2023年7月1日发(作者：)

ArcGIS

地下管线管理

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版本 完成日期 编写/修订纪要 编写者 备 注

组织构架，完成第一、三章0.5 2011.6.7

和第二章部分内容

完成其它部0.9 2011.7.1

分

整理格式和1.0 2011.7.3

更新关键技任志峰

术

任志峰

林雪淋

ArcGIS地下管线管理解决方案

目 录

第一章 城市地下管线管理 ............................................................................................................... 1

一、

1、

2、

3、

地下管线概述 ................................................................................................................. 1

地下管线概述 ............................................................................................................................................... 1

地下管线信息化发展现状 ........................................................................................................................... 1

地下管线管理存在问题 ............................................................................................................................... 2

二、

1、

2、

GIS（地理信息系统）是地下管线管理的核心 .......................................................... 3

什么是GIS？ ............................................................................................................................................... 3

GIS是地下管线管理的核心........................................................................................................................ 5

第二章 地下管线GIS需求分析 ...................................................................................................... 8

一、

1、

2、

3、

地下综合管线管理 ......................................................................................................... 8

地下综合管线综述 ....................................................................................................................................... 8

地下综合管网GIS需求分析 ....................................................................................................................... 9

ArcGIS国内综合管网GIS成功案例 ....................................................................................................... 13

二、

1、

2、

3、

燃气管线管理 ............................................................................................................... 17

燃气管网综述 ............................................................................................................................................. 17

燃气管网GIS需求分析 ............................................................................................................................ 17

ArcGIS国内煤气/燃气管网GIS成功案例 .............................................................................................. 26

三、

1、

2、

3、

供水管网管理 ............................................................................................................... 34

供水管网管理综述 ..................................................................................................................................... 34

供水管网GIS系统建设需求分析 ............................................................................................................. 35

ArcGIS国内供水管网GIS用户 ............................................................................................................... 40

四、

1、

2、

3、

排水管网管理 ............................................................................................................... 47

城市排水管理综述 ..................................................................................................................................... 47

排水管理GIS系统建设需求分析 ............................................................................................................. 47

ArcGIS国内排水管网GIS用户 ............................................................................................................... 48

五、

1、

2、

热力管网管理 ............................................................................................................... 52

热力管网管理综述 ..................................................................................................................................... 52

热力管网GIS系统建设需求分析 ............................................................................................................. 52

ArcGIS地下管线管理解决方案

3、

ArcGIS国内热力管网GIS用户 ............................................................................................................... 63

六、

1、

2、

3、

电力通信管网管理 ....................................................................................................... 64

地下电缆管网GIS需求分析 ..................................................................................................................... 64

地下通信管网GIS需求分析 ..................................................................................................................... 67

电力通信管网案例 ..................................................................................................................................... 71

第三章 ESRI的ARCGIS产品简介 ............................................................................................. 87

一、

二、

三、

四、

1、

2、

ARCGIS产品体系结构 ................................................................................................ 87

ARCGIS

DESKTOP桌面软件 ........................................................................................ 88

ARCGIS服务器软件 .................................................................................................... 89

ARCGIS

所包含的主要服务器产品： ....................................................................... 90

ArcSDE——海量空间数据引擎技术 ........................................................................................................ 90

ArcGIS Server——企业级GIS服务器 ..................................................................................................... 91

五、

六、

七、

嵌入式GIS组件 .......................................................................................................... 93

移动GIS ....................................................................................................................... 94

空间数据库（GEODATABASE） ................................................................................... 95

第四章 地下管线建设的关键GIS技术及ARCGIS解决方案 ................................................... 97

一、

a)

b)

空间数据库的建立是重要的工作内容 ....................................................................... 97

ArcGIS桌面产品是强大的空间处理软件 ................................................................................................ 97

ArcGIS的数据格式已经成为GIS工业标准 ......................................................................................... 100

二、

a)

b)

海量数据管理能力 ..................................................................................................... 100

全球使用最多的海量空间数据管理软件——ArcSDE .......................................................................... 100

ArcSDE海量数据管理案例 .................................................................................................................... 102

三、

a)

b)

可集成性..................................................................................................................... 102

ArcGIS Engine .......................................................................................................................................... 103

ArcGIS Server ........................................................................................................................................... 103

四、

五、

六、

适应性......................................................................................................................... 103

可扩展性、可伸缩性 ................................................................................................. 104

安全性......................................................................................................................... 105

ArcGIS地下管线管理解决方案

第五章 结束语 ........................................................................................................................ 107

ArcGIS地下管线管理解决方案

第一章 城市地下管线管理

一、 地下管线概述

1、 地下管线概述

城市中的给水、排水（雨水、污水）、电力、电信、燃气（煤气、天然气、液化石油气）、热力、工业管道等市政管线工程，它们像人体内的“神经”和“血管”是维持城市功能正常运转的关键，俗称生命线工程。市政地下管线，它担负着信息传输,能源输送等工作,也是城市赖以生存和发展的物质基础。随着城市化水平的不断提高，现代城市对市政地下管线的需求量越来越大。传统中的各种市政地下管线，一般采用直埋或架空的方式进行铺设，但这种方法已难以满足现代城市发展的需要。面对未来的城市,地下空间的开发利用,无疑是城市发展的一个重要方面,而维系地上地下空间,保证其整体运行的基础设施仍是地下管线。目前，世界上比较先进的做法是采用地下综合管线廊道的模式。地下管线综合廊道（日语称谓为“共同沟”，英文名称为“Utility Tunnel”）就是指将两种以上的城市管线集中设置于同一人工空间中，所形成的一种现代化、集约化的城市基础设施。发展共同沟，已成为城市可持续发展的重要方向。

