本的限制，使管线工程的建设并不能够满足城市发展的需要，造成基础设施的不配套，影响了城市地下管线的布局。还有就是没有重视对管线铺设具体、详细资料的收集与整理，从而致使在地下管线布置规划时，没有较为明确的资料基础，进而影响了地下管线布置的管理，埋下了许多安全隐患。
二、对当前地下管线管理提出的相关建议
（一）健全地下管线管理的法律保障体系
为了给地下管道的管理提供良好的理论基础，首先必须健全其管理的法律保障体系，在建设初期，规范布局设计，确保管理的有序性，强化施工人员的责任意识。严格按照标准法律体系，来执行对地下管线施工过程的管理，根据实际布线情况，制定合理的管线布局计划，健全管理体系，让地下管线管理的法律指导不仅仅是流于形式，而是落实于具体工程实践中。各管理部门也必须强化自身的责任意识，明确在管理过程中应该履行的职责，从地下管线的规划过程着手管理，到管线的具体建设及测量、维护过程都必须明确监控，严格规范施工行为，统筹地下管线全过程的管理，从而保障地下管线建设的质量，让其能够更好地为城市居民的日常生活服务。
（二）提高对地下管线铺设管理的强度
为提升地下管线铺设的质量，必须提高对其布置管理的强度，具体到工程施工的每个流程进行严格的管理，协调各相关部门，在严格的法律指导下，合理安排管线的规划、布置工作，制定完整的管理规范，为管理过程提供明确的现实指导依据。严格控制各个流程的许可规定，保障工程建设的每个环节是在得到相关部门的认可后再进行的建设，使管线铺设的整个流程能够得到有效的规划与管理。
（三）利用高新科技，建设信息化的地下管线安全管理体系
科技文化的不断发展，为地下管线的管理提供了较多的便捷。为了有效利用科技发展的产物，让其更好地服务于地下管线的管理，必须做到利用高新科技，建设信息化的地下管线安全管理体系，营造现代化的管理环境。首先，在管线规划时必须明确了解该区域内居民的管线需求，需要进行相应的普查工作，并需建立相关的档案，随着各种信息化技术的不断成熟，在地下管线管理中，我们也可以利用科技发展的产物，建设信息化的档案管理模式，将具体用户的档案信息输入控制系统，进行统一管理，根据管线性质的不同进行智能分类，为后期的管理工作提供完善的信息支持。
（四）配合各部门，增强地下管线事故的应急处理能力
引发地下管线相关事故的原因有人为的，同样也有客观的因素。因此，我们不仅需要在施工过程中确保设计与实施符合法律规范，同样也需要建设相关的应急保障体系，预防外界因素对地下管线造成影响，从而引发安全事故。第一，需要确保在地下管线建设周围设立明确的标示，禁止一些深入地表的开挖工作的进行。第二，根据各管线的性质，为其予以不同方式的保护，防止由于长久使用造成线表，造成安全隐患。第三，协调各安全管理部门，建设安全保障体系，创建针对地下管线事故处理的指挥中心，确保在事故发生初期能够有效处理，确保灾害不会大面积蔓延，从而保障居民的安全。
结束语
综上所述，地下管线是城市基础设施中非常重要的组成部分，它关系着广大城市居民的人身安全，影响着人们生活的正常进行。为了规范地下管线的管理工作，必须采取相关措施，从健全地下管线管理的法律保障体系、提高对地下管线铺设管理的强度、建设信息化的地下管线安全管理体系、增强地下管线事故的应急处理能力等方面出发，强化地下管线的管理，让其能够更好地为人们的生产生活服务。
参考文献：
[1]江周勇.项目管理视角下的城市地下管线普查——以重庆市主城区未覆盖区域地下管线普查为例[J].重庆建筑,2010(11)
[2]解智强，杜清运，高忠，等.地下管线通用GIS平台建设及其在城市排水管理中的应用研究[J].测绘通报,2012(08)
[关键词]城市市政；地下管线管理；GIS技术
经济的发展推动城市的进步，城市市政的建设对于一个城市而言，就如同钢筋水泥对于一个建筑的重要性；同时，地下管线对于城市市政的建设而言，就如同神经网络对于一个人的重要性。地下管线维系着城市中的水电供应以及通讯的正常联通，然而，有些政府部门没有对其引起足够的重视，没有形成一套科学的管理体系，往往影响城市正常基础设施，从而影响居民正常生活。因此，实现城市市政地下管线管理体系的科学化自动化意义重大。在管理中，只有通过有效的信息沟通，才能实现真正的协调。针对北京市地下管线管理中存在的问题，政府有关部门正抓紧时间开发建设城市地理信息系统下的城市地下管线管理信息系统