2、 地下管线信息化发展现状

从1995年建设部，国家统计局联合在全国首次推进开展城市地下管线普查工作，1998年建设部专门下发《关于加强城市地下管线规划管理的通知》（建规【1998】69号），全国地下管线专业委员会成立，奠定了我国城市地下管线行业的形成。2006年第136号令《城市地下管线工程管理办法》明确城市地下管线管理的行政主体和执法主体。2004年开始由建设部5个司局主持起草《城市地下管线条例》，制定地下管线管理规则。中国的地下管线发展从兴起快速的步入到发育的阶段。从当前管线行业发展的实际情况来看，地下管线领域的主要工作内容主要分为：管线普查（综合管线、专业管线）、管线监测与控制（泄露监测、腐蚀监测、健康状况、安全评价、工程质

1 ArcGIS地下管线管理解决方案

量验收）、非开挖施工与维护（铺设，修复，清洗疏通，防腐等）、相关仪器设备的研制生产、计算机信息技术的应用这5个方面。特别是自1996年城市地下管线普查相继在全国各地开展以来，采用物理探测、现代测绘、计算机与网络技术、地理信息技术结合，建立了城市地下管线数据库和信息管理系统，大力促进地下管线信息化的发展，并在技术上逐步走向成熟。

目前国内城市地下管线信息系统建设大体分为两种模式：

1）、CAD模式

即采用数据库管理系统，结合CAD制图软件结合管理。该模式投资小，开发周期短，所以发展的比较迅速，容易为大部分权属部门接受，也是地下管线信息系统早期建设采用比较多的模式。但随着信息化需求的逐步深入，这种模式的缺陷逐步凸显，由于CAD本身的特点限制，系统图形数据与属性数据不能有机结合，给综合分析带来极大困难，目前逐渐为新的模式系统所替代。

2）、GIS模式

具备CAD管理模式的功能，同时具有空间综合分析的能力。可充分发挥管线数据信息资源的效益，实现城市地下管线的数据处理、信息检索、查询统计、空间分析与辅助设计、信息输出、与业务系统（如SCADA、EAM、ERP等）集成等综合应用。

结合GIS技术的信息化建设逐渐成为城市地下管线信息化建设的主流技术方向，一方面改变了传统的管理方式，特别对于管线数据的管理，大大增强了数据的现实性和准确性，提高了工作效率和管理水平；另一方面，基于实时的数据共享，消除信息“孤岛”，也带来了显著的经济和社会效益，避免了系统的重复投资建设，避免和减少多起挖断地下管线事故。随着地下管线信息化的不断发展，也带动地下管线检测技术应用和发展，为保证城市地下管线安全运行具有重要的意义。

3、 地下管线管理存在问题

1）、城市地下管网资料以图纸、图表等介质保存和管理，造成资料不全，查询不便，更新速度慢,且有关资料精度不高或与现状不符,造成在建设施工中时常发生挖断或

2 ArcGIS地下管线管理解决方案

挖坏地下管线,造成停气,停水,停暖,通信中断,污水四溢等严重事故。

2）、市政地下管线分属不同权属单位规划、建设、管理，报批和施工各自为政，各权属单位往往不服从规划部门的统一管理，不能及时向规划管理部门报送管线竣工档案，造成信息不全，管线资料分散，管理混乱的局面。

为解决上述的问题，需要全面进行城市地下管线普查,建立地下管线数据库与信息系统，充分利用系统提供管线的一系列空间分析和管线辅助设计功能，能极大提高地下管线信息的社会和经济效益。

二、 GIS（地理信息系统）是地下管线管理的核心

1、 什么是GIS？

GIS的定义多种多样，简单的说，GIS系统将描述位置（地方）的层我们用各种表格记录一些信息结合在一起，通过这些信息可以使你更好地认识这个位置（地方）。信息，这些信息的对象都对应着现实世界中的某个实体（比GIS系统是将描述“在什么地方”的信息与描述“这是什么”的信息相链如井盖），而这些实体都有自己的空间位置，比如在长安街上接的制图软件。与画在纸上的地图不同，GIS是“所见即所得”的，一个或在某个十字路口。

GIS地图关联许多不同的层信息。用图片简单说明如下：

表格数据

3 ArcGIS地下管线管理解决方案

将表格中每一条信息在地图上用一个图形符号来表示，你就可以知道你所关心的信息在地图上的位置了，我们可以说这是一条地理信息。世界上80%的事件和事物都发生或存在于某个地理位置，它们都可能包含地理信息。

图形信息

将表格数据和图形数据进行关联，可以在图形和表格之间进行双向的信息查询，即构成了最简单的地理信息系地理信息系

括路径分析、趋势分析、

GIS分析

4

利用GIS可以进行各种基于空间的分析，包密度分析、选址分析等。

例如左图中通过数字城管中垃圾倾倒发生ArcGIS地下管线管理解决方案

与平面的、矢量的地图相比，使用三维GIS和遥感影像图能够更直观的展现地理空三维GIS

卫星遥感

间环境。

2、 GIS是地下管线管理的核心

地理信息系统(GIS)技术是采集、存贮、管理、分析和描绘整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统，是属于信息科学和信息产业的一部分。现代城市的管理，要求掌握大量现势性强、真实准确的信息 (包括地上、地下、地理现状及社会全方位信息)，并能随时快速查询，进行综合分析，为城市发展预测、规划、工程设计及政府各部门决策提供可靠的依据。城镇综合地下管线管理系统应用GIS

技术可实现基础设施信息的计算机管理、快速查询检索及辅助决策信息分析，将取代传统的纸图、文档袋资料管理和手工作业方式，提高市政规划管理效率，实现城镇基础设施信息管理的科学化、规范化和自动化,及时准确地提供各类专题研查询、综合查询、统计等辅助管理、决策信息。

城市地下管线信息是指在城市规划区范围内，埋设在城市主干路、次干路、支路、社区道路以及城市广场等区域地下管线的走向、空间位置、基本属性及其附属物等信息。它的特点是:隐蔽(埋设在地下)、复杂(种类多，纵横交错，密如蛛网)、动态(城市建设不断扩大，新管线不断增加，旧管线也不断在更换或废弃)、信息量大。如何更好地使用和管理好长期积累及收集的大量的地下管线信息其最有效的方法是利用数据库技术和GIS 技术建立地下综合管线信息系统。

5 ArcGIS地下管线管理解决方案

城市地下管线信息管理系统（UUPIS）是指在计算机软件、硬件、数据库和网络的支持下，利用GIS技术实现对城市地下管线及其附属设施的空间和属性信息进行输入、编辑、存储、查询统计、分析、维护更新、输出、分发和共享应用的计算机管理系统。建立基于GIS为核心的综合管理和决策分析地理信息系统，通过将地下管道、用户等信息以地理位置为基础，与属性数据库相结合，GIS可以随时提供图形的显示、查询及分析等功能；还可以利用GIS提供的完善的网络分析模型，实现管线运行状况管理、工作流程处理、故障分析及提供抢修方案等，使得企业的工作规划管理更加自动化，提升城市地下管线的生产管理水平，为企业的标准化认证打下坚实的技术基础。

市场分析

其它应用

管线规划

故障分析

管线设计

任务派遣

客户关系

管线分析管理

以GIS为管理核心的城市综合地下管线信息系统，并实现与计算机辅助技术（CAD）和办公自动化（OA）相集成，将空间决策与专家系统综合分析相结合，解决综合地下管线管理所碰到的一系列主要问题：

1、 地下管线现状信息的采集与入库

地下管线现状信息是地下管线信息系统最重要的数据支持来源，在管线历史资料不全，并且缺乏现实性数据的情况下，采用实测的方式进行管线信息的采集，同时要求建立地下管线数据库。对已有准确的成果加以利用。

2、 竣工测量数据的采集与入库

随着城市建设的不断发展，管线工程的建设也将不断进行，这些建设产生的新的管线信息，需要加入地下管线数据库，不断补充和更新数据库中的内容，保证数据的现时性。客户在开展地下管线普查的同时，利用与普查类似的技术手段，通过对建设工程进行竣工测量的途径获取新的管线信息。

3、 信息查询、空间分析与综合应用

最终用户为了寻找管线规划管理工作的科学依据，需要检索地下管线数据库中的信息，要求提供各种形式的检索方法（如任意区域查询、缓冲分析等），可准确地查

6 ArcGIS地下管线管理解决方案

询出管线的性质、位置、材质、附件名称（如阀门、表井等）、管径等，提供准确可靠的数据；

在信息检索的基础上有必要对管线的空间位置关系进行分析，如纵、横剖面处理、设施埋设深度、管间水平净距/垂直净距等，以满足规划综合的空间分析要求，为管线设计部门非常方便地提供各种数据；

通过GIS可掌握管线长度和设施数量情况，维护或维修计划情况，投资建设情况，了解城市管线的总体布局，并可输出各种形式的综合图、专业图，对图形进行任意比例尺的缩放；可输出不同规格的图纸，将多幅图拼接输出，方便外业施工和管理；

在地下管线发生事故时，结合GIS提出应急方案，划定危险区域为专业部门结合地形图的位置，提供最佳事故处理路线，制定最佳解决方案；

4、开放式的数据共享

作为城市规划管理及应用的综合性地下管线系统，应具备向管线专业权属单位的专业管线信息系统提供数据共享的能力。GIS为各管线专业权属部门，甚至是其他城市管理部门提供了地图服务共享的服务。

7 ArcGIS地下管线管理解决方案

第二章 地下管线GIS需求分析

一、 地下综合管线管理

1、 地下综合管线综述

城市市政地下综合管线涉及多种管线种类，不同的管线的权属单位又各部相同，管线的建设、维护管理均由相关单位负责，因此市政综合管线的综合规划和管理显得相当重要。综合管线综合规划管理和负责部门包括：

- 规划管理：由城市规划部门负责。首先现场勘查，定性确定现状管线种类和概况，通过现有的道路规划地图，将管线普查图、城市管线竣工档案等现状管线资料，绘制到图上。然后进行管线规划，包括地下管线在道路上的平面位置、管线尺寸、排列顺序、及道路交叉口的管线竖向设计等。

- 开工许可管理：由城市建设部门负责。是指依据规划部门的设计条件，经建设部门核发建设工程规划许可证、施工许可证等证件后的施工建设。

- 挖掘管理：城市市政管理部门负责。

- 工程档案管理：城建档案管理部门负责。

城巾地下管线信息系统利用地理信息系统(GIS)技术、现代关系数据库、网络技术、多媒体技术和其他专业技术，采集、管理、更新、综合分析、辅助设计与处理城市地下管线信息的技术系统。同一般的地理信息系统相比，具有如下鲜明的特点：

- 城市地下管线信息系统是一个四维系统，隐蔽性决定了时间及三维空间动态的复杂性；

- 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信息系统的实用性的关键；

- 管线问的连接性与彼此间的关系，是系统的重要环节，在管线数据的更新中显得尤为重要；

- 城市地下管线信息系统是一个信息在空间分布上极不均匀的的空间异质系统，城区内密度大，从中心区向城市边缘急剧减小。

8 ArcGIS地下管线管理解决方案

2、 地下综合管网GIS需求分析

 监理查错

对于即将入库的管线数据，对数据内容进行查错，显示查错结果。根据表名称，字段名称，错误描述以及错误级别，指导修改。将检查后的管线数据入到系统中进行维护、管理及日常应用。