1.城市市政地下管线管理的现状分析
地下管线是一项重要的城市基础设施，它是城市得以延续和发展的物质基础，是人民生活顺利进行的条件保证。但多年来地下管线的管理工作一直存在着诸多问题。我国地下管线建设时间较早，科学技术的落后导致对管线管理缺乏统一管理模式；地下管线管理部门各自为政，没能起到信息资源共享，相互监督的作用；在对地下管线信息的保存中，一直采用纸张作为媒介的方式，由于地下管线种类繁多，纸张的重量已经高达几十吨，占用了大量的空间；也浪费了大量的木材资源；管线在出现突发故障时，由于不能准确获取管线的准确位置信息，导致政府部门不能突发事故及时应对，严重影响人民群众的正常生活，甚至出现财产损坏，人身伤害等重大损失。城市地下管线管理的不合理逐渐成为了制约城市发展的因素。
2.采取有效措施加强地下管线管理
2.1 管理体制以及施工前后的管理
一直以来，城市地下管线管理所属的部门众多，没有形成统一的管理体制，各部门都只是从自身利益出发对地下管线进行管理，为了充分发挥城市地下管线的作用，政府应该成立城市管线综合管理部门并制定相关的管理标准。剔除多个部门交叉管理的现状。另外，对管线的施工管理也应该加大力度，施工前，管理者要对管线材料质量及施工单位严格把关，派遣专业人员合理安排各管线平面位置以及管线高程，充分考虑环境、地理及日后对管线维修因素。完成管线施工后，还应该制定完善的管理办法。
2.2 对新增设管线进行合理规划
在对已破损的旧管线进行维修和更替时，相关部门应该对新建管线进行合理规划，管线的位置安排应该遵守“压力管让重力管、小管径让大管径，支管让干管”的原则。管线间距控制也应当合理，要求管线之间的最小垂直净距为0.15m，一些管线如电力管沟与其他管线最小垂直净距为0.50m，但在实际工程操中难度较大。一般认为管线间有间距就能施工，另外，由于雨、污管线由于因素而无法错开，在实际工程施工时大大增加了难度，因此，要根据不同管线特点制定合理施工的规划。
3.应用GIS技术
3.1 GIS技术的特点
空间数据与属性数据是地理信息系统在分析处理问题时两个重要的衡量指标。用数据库管理系统将两者联系起来共同管理。其中，空间分析是地理信息系统进行数据分析最重要的部分，主要是利用空间解析模型来分析空间数据，地理信息系统在解释事件发生原因、根据现象预测结果、对存在问题提出解决方案等中具有实用价值。把它运用到地下管线的管理中，解决了地下管线多年来存在的难管理、缺人管理等问题。
3.2 GIS技术在地下管线管理中查询、分享信息的运用
GIS技术在解决管线图纸数量大，浪费空间、木材资源的问题上也起到了不容忽视的作用，只需要几张磁盘或者光盘就可以储存全部路线信息。解决了一系列的问题，在对管线的信息进行检索时，仅需要几个简单的命令或者按钮就可以完成对某个区域，某种特征，甚至某一根管线信息查询。与常规管理办法中通过人工查找大量档案的办法相比，方便快捷，节省了大量的时间，提高了人力资源利用率。同时，GIS技术使城市管理部门之间能够提供市区两级数据，共享和交换接口。让城市管理部门之间实现资源调配和信息共享。这在发展地区管理规划中起到了重要的作用。也充分体现GIS技术在城市地下管线的优越性和人工无法比拟性。
3.3 GIS技术在地下管线建立档案中的作用
按照城市规划管理的要求，每隔一段时间，城市地下管线管理部门要根据城市当前具有的技术以及经济能力，采取经济适用和科学合理的方法对地下管线进行全面普查，掌握城市建成区和城市规划区内的地下管线现状，获取准确的管线信息并建立管线材料，位置，路线图等数据的档案库，做好档案库动态管理。方便领导及决策部门查询城市地下管线资源信息，这用人工的办法是很难在短时间内完成的，GIS技术却能精准，快捷地完成档案建立。而且，完善的系统设置为档案的准确建立提供了科学的保证。