监理查错示意图

 选择及编辑

提供多种选取管线编辑功能，可对选中管线进行增加、修改、删除等属性信息编辑工作，并提供截断、合并等管线专业化的高级编辑功能，方便用户操作。

 查询统计

提供多种查询方式及统计功能，可针对道路名称、交叉路口、坐标、门牌号等管线信息进行查询，还可将查询结果统计，输出。

9 ArcGIS地下管线管理解决方案

查询结果显示示意图

此外，系统可对各类管线长度、管点个数进行统计，还可对同种管线不同属性进行分类统计，统计结果可通过直方图、报表的形式输出。

管线统计示意图

10 ArcGIS地下管线管理解决方案

 管线横、纵断面分析

通过划定与管线相交区域，根据划定线与管线的空间关系，分析计算出相交断点的空间信息和属性信息，用户可查看到相应管线点的埋深、地面高程、管径、材质以及与其它管线点距离等信息。

横断面分析示意图

 三维显示分析

通过划定要显示三维管线图的矩形区域，并选择要显示的管线种类，生成三维立体图。通过工具还可多视角地查看管线连接分布情况，查看管线属性信息，对管线进行连接性仿真处理。

11 ArcGIS地下管线管理解决方案

三维显示分析示意图

提供一系列三维模式下的空间分析功能，为用户提供决策支持。例如，可以通过开挖分析查看开挖施工对地下管线的影响。

 动态更新

对地下综合管线信息的管理中，及时动态更新数据、保证管线数据现势性和准确性，是管线规划和建设管理中非常重要的工作。管线数据入库更新包括管线数据导入

12 ArcGIS地下管线管理解决方案

更新，地形图导入更新以及在线实时编辑更新数据。并制定数据导入的格式和规范，保证管线数据的正确性和规范性。

3、

ArcGIS国内综合管网GIS成功案例

乌鲁木齐市综合管线系统

广州市综合地下管线信息系统

青岛市综合管线系统

珠海市综合管线系统

东莞市综合管线系统

南昌市管线综合管线系统

烟台市综合管线系统

徐州市铜山区综合管线管理信息系统

成功案例介绍一：乌鲁木齐市综合管线系统





客户单位：乌鲁木齐市地下管线普查领导小组办公室

系统目标



















1.

2.

3.



1.

2.

3.

实现对乌鲁木齐市地下管线信息的综合管理和动态更新；

实现为乌鲁木齐市城市规划、建设、管理提供信息资源和技术平台；

实现为乌鲁木齐市政府、管线权属单位和各级领导提供决策、指挥、管理的科学依据；

涵盖内容多：涵盖管线业务流程中的各环节信息化，包括管线pda移动办公、管线数据库管理和应用、管线权属单位应用、城市地质信息管理、城市三维、网格化管理等方面；

应用受众广：城建档案馆、规划局、专业权属单位都是系统的用户

技术多样：整合GIS、MIS、CAD、PDA、网格等多项技术

社会效益：

满足了不同用户对管线数据的不同层次需求；

有效减少了管线危险事故的发生；

实现了管线数据的动态管理；

经济效益：

减少工程测绘费用；

提高管线的利用率，实现普查的管线的经济价值；

动态更新，减少了管线数据库的维护费用；

系统建设特点

系统建成后取得的效益

13 ArcGIS地下管线管理解决方案

4.

成功案例介绍二：威海市地下管线信息共享平台

威海市地下管线信息共享平台（B/S）提供了强大的地图定位、信息查询、数据统计、决策分析、辅助工具、地图输出、工程审批、系统管理等功能，为需要地下管线数据的相关部门提供开放的和共享的数据服务，达到为上级领导决策、城乡统筹规划、重点工程建设、城市防灾减灾、应急突发事件等提供重要数据和信息的目的。

14 ArcGIS地下管线管理解决方案

系统主界面组成

拉幕效果

15 ArcGIS地下管线管理解决方案

属性信息 多媒体列表

多种分析结果展示方式

16 ArcGIS地下管线管理解决方案

二、 燃气管线管理

1、 燃气管网综述

燃气是易燃、易爆、有毒的产品，燃气企业面对千家万户的服务需求，管理着城市范围内纵横交错的地下管网和大量设备，直接关系和影响着居民的日常生活和安全，因此燃气管网信息化建设对于燃气企业的现代化建设和治理工作来说至关重要，充分体现了燃气企业“数字供气”的服务理念和治理水平。

国内城市燃气企业从90年代初期就开始致力于信息系统的建设，特别是近年来，“西气东输”工程项目、“数字供气”等的出现，燃气企业信息化要求越来越高。但是目前的大部分燃气企业的管网管理还是通过传统的手工方式为主，以纸质资料存储管理，导致管理工作难度大，即使是采用CAD技术，也只能满足部分的需求，缺乏属性的图形管理，无法为决策提供真正有意义的分析工具；数据信息无法及时得到更新，“信息孤岛”现象严重，导致管理、决策困难，例如巡线时找不到管线、爆管了找不到隔离阀门、道路施工时管线位置无法确定等等严重的问题。综合这些状况，只有采用以GIS为核心的管网管理系统，才能够从基本上解决数据管理所带来的一系列问题。

2、

燃气管网GIS需求分析

目前国际天然气企业的信息化大部分都采用以SCADA为基础的数据系统，它很好的解决了设备实时运行状态监控的数据采集、分析等功能，信息化系统多采用ERP/EAM为核心，并实现与SCADA系统对接集成，对设备的运行、维护实施进行全面的在线实时管理。特别是近年来随着GIS技术的推广，结合GIS/AM/FM/CAD等地图制图服务系统为基础，形成实时在线的一体化空间、属性数据管理服务平台，全面提高城市燃气信息化的水平。下面来看看燃气管网GIS的基本需求。

燃气企业目前主要的信息系统包括：

1）营业收费管理系统

覆盖直接面向用户的所有业务，包括抄表、收费、与银行的燃气费代收数据处理等。是燃气用户基本的数据来源。

2）客户服务中心系统

17 ArcGIS地下管线管理解决方案

客户服务中心系统是燃气企业与用户和社会各界的直接面对面窗口，以用户基本信息数据库为基础，建立用户档案，记录用户开户之日起的所有情况，直接服务用户报装管理、燃气表管理和热线服务管理系统。