3.4 GIS技术在应对地下管线突发事故中的作用
由于地下管线具有种类繁多、相互交错、埋于地下的特点，因此，在发生意外事故时，往往涉及面广，可能影响到市民，企业，政府部门等的管线正常运输，给市民生活带来极大的困扰，这时，地理信息系统能够及时上报到市或者区应急指挥中心并且提供管线的准确位置、发生障碍原因，在进行合理分析后制定有效的解决办法，这极大地方便了应急指挥中心进行对障碍管道统一的应急指挥。把事故的伤害减到最小。为市民提供安全保证。还能及时恢复正常的管道运输。
4.地下管线管理对于城市市政建设的意义
长期以来，我国城市管理者一直注重地上的基础设施建设，对地下管线管理工作重视程度不够，地下管线的规划建设和管理工作一直没有赶上城市建设的进程。城市地下管线的合理管理在当下显得尤为重要，它提升了广大人民群众生活的质量和水平，贯彻落实了科学发展观的基本要求。这是一项城市可持续发展的重要举措，更是一项把以人为本的宗旨落到实处的任务。加强城市地下管线管理是积极稳妥推进城市化进程的重要前提，更是保障城市正常运行的重要载体。为中国城市实现全面小康、构建节约资源型社会做出重大贡献，
5.结语
对城市地下管线管理者而言，在建设道路途中增设地下管线时应该有计划、有步骤地实施，应该避免出现频繁破路的现象，为管线正常运行创造必要的条件。当然，建设好城市地下管线只是城市发展的前提条件，更重要的是，随着科学的进步，管理者的管理思想与管理方式要有所转变，对已经建立的管线利用现代管理技术进行科学化管理。
参考文献
关键词：三维引擎；数据模型；.Net编程
中图分类号：TP311文献标识码：A
1引言
泰达水业有限公司净水厂占地面积约60万m2，地下管线种类较多。经过多次扩建及改造后，系统越来越庞大，空间结构更加错综复杂。相关纸质图纸资料采用人工管理的方式，图纸资料相关信息不全、查询效率低、更新速度慢，已经无法满足地下管线管理的实时要求。当开挖某区域涉及多个专业管线时，通过图纸资料很难查找到各管线间的空间结构和综合状况，给工作的开展增加了不少难度。当遇紧急情况时，有时要靠有经验员工的记忆来判断，使抢修人员倍感压力。通过三维可视化地下管线管理系统，净水厂实现了对水厂的管线、图纸资料的科学管理，还为厂内生产调度、施工改造、地线管线维修保养提供了精确、迅速、科学的依据。本文介绍的就是泰达净水厂三维可视化地下管线管理系统的设计与实现。
2技术背景
随着三维引擎技术逐渐成熟，三维可视化技术在管线管理方面与传统的二维表现方式相比有诸多优势。优秀的空间表现力，能让用户从多角度、全方位的视角来观察管线布局。三维化的拓扑分析功能可以更直观的给用户以良好的空间分析（诸如流向分析、开挖分析、断面分析等）以及管线之间连通性的清晰了解。测量及标识功能可以使用户能以全局视角去查看管线的标高，辅以多种定位方式以及模型分层显隐等三维场景下的独有功能和三维环境的实景展示，使用户对现场的管线状况有一个更直观、更明确的认识。本系统采用的howsky3D三维引擎具备处理结构化数据的功能，依靠三维要素数据模型管理机制，可实现对建筑空间、场景、管线、设备等多种空间位置对象的三维仿真展示和管理，具备定位辨识准确，特征辨识清晰，数据组织有条理等特点。三维引擎的三维数据要素和数据模型如图1所示：三维要素的数据模型，简单要素形成聚合要素和复合要素，实现了对建筑空间、管线、设备的表示和同一工作空间几何对象多比例尺的表示，采用改进的矢量数据表示方法，具有较高的定位精度，易于进行特征的辨别和选择，并且能精确地存贮坐标值，能有效的组织综合管网及环境场景的各类三维管理对象，为净水厂管网数据精益管理提供了技术基础。针对净水厂的管线管理业务，考虑安全性和数据稳定性，系统采用C/S模式进行搭建，在局域网内运行。考虑通用性和稳定运行的要求，系统采用当前主流的面向对象系统的.NET开发平台，使用MicrosoftVisualStudio2008为开发工具，配合为.NetFramework量身定做的C#语言，结合关系型数据库SQLServer2005共同完成系统的开发。三维模型采用虚拟三维建模技术，即从CAD图纸和现场人工拍照获得实际建筑的尺寸信息及外观信息后，将数据导入当前应用最广泛的三维建模软件3DMAX中进行处理，并通过人工生成模型。模型生成后通过自定义的3DMAX导出插件将模型导成本三维GIS引擎可以使用的格式，并将其加入三维GIS引擎进行后续的流程化渲染及显示。
3系统设计
3.1总体架构
系统设计遵循分层架构设计思路，将数据层、业务层和应用层分离，多层结构提供了非常好的可扩展性，可以将逻辑服务分布到多台服务器来处理，从而提供了良好的伸缩方案。数据存储层，采用SQLServer数据库和模型文件相结合的方式，实现对系统数据的全局性管理，并可方便的实现数据的备份。数据访问层，确保了数据的统一管理、数据交互、接口访问、资源共享等功能，提升管网数据的可应用性。业务层将系统的各个功能模块进行了封装，方便调用和升级。应用层为系统交互界面，用户在此既可以实现各类管理需求，又能够满足各类业务应用的扩展需要。
3.2数据需求分析及数据设计
所辖区域范围内涉及管理对象设计包括以下内容——管线、附属设施及作为参照对象的建筑、道路、景观围栏等模型及其属性信息。针对管理对象的内容，数据存储及结构设计如下：（1）模型对象，包括三维场景、建筑以及附属设施等，采用文件加密方式进行存储，将原始的.X模型文件经过格式加密转换形成.HSZ模型文件，并通过三维引擎可进行解密调用，也可通过专业工具进行模型文件的修改更新处理，确保模型数据在使用过程中的安全性。（2）管线模型作为主要管理对象，依据原始管线CAD数据转换而来，以点—线—点的逻辑形式存储在SQLServer数据库中，采用三维引擎读取逻辑数据而生成三维模型的的方式进行浏览和管理。（3）各类模型数据的属性数据以及管理信息，也采用SQLServer数据库进行存储。针对数据模型对象及其属性今后在工作中的管理特点，研发两种数据入库管理的手段，一是针对数据初始化工作，为数据管理员的批量入库工具，实现管网数据快速入库的功能；二是针对日常管网维护改造工作，在三维可视化场景中为管理员开放数据维护权限，可逐对象进行修改编辑。另外，针对三维场景和建筑，专门研发了兼容三维引擎接口的模型管理工具，实现现有模型包的解密，添加或替换新模型后再实现加密打包功能。
4系统主要功能模块
4.1三维展示功能
基于howsky3D高效引擎，整个系统平台借鉴GIS的管理模式，充分发挥信息技术、虚拟现实技术、网络技术的优势，打造一个满足水厂管线管理工作需要的三维化、数字化、网络化信息管理平台。三维管理平台主要功能包括：多视图浏览、场景拖动视角变换、模型分层显隐、地面区块透明度管理、属性信息查询、鹰眼定位、模型树快速定位等基本功能。
4.2管线数据管理模块
管线数据管理是一项可持续的工作，随着水厂管线实际情况的不断变化，管线数据管理也需要定期维护、不断更新。由此该系统特设计管线维护维修管理、管线编辑（批量入库和三维编辑）、模型维护等三个功能来满足需求，以确保该系统较长的使用生命周期。管线编辑功能包括管点和管线等基本要素的三维可视化建立、附属设施模型的添加、各类管网信息的属性修改、附件添加。系统的编辑工作实现了留痕日志管理，做到编辑修改工作可追溯，在数据维护方面保留了严谨的修改依据。
4.3管网智能分析
三维管网智能分析功能包括横断面分析、施工图分析、垂直净距分析、管线连通分析、停水范围分析、爆管关阀分析、流向分析、开挖分析、提取分析、提升分析等。比如：横断面分析，能够直观准确的反映出道路及道路下的管线分布情况，包括管线深度、位置、管径信息。开挖分析，直观地显示地下管线的分布及种类状况，为用户观察分析及施工提供依据；流向分析，动态显示选中管线的介质流向，可结合管网的拓扑结构和阀门的开闭情况进行分析，指导人员施工作业。
4.4三维管网档案管理模块