3）ERP系统

包括燃气企业的办公自动化、人力资源管理、仓库管理、档案管理、设备管理、物流后勤管理、燃气表管理等。为燃气企业规范化管理提供良好的条件，为领导提供及时、准确的经营信息和辅助决策信息。

4）生产运行管理系统

主要以SCADA为手段，实现实时动态管理。监控燃气在整个生产处理过程和把产品通过管网系统送到千家万户的整个传输过程。

结合燃气企业目前的主要信息系统建设，采用GIS技术，实现燃气管网系统档案的数字化管理；实现管道、阀门、燃气表等管网组件的空间位置定位功能；实现城市管网压力监控，为燃气输送可靠运行提供技术保障；优化燃气管网规划，并为改建、扩建提供数据依据，为改建的前、中、后期进行比较和模拟，为管网规划提供辅助决策功能；实现对管网系统科学运行、降低运营成本。

燃气管网主要管理燃气设施的建设，燃气设施的检修维修和事故处理，燃气设施运行调度，以及燃气综合营业业务。因此结合GIS技术的燃气管网GIS系统的目的是解决包括管网资源管理、管网运行管理、以及与其它业务系统如营业收费系统、客户服务系统、SCADA系统的接口等功能。

（一）管网资源管理

管网资源管理包括各类资源的录入、维护和存储，高压和中压的资源主要可划分为以下几类：管道、门站、调压站、站场、LNG站、阀室、阀门（手动/电动）、三通、四通、变径点、变材点、出地点、转弯点、直管段点、盲板、凝液缸、绝缘法兰、检测桩、放散阀、信号源井、标志桩等。

18 ArcGIS地下管线管理解决方案

管网GIS资源另一个主要工作是实现图档的管理，可以借助AutoCAD，将全部图档如地形图、管网布置图、施工图、竣工图等矢量化后，建立CAD到GIS，GIS到CAD的双向转化，打印存储，实现图档管理无纸化。

地图上展现管线及附属所有设施，并可按照不同条件进行查询、定位、统计、

（二）用户信息管理

修改功能

用户信息管理是通过与营业收费系统的结合，用来管理用户的信息，主要包括用户基本信息、用户气量信息、用户接气点位置信息等，通过将用户的位置与地图关联起来，实现用户信息查找。

（1）工业用户管理

19 ArcGIS地下管线管理解决方案

基本用户信息管理：实现工业用户基本信息的增删改查等。包括用户名称、日用气量、规模用气量、供气压力、供气日期、供气价格、所属调压站等。

用气量管理：实现工业用户用气量的增删改查等。包括用气量查询、日用气量统计报表、用气量/供气量曲线等。

（2）中压用户管理

根据中压的客户资料进行统计分析，包括置换天日按期用户及用气统计，LPG用户及用气统计不同分类用户（民用/公福）统计，区域用户数据的统计等。

（三）紧急事故处理

当事故发生时，能够快速进行管线定位、管线信息检索。并能及时提供应急预案，显示所关阀门和停气管网，对需关闭的阀门、停气用户等进行统计、列表显示打印结果。

（1） 事故点设置

一旦发生事故，通过管线属性查询、地名查询或坐标定位等方法，快速定位事故点，并标注事故点的故障标志。

（2） 事故处理

发生时候后，启动事故处理，确定需要关闭的阀门，确定具体位置，并发出关闭操作命令，并估算修复工作量大小，生成处理预案，并向维修人员发出。

（3） 事故影响范围分析

在事故处理的同时，能够进行影响范围分析。根据所关闭的阀门，判断受影响的用户，统计其数量级分布。结合维修方案，想政府以及公众发布维修公告。

20 ArcGIS地下管线管理解决方案

（四）设施资产管理

（1）设备日常管理

与设备管理系统集成，实现燃气管网设备器材的采购、维修、维护、改造、申领、报废等图形管理。

设备信息表示：管网设备从产生到报废经过规划、设计、施工、投运、维护、计划报废、报废等若干阶段。在地图上用不同的图例或颜色表示管网设备的不同状态。

设备维修记录：管网发生维修事件后，需要保存维修记录以备查。

设备改造预警：在地图上对接近使用年限的设备进行警示改造，以高亮显示方式提醒相关部门进行及时维修、改造。

设备库存报警：实时查看设备的库存情况，如果发生设备短缺或缺失，进行报警，提醒采购。

（2）设备维检计划管理

设备检修：对某些燃气设备按计划进行定期检修、检验。

设备报警：根据计划日期提前预报、提醒、报警提示。例如按预警条件设计，在地图上显示材质为刚煤气管线，并对超过10年的管线报警。

设备查询：实现地图上对管网设备的检修、检验计划进行维护、查询、浏览。

（五）管网运行分析与模拟

管网运行过程中，最重要的是结合GIS的图形技术进行多种的查询统计和分析功能，为全网资源实现动态可视化管理，为运营分析提供辅助决策的能力。管网运行分析主

21 ArcGIS地下管线管理解决方案

要功能如下：

（1）统计分析

统计分析提供对按照管线不同属性条件情况下的信息的统计。例如可以按照管网地理位置，按图分区逐个管段，逐项管网设施加以统计分析，并建立相应数据库进行动态管理，做到资产数量与实物相符。也可以按照管径、材质、使用年限、权属单位等条件统计管线长度，管点个数，管网附属设备等信息，并以表格、直方图、条形图、折线图、饼图、柱状图等表示，实现资产的动态管理。

（2）断面分析

管道规划中，非常重要的设计计算工作是确定管径、材质、管位，判断与建、构筑物及地下现状管道的水平间距、垂直间距，进行综合分析与协调。GIS可以辅助通过查询管线的起始点，生成管段的纵、横断面图，可以直观了解管段坡度和埋设情况。