三维管网档案管理模块包括管网档案分类管理、管网档案管理、模型附件档案管理等三个主要功能。管网档案分类管理可起到用户自主维护档案文件的作用，可以按照管网施工进展阶段划分，也可以按照文件类型进行划分；管网档案管理实现各种类型的档案资料的完美整合、统一储存、方便可查，可对档案内容进行下载和上传操作；模型附件管理允许用户在三维界面中选中模型，自主关联管网属性信息和电子档案。
5关键技术
三维可视化地下管线管理系统的应用，关键技术主要是数据的处理和效果的展示，从两方面介绍本系统应用的关键技术。
5.1管线数据批量入库
管线数据作为最主要的管理对象，数据入库是一个复杂且庞大的工作。原始的数据包括电子版CAD图纸，纸质图纸等。每类图纸因设计施工单位不同，故绘图标准会有差异。通过管线数据批量入库流程，确保了准确性和格式规范统一，缩减了工作量，解决了三维模型入库自适应等技术问题。管线数据批量入库流程如图2所示。
5.2管线搭接无缝拟合
在管线数据入库过程中，在多条线段交叉处，管线会出现管段的缺口，与真实的管线连接方式有一定差异。针对这种情况，采取管线段相切的椭圆法向量与切向量来计算生成管线模型，从而实现管线搭接无缝拟合。管线无缝拟合是指将两个成一定角度相交的圆柱体管线根据其位置及相互之间的连接关系将相交切面由圆柱体的顶/底圆面处理成能平滑相连的的椭圆切面的过程，其概要算法如下：计算出两个相交椭圆面的切向量以及法向量，并根据切向量及法向量进行叉乘计算，算出副法线方向。以切面椭圆圆心为中心点，将副法线方向绕法向量方向旋转i/sum*360度（i=1，2，3....sum），得到椭圆基准点方向。以圆柱面半径除以圆柱径向量与椭圆法向量之间的交角的正弦值，即可得到椭圆的基准点长度，由基准点方向和长度即可得到基准点，连接所有的基准点成面即可得到椭圆。
结语
此系统为净水厂地下管线管理建立了三维可视化平台，实现了管线数据的直观化、共享化、网络化。系统架构易于理解，功能强大且简单实用，用户在较短的时间内即可学会系统使用，易于泰达净水厂管线技改和相关维修维护的开展，提高了水厂应急处理能力，保障了净水厂的安全运行。本系统的开发，在水厂内部管线数据管理的道路上，探索出了一套新型的管理办法。
参考文献
[1]吴丽.基于WebGIS的城市基础设施管理系统的设计[J].计算机技术与发展，2010，4（01）.
[2]龚健雅.地理信息系统基础[M].北京：科学出版社，2003.
关键词： 管线、信息、数据库
地下管线是保证城市生存和可持续发展的支撑体系，为城市提供必不可少的物质运营条件，是城市的“生命线”，即由给水、雨水、污水、电力、电信、煤气、热力、电视、路灯、工业、公交等组成，地下管线线位的选址在数据上的一点偏差都可能带来增加工程量或不可估量的安全事故。长期以来，由于地下管线属于隐蔽工程、只见投资不见效益等原因，使地下管线管理手段和水平滞后于城市规划建设管理。主要表现有城市地下管线投资多元化、难规划、地下管线建设与道路建设不同步等实际问题。目前呈现出先修路后建管线被百姓称为“拉链马路”的现象普遍存在。在道路修建过程中地下管线基础资料严重缺乏，致使地下管线事故频发。由于对地下管线现状资料缺乏应有的了解，给城市管线的规划管理工作带来极大不便，给国家和人民造成巨大损失，甚至造成重大伤亡事故。随着__新区的迅速启动，张店旧城改造的日益紧迫，地上开发强度不断增长 , 城市化水平势必快速提升，这必将使城市的排水、电力的供应、燃气的供应等城市管线综合承载能力面临严峻的考验。鉴于此 , 我们更要运用科学完善的管理手段，合理利用有限的地下空间资源，综合规划各类市政管线设施，提高城市地下管线综合承载力，发挥其社会效益。
一、__市地下管线及管理现状
城市建设管理长期以来重视地上忽视地下，难以建立一套科学、严格的管理程序，因人员变动、地下管线的更新等因素，使地下管线档案资料不统一、残缺不全，主要表现为如下三个方面：