（3）拓扑分析

拓扑分析是对中压、高压、阀门、闸门井、抽水缸、调压站等管线及附属设施的连通性进行分析。通过管网的拓扑关系，进行连通性分析，可以分析任意两个桶类型管网点之间的最短连通路径，上游、下游分析等。在发生爆管事件后，可进行关闸分析，和影响用户范围分析。例如，当选定爆管管线后，可以根据管网的拓扑关系自动计算出与管线连通的所有阀门，将不必关的阀门排除，形成最优关阀方案。

（4）模拟运行分析

结合GIS的燃气管网模拟运行分析，可以模拟管网运行的符合情况，燃气潮流动态等情况，反映燃气管网的运行状态，为管网改造或实施提供决策。

22 ArcGIS地下管线管理解决方案

地图显示每个管段燃气运行的负荷情况和统计信息

基于地图的燃气管网水力平差计算系统，显示每个节点压力值的情况

（六）管网改扩建规划

官居管网的能够年限设计需求，进行管线的改造规划。管网改造主要根据管网的安装时间以及设计年限（根据材质、管径、埋深等而定），在地图上标注“已使用/设计使用月”来显示服务年限。并根据管网用颜色表示使用状态，例如可以使用绿色表示状态良好，黄色表示尚可，红色表示状态很差，急需改造。

23 ArcGIS地下管线管理解决方案

在GIS中，可以选择一个区域，输入一个改造参数（表示剩余设计寿命），自动的把符合条件的待改造管网高亮显示。

（七）与其它业务系统集成

1）与SCADA系统集成

通过与SCADA系统接口，反映管网各种实时动态数据检测。

通过与SCADA系统的关联，在管网地图上可以实时显示特定监测点的燃气压力、流量、异常情况等，并能够统计压力变化趋势以及流量总量。

2）与ERP系统集成

24 ArcGIS地下管线管理解决方案

ERP系统包括燃气企业的办公自动化、人力资源管理、仓库管理、档案管理、设备管理、物流后勤管理、燃气表管理等。通过ArcGIS的地图与ERP系统的结合，可以进行设施管理、工作流管理与地图的联动与同步，使基于空间的业务流程一体化。

3）与定位系统集成

通过与定位系统（GPS、手机定位系统等）进行数据交换，将定位系统的XY坐标数据在GIS上反映，对抢险车辆及巡线人员进行定位管理，并可对车辆及人员的轨迹进行监控，可进行历史轨迹回放。

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3、

ArcGIS国内煤气/燃气管网GIS成功案例

沈阳煤气公司

天津燃气集团公司

郑州燃气集团

广州煤气公司

上海燃气市北公司

石家庄燃气热力集团

鄂州煤气公司

成功案例介绍一：沈阳煤气管网GIS系统

上海燃气浦东销售公司

宁波燃气公司

佛山天然气公司

武汉市天燃气公司

马鞍山市燃气公司

铜陵市燃气公司

……

1) 前言

沈阳市现有管线2000多公里，覆盖7个行政区，共有抽水缸6000多个，阀门200多个，调压站168个。沈阳市煤气历史悠久，始建于1923年，是国内最早使用和生产煤气的城市之一。为了加强沈阳市煤气地下设施的

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科学管理，实现管网设计、管网运行、管网维修、管网分析、管网决策的自动化和科学化。沈阳市煤气总公司于2000年6月初，在市建委的支持下，投入巨资建立沈阳市煤气管网地理信息系统。由沈阳金建数字城市软件有限公司承担系统的开发与实施。到2002年6月系统完成了单机版的开发和网络版的开发，完成了煤气总公司大楼的综合布线以及远程终端的安装与调试，系统经过一年的试运行，各项的指标均达到设计要求，彻底改变了煤气总公司管网工作的落后状况，给煤气总公司带来了良好的经济效益和社会效益，该系统得到了煤气总公司领导及科技人员的充分肯定。

2) 系统建立方案及过程

2000年6月，沈阳金建数字城市软件有限公司（简称金建公司）开始筹建沈阳市煤气总公司地理信息系统的总体构架。为此金建公司和用户分别成立了课题组，针对煤气公司管网设施数据均以纸质图纸和卡片形式存储的实际情况，确定系统建设分两期完成。一期主要完成管网地理数据库的建立及管网维护、更新、分析系统的建立（同时也是二期维护客户端子系统）。二期主要完成中央机房的建立及办公大楼内局域网的改造，同时建立查询客户端子系统、安全管理子系统、三维显示子系统和维修公司的远程查询客户端子系统，形成覆盖整个煤气公司主要科室的管网应用网络信息系统。系统建立主要经历以下关键步骤：

 制定系统总体方案：系统采用C/S结构，各个子系统使用UML语言和Visio建模工具，进行系统的方案设计。

 确定地理信息系统开发平台：针对管网管理的特点，选用具有

27 ArcGIS地下管线管理解决方案

网络拓扑功能、业界公认的优秀地理信息系统平台--——ArcInfo。

 制定管网数据库建立方案：管网的图形数据通过1:500管网图的扫描矢量化方法获得，属性数据通过开发基于网络数据库（SQLServer）的录入系统完成，图形和属性数据通过关键字进行挂接。

 制定数据质量保证质量控制规范：研究管网的业务模型，确定管网数据的数据规则，编制数据质量检查程序，确定错误报告的格式。

 管网地理数据库的建立：将满足质量要求的管网数据转入到管网地理数据库（Geodatabase）中，同时在Geodatabase中建立数据规则。

 管网维护、更新、分析系统的建立：在ArcInfo、ArcEditor地理信息系统平台上开发单机版的应用系统，同时它也是网络版的维护终端。

 管网地理数据库的动态更新：煤气公司采用管网数据集中更新方式。应用在ArcInfo、ArcEditor上开发的维护系统，对管网地理数据库进行动态更新，保证管网数据的现势性。