一是管线资料实时性。 我市 1995 年进行过一次地下管线普查，当时采用丈量、数据统计的方式进行，并将资料存于各区县的城建档案馆或市建委的城建档案馆。 1998 年市建委城建档案馆、__区建委、齐鲁石化公司、南定铝厂等单位应用各种先进的地下管线设备、地下管线成图管理系统进行了第二次底线管线普查，并建立了数据库，__区在规划局垂直以前已形成了地下管线管理与规划总图的管理，实现了同步的数据化、动态化管理目标，为领导的决策提供了高效便捷的服务。建委城建档案馆的地下管线资料则束之高阁。 1998 年之后建设的管线工程资料没能充实进系统，使该系统有名无实，与实际相差甚远，已失去指导城区地下管网建设的意义。这给城市规划管理带来了困难，使地下管线管理滞后于地上建设管理，给城市建设造成了损失，给市民生活造成许多不便。目前新建设的地下管线仍采用图纸存档，已无法满足现代化办公及数据动态管理的要求。现在各规划设计单位都采用微机数据辅助程序设计，利用互联网、个人邮箱等网络设备进行数据交换，我局利用互联网建立了自己的局域网，为实现自动化办公、无纸化办公奠定了理论和实践基础。
二是地下管线埋设混乱。 由于各类地下管线权属单位不同，其敷设设计、经费来源、管理方法也各不相同，各有各的计划，各有各的安排，最后造成管线埋设、管理混乱，给城市发展埋下了隐患。我市各大企业，如齐鲁石化、新华医疗、东大集团等单位建设的专用管线，又有城建及各管线单位建设的市政管线，都不是与道路同期建设的，后期建设的地下管线为避让现状管线或构筑物，在地下的走向很不规律，进行市政管线规划管理时只能依靠经验积累、跑现场数井盖，或建设单位申报项目时以提供的相关图纸作为确定线位的依据，因缺乏精确的地下管线数据，管理者在办理管线手续时心中无底，惴惴不安！
三是地下管线的设计、施工、测绘部门协调管理不够。 管线产权单位对废除的旧管道没有及时通知规划、测绘等部门更改图纸，施工部门只管前期施工，不重视竣工测量，使得规划、测绘部门不能及时了解管线施工现状，及时进行管线竣工测量和编绘图纸，使得管线资料失去实时性和可利用价值。随着城市化的发展，建设规模不断扩大，地下管线的管理日趋复杂。
二、城市地下管线管理信息系统
城市地下管线管理信息系统是以地理信息系统（ gis ）技术为核心，实现与计算机辅助技术（ cad ）和办公自动化（ oa ）相集成，具有空间决策支持和专家系统综合分析能力的综合性管线信息系统，也是一个关系到人民生活问题的复杂系统。地理信息系统 (gis) 所提供的空间数据管理与分析功能，为复杂管网系统的管理提供了很好的解决途径。
作为城市公共设施组成部分的城市地下管线由单一、简单的形式发展到多类别、多权属和布局复杂的管线网。城市建设高速发展与落后的管理手段之间的矛盾也日益尖锐，任何一种管线发生故障都会带来重大损失。因此必须尽快按照城市规划管理的要求，根据城市的条件采取最经济合理的普查方法，查
明城市建成区或城市规划发展区内的地下管线现状，获取准确的管线数据，建立城市地下管线管理信息系统，实现城市地下管线信息的科学化和现代化管理，为领导决策提供准确、详实的资料。 三、建立城市地下管线信息系统的技术方案
随着计算机技术的发展，关系数据库技术的成熟和地理信息系统技术的发展，建立城市综合地下管线数据库、建立城市地下管线信息系统已经在技术上完全成熟。
目前国内有些城市已经或者正在建立城市地下管线信息系统。大体上有两种模式，第一种是 gis 模式，第二种是成图系统加属性信息管理系统模式。 gis 模式除具有成图系统和属性信息管理系统的功能外，还具有空间综合分析的功能，是一种最有发展前途的模式，也是目前比较流行的模式。然而，这种模式一般投资比较大、开发周期比较长。第二种模式是采用某个数据库管理系统和某个 cad 绘图软件研制而成。这种模式一般来讲投资比较小，开发周期短。但是这种系统图形数据和属性数据没有有机的接合，对将来的综合分析决策带来了困难。目前来讲用得比较少，是一种早期的系统。
本人认为，__市城市地下管线管理信息化应是“数字__”的一个组成部分，应以“数字__”的开发建立为契机，通过具体的数据采集，开发建立“数字__”中的城市地下管线管理信息系统。
首先，必须采集地下现状管网实时属性，建立基础数据库，管线属性其实包含管线位置数据和管线附属属性。管线位置数据指管线线位、标高、相邻管线间距等具体内容。该项工作需要各相关管线部门的极力配合，探测费用及电子地形图资料收集费用高。普查可进行地块划分，分步实施，例如先做城市主、次干道、重要地块管线普查，形成城市管线数据库雏形，再逐步以小区为单元进行大面积普查。
其次，在基础数据库上开发管线动态管理信息系统，该系统包括两个模块：综合处理模块与批后处理模块。综合处理模块主要实现地下管线属性查询、更新，错误管线编辑，数据导入、导出，图幅调图，区域调图，坐标调图，任意区域的图形裁减和输出，断面分析，净距分析，交叉口分析，报表打印输出，系统安全管理，用户分配和角色定义等功能。批后处理模块主要实现管线竣工测量中的成图作业以及对管线竣工测量工程的跟踪管理。管线竣工后可以直接提交综合处理模块进行管理。各个模块之间有机集成，实现地下管线测量数据从采集、核查、入库到数据管理和分析的自动化管理。
关键词：地下管线，管理，应用
地下管线是城市中重要的基础设施,它的安全运行是现代化城市高效率、高质量运转的保证。因此，建立城市综合地下管线管理系统势在必行。
一、城市综合地下管线管理系统的特点
城市综合地下管线管理系统是指利用GIS技术和其他专业技术，采集、管理、更新、分析和处理地下管线数据的一种技术系统。它是一个四维的系统，其特点具体如下：
（1）隐蔽性决定了时间及三维空间动态的复杂性；
（2）隐蔽性、埋设位置的集中性也决定了地下管线数据的重要性，数据的完整性、可靠性与准确性是地下管线系统实用的关键；
（3）系统必须自动识别管线间的连接性，即管线与管点间的拓扑关系非常重要；
（4）城市综合地下管线管理系统是一个信息在空间分布上极不均匀的空间异质系统，城市中心区的管线密度较大，从中心区向城市边缘急剧减小。
二、城市综合地下管线管理系统的设计方法和原则
1、系统设计应注意的问题
地下管线管理系统是一个系统工程，其系统组织至关重要，决定其成败的关键因素是数据的组织。有没有数据，数据质量如何，怎样使数据随城市现状的变化而及时更新是地下管线系统建立过程中应当高度关注的。如下所述：
（1）调查研究、修正方案
系统的开发建设是为用户服务的，必须重视和照顾用户的需求，对用户需求进行充分、细致的调查，并对用户的运行机制、信息流程、现有数据基础、用户对系统和产品的要求等方面做详细研究，做出详尽的设计方案，并在开发过程中，恰当根据使用者的意见，不断对设计方案进行修正，对系统进行调整和完善，使其使用功能逐步完善。
（2）协调关系、统一安排
数据的收集和更新，以及数据共享方面的协调和管理是系统建设过程中一大难点，也是组织协调问题，由于这种协调在不同部门间进行，若各部门没有统一的领导和规划，资料各有归属，会加大工作的难度，使得工作无法照常进行，因而，要协调好各部门的工作进度，对其进行统一领导和安排。
（3）重视数据库建立工作
数据是GIS的核心，一个系统的好坏很大程度上依赖于数据质量的好坏，数据库设计、数据录入是建库的两个重要因素，在数据库设计过程中要求对系统内的各类数据标准化，并分类编码，采取严格的数据质量控制办法。
（4）系统开发标准化
系统的开发涉及到许多标准化问题，如地理信息编码、数据交换格式、基础数据库结构和图形订制都有许多标准化问题，要求其符合一定的规范和标准，，以利于数据的交换、共享、更新和系统的推广，在系统的开发建设过程中尽量注意标准化问题。
（5）长期规划工程项目
地下管线信息系统建设是一个长期的工程项目，其运行周期较长。因此，应该做好项目管理的长期规划，最好有一个保证其数据更新、模型改进的长期预算。
（6）数据结构的合理性
地下管线系统中GIS数据类型多、数据量大，管线与管点之间又有复杂的拓扑关系，因此数据结构的合理性非常重要，在系统分析和数据库设计时应该给予充分重视，以保证系统高效稳定运行。
2、系统设计基本原则
（1）实用性原则
系统应满足地下管线资料的自动化管理，真正实现管理科学化；