 中央机房的建立和局域网改造：建立中央机房，购买管网数据库专用服务器，对现有局域网进行改造，确保管网相关每个处室具有4个点，百兆到桌面。

 查询客户端子系统的开发：在ArcGIS桌面地理信息系统平台上，开发高级查询客户端应用系统。

 远程查询客户端子系统的开发。：在ArcGIS下，为与中央机房

28 ArcGIS地下管线管理解决方案

相距10km的维修公司开发查询客户端应用系统。

 安全管理子系统的开发：通过用户权限、对象权限和系统授权的管理，确保数据和系统的安全使用。

 三维显示子系统的开发：在ArcScene下，完成三维管网系统的开发。三维系统可以进行放大、缩小、平移、旋转、翻转、管网属性访问、飞行。

 系统集成及总体测试：

 系统移交与试运行：移交整套系统及与系统有关的调研、分析、设计、测试报告，同时提交用户手册和相关文档

 系统验收：根据市科委和用户的要求，准备验收资料。

3) 系统组成

沈阳市煤气地理信息系统由6个子系统组成，其中维护客户端子系统与单机版应用系统完全相同；三维显示子系统用于向领导的汇报；高级查高级查询客户端子系统

沈阳市远程查询客户端子系统

煤气管网授权管理子系统

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三维显示子系统

安全管理子系统 ArcGIS地下管线管理解决方案

询子系统用于局域网内各个浏览客户端；远程查询子系统用于通过DDN的远程维修公司的日常寻线、维修；授权管理子系统主要用于系统的分发与权限控制；安全管理子系统用于对用户权限、管网设施使用权限的管理。

4) 系统运行模式

系统采用C/S结构。数据在中央机房维护终端集中进行更新，其它客户端通过网络将更新信息或其它信息传送到维护终端，维护终端的更新结果可以在浏览终端提示显示。系统的运行模式如下图。

系统运行模式图

5) 系统功能

a) 图形数据和属性数据的管理

 图库管理：图幅的分幅录入、图幅合并、图幅接边、剪裁。属性

30 ArcGIS地下管线管理解决方案

信息的转入，表结构管理

 管线信息输入：管线图形信息的键盘、鼠标输入、批文件转入

b) 查询功能

 快速查询、组合查询、SQL查询、空间查询、查询结果的闪烁显示、详细属性的浏览、动态报表打印输出。

c) 统计功能

 按多种查询方式进行系统查询，对查询结果进行统计，报表输出

d) 动态报表功能

 属性库中的表和查询结果均可以直接生成报表，或按需求由用户进行自定义报表。

e) 管线分析

 爆管分析、垂距分析、横剖面分析、纵剖面分析、纵投影分析、开关测试、流向显示、连通性分析、管线净值分析

f) 管线输出：标准图幅输出、报表输出、剖面图输出

g) 管线设计：根据国家规范和相关标准，定义数据规则，限定管线的布设界限，保证管线布设的合理性。并提供丰富、方便、专业化的管线编辑工具。

h) 拴点管理：拴点上图、专题图、拴点卡的输出

i) 系统数据转换：MIF数据转入、据转出到MapInfo、DXF的转入、DXF的转出

j) 远程调图：按范围调图、按道路缓冲区调图、按图幅调图

k) 安全管理：用户管理、用户权限管理、对象权限管理

31 ArcGIS地下管线管理解决方案

l) 系统授权管理：系统模块授权、系统注册码管理

6) 系统运行状况

系统经过一年的运行，运行状况良好。管网的查询、统计、分析、制图等功能每天都在使用。系统的使用缩短了管网维修改造周期，提高了管网维修的应急能力。借助预警分析功能，加强管网的检修，减少了煤气重大事故的发生次数。系统的正常运行不仅提高了管网管理的效率，节约了成本，而且还推动了煤气公司的机构改革和员工学习新技术加强自身修养的良好风气。

成功案例介绍二：上海燃气市北销售有限公司GIS系统

上海燃气市北销售公司是一家专门从事燃气输配和销售服务的国有独资企业，公司拥有4个大型煤气储配站，10座总储气容量为135万立方米的储气柜，总厂4500余公里的高中低压燃气管网。销售服务区域覆盖上海市黄浦江以西、苏州河以北，寒杨浦、宝山、虹口、闸北、普陀、嘉定等6个行政区，人工煤气、天然气客户共计160多万户。

上海燃气市北销售公司GIS系统于2003年6月正式启动，2004年3月正式投入运行。

成功案例介绍三：宁波兴光煤气集团公司GIS系统

宁波兴光煤气集团公司是一家开发、经营宁波城市燃气为主的国有独资企业，已建成城市中亚管线286公里，庭院管线366公里，现有六座大型管道气气化站，18个瓶组气化站。2005年6月东海天然气可望进入宁波，兴光煤气集团公司将承担宁波中心城的天日按期管网建设任务。

32 ArcGIS地下管线管理解决方案

宁波兴光煤气集团公司GIS系统于2004年10月正式启动，2005年4月正式投入运行。

33 ArcGIS地下管线管理解决方案

三、 供水管网管理

1、 供水管网管理综述

供水是城市发展的命脉产业，是保障人民生活、发展生产建设必不可少的物质基础。由于水的不可替代性，供水问题往往成为一个城市发展的根本性制约因素，城市自来水供应作为现代化城市的重要基础设施，对各行各业的发展都起着举足轻重的作用，同时也是对外开放的重要的硬投资环境之一，对整个城市的发展有着至关重要的意义。

近年来，伴随城市的迅速发展，传统的供水管网的管理模式已远远不能满足城市供水管网的现代化管理要求。基于网络技术的普及和资源共享的需要，人们已经意识到利用计算机和GIS管理城市供水管网的重要性，相应提出了建立“面向企业的供水管网动态管理系统”的迫切需求，以实现供水行业的规范化、自动化和现代化管理。