（2）可靠性原则
数据库可靠性：数据库中的所有数据应是准确可靠的；
系统可靠性：系统应具有很强的容错能力和处理突发事件的能力，不至于因某个动作或某个突发事件而导致数据的丢失和系统瘫痪；
（3）完备性原则
数据库中的各种数据应该是全面的、完整的，能够满足系统各项功能的需求；
（4）科学性和规范性原则
系统应以软件工程的思想和方法来建立，保证系统结构的科学性和合理性，同时，系统的各项功能应该符合综合管线管理要求，信息编码、数据规范应满足行业或地方规范；
（5）可扩展性和开放性原则
系统应有良好的与其他GIS系统数据和制图系统数据的接口，实现系统之间的数据共享。
3、地下管线数据的获取
地下管线数据获取的方法分为地下普查和地下管线竣工测量两种。
（1）地下管线普查
城市地下管线普查是指在一定时期内，按照城市规划管理的要求，根据城市具有的技术与经济能力，采取最经济和科学合理的方法，查明城市建成区或城市规划开发区内的地下管线现状，获取准确的管线有关数据，编绘管线图，建立管线数据库，并在这个基础上做好档案与动态管理。城市地下管线普查作业方法：
①地下管线现状调绘
城市地下管线现状调绘是指在开展地下管线探查作业前，根据已有的地下管线竣工资料、施工资料、设计资料等，将已有的地下管线竣工资料、施工资料、设计资料等，将已有地下管线现况标绘在1：500的地形图上，作为野外探测的作业的参考，减少实地探查作业的盲目性，提高野外探查作业的质量和作业效率。同时，为地下管线探查作业提供有关地下管线的属性数据（如管径、管材、埋设年代等）
②城市地下管线探查
城市地下管线探查是在现状调绘的基础上采用实体调查和仪器探查相结合的方法，查明地下管线的敷设情况、在地面上的投影位置和埋深、管线的相关位置和走向、地下管线的属性，如管线类型、性质、规格、材质、载体特征等。并在地面上设置地下管线投影中心标志和明显管线点标志，以提供工序测绘的依据。
③地下管线测绘
地下管线测量是指在城市等级导线点和等级水准点的基础上进行的图根控制测量、地下管线点平面和高程位置连测及相关地形测量。
（2）地下管线竣工测量
地下管线普查在一定时期内只能做一次，这种方法实际上是对城市地下管线资料做一个完整的总结和调查，然后建立地下管线资料库。然而城市的管线工程每天几乎都在进行，因此，地下管线资料的动态更新主要依靠管线竣工测量来动态获取管线的资料。
地下管线竣工测量应在地下管段敷设以后、覆土以前进行。其任务是测定地下管线的平面位置、高程；量测地下管线的埋深、规格以及规划审批的定位尺寸；记录地下管线的性质、材质、走向、埋设时间和全书单位，并绘制地下管线竣工平面图和编制地下管线成果表，同时按要求填写地下管线工程竣工测量验收记录册。
三、城市综合地下管线管理系统建立的意义
城市地下管线普查是城市建设、规划的一项重要基础工作。如何管理地下管线资料，最大限度地发挥地下管线普查的经济效益成为一项重要任务。传统的管线资料管理手段大多采用文本文件或数据库与属性数据完全分离，管线资料管理混乱，资料更新速度慢，跟不上现代城市建设的步伐，不能保证资料的现势性和正确性。因此，同步建立地下综合管线管理信息系统是确保地下管线普查使用目的的实现与广泛应用的最佳方法：
1、使用计算机存储管线信息大大缩小了存储空间。一个城市的纸介质图纸可多达几十吨，而使用计算机仅用若干磁盘或光盘就可以存放全部信息；
2、提高了检索查询速度。利用计算机查询某一个区域、某一地点或某种特征的管线信息仅需要一个命令或按钮即可完成，这是常规管理办法的人工查找无法比拟的；
3、图形显示更加直观，通过三维显示技术，真实再现地下管线三维布局结构；
4、可以实现管线资料的动态更新和管线工程的动态跟踪，提高了管理水平；
5、便于资料的网络共享。
结语
综上所述，建立城市综合地下管线管理系统是做好城市地下管线管理与应用的重要举措之一，其为城市地下管线的管理和应用提供了先进的技术手段，有助于对城市各类地下管线数据的日常管理,从而做到高效利用各种信息,提高工作的科学化与规范化。
参考文献：