供水管网GIS是建立在计算机网络系统上的，以全面、准确、实时动态的供水管网现势图为基础的，能够处理以供水管网为核心的空间信息及其相关信息的一个综合信息系统，对供水行业的规划、设计、调度、抢修和图籍资料的档案管理提供强有力的科学决策依据，实现供水企业的管理、分析、决策的全计算机操作过程。整个供水管网GIS系统应实现如下目标：

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（1） 为城市供水所有涉及管网信息的部门提供专业的业务流服务；

（2） 针对管网图籍资料、城市供水的设备、设施进行管理；

（3） 能够快速提供准确的抢修、施工方案和决策支持；

（4） 查询统计各种供水管网信息，提供标准的规划、设计图纸；

（5） 实时有效的管网动态监测分析，为供水调度决策提供支持；

（6） 进行管网设备运行状况分析，对管网规划、设计和现势管网作出适当的评估；

（7） 对管网工程进行综合管理；

（8） 网上统计和发布各种供水信息。

2、 供水管网GIS系统建设需求分析

系统建设的目标是实现对供水管网数据的管理，提供丰富快捷的查询、统计、分析和规划等功能。具有事故处理功能，对发生爆管等漏水事故能迅速制定关阀方案，并打印抢修工作所需的各类报表和图纸，从而显著提高事故处理和抢修的效率。供水管网GIS的主要需求有：供水管网数据管理、管网分析功能、管网运行管理、管网紧急事故处理、管网的规划与设计。各模块具体需求如下：

 供水管网数据管理

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供水管网数据管理包括空间数据的管理、专业属性数据的管理、查询统计、显示打印等功能。下面详细地说明各个部分的功能。

1. 空间数据的管理

1）图形数据录入：对于管网及其附属设备的录入。

2）图形数据的编辑、维护：提供基本的增加、修改、删除等操作，栓点上图。

3）自动注记、手工注记。

4）远传点、测流、测压、水质检测点的历史图表分析（多点同期，单点历史同期等）

2. 属性数据的管理：在录入数据时，既可以成批地快速录入，也可以点中需录入的设备图形目标进行单一录入。

3. 查询统计

1）图形查属性：用鼠标点击管段或管点，即可显示相对应的属性信息（提供多种方式）。

2）属性查图形：通过输入管段或设备相关的属性，即可查询出相对应的图形（提供多种方式，可以带空间范围查询）。

3）统计功能：按一定的条件来完成对管段及附属设施的统计（提供多种方式）。各种查询结果均可以进行分组统计。

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系统界面

4. 地图浏览功能：允许用户浏览管理区域的地理地图，同时允许用户随意缩放定位显示窗口，或在地图上任意漫游。可以按图形、图号、书签等多种方式进行调图。

5. 创建专题地图功能：利用创建专题地图功能分析与图形相关联的数据，根据数据值渲染图形对象，或创建专题对象以显示数据值，可以建立分级专题图、唯一值专题图和独立值专题图，专题定义可以保存，设为缺省等。

6. 打印功能：本系统可以通过打印机、绘图仪等外设输出图形，或通过打印机输出属性数据、各类统计报表及查询统计结果。

7. 制图功能：栓点卡的制作与输出，沿路带状地形图的输出，标准图幅、任意图幅的输出。

 管网分析功能：

1. 垂距分析：分析管线相交处的埋深、净距情况。

2. 剖面分析：通过鼠标画任意剖面线，形成管线横剖面图，了解

37 ArcGIS地下管线管理解决方案

管线在地下的埋深情况。

3. 剖面分析：通过选取多条管线，形成管线纵剖面图，了解管线在地下的坡度情况。

4. 投影分析：通过纵投影，了解相邻多条管线在地下的埋深对照情况。

5. 连通分析：在管线上指定某处，分析与其相通的管线，并变色特显。

6. 预警分析：根据管线或其附件的服务年限，预警超过服务年限的管线或管线附件。

 管网运行管理

1. 管网运行的模拟计算分析：在管网图文数据的基础上应用管网平差原理模拟管网运行状态及水力分析，动态显示任意管段的流向及相关属性数据。

2. 管网运行输配管网的负荷分析：按给定的经济流速或流量的上、下限范围，确定输配水管网在运行中是否超负荷或低负荷运行。为管网改造、管网规划以及管网调度运行提供科学、可靠的依据。

3. 管网运行的等水压线绘制与分析：根据管网分析结果及测流测压数据绘制管网的等水压线平面图，再以地形图为背景，用不同的颜色区分出高、中、低压区的分布范围，并可计算出面积，为管网改造和规划提供依据。

38 ArcGIS地下管线管理解决方案

等压线分析示意图

 管网紧急事故处理

在事故发生时，系统能自动地分析出应该关闭的阀门，提供相关阀门、管线、用户信息，并提出关阀方案。首先，系统要分析阀门的开闭状况，检查哪些阀门是可以正常开关的，哪些阀门是异常的，已经不能进行正常的开闭了；哪些阀门已经处于关闭状态；

系统考虑单水源和多水源的情况，对不同的情况有不同的处理过程和结果。对于爆管分析结果，系统将在地图上自动把所有需关闭的阀门作以特殊颜色标记，例如：阀门颜色变红，表明是需关闭的；不变色的，表明是不需关闭的；变绿色的，表明阀门已废或者设备状况不正常。

爆管分析示意图

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统计出由于关闭阀门而受影响的用户，并将这些用户的详细情况打印出来。系统将停水的管网闪烁显示，辅助有关人员进行抢修。

影响用户示意图

 管网的规划

在现有城市地形图管网图的基础上，结合城市近期及中远期发展规划，在给定水源、水量及供水方向的前提下，进行管网布线、确定多种方案设计，经过技术、经济比较，择优选择最佳方案。结合管网分析，提出更新改造规划，并可进行改造前后管网压力、流量、流速等变化的对比情况。

断面分析是道路与管线工程规划设计和管理的基础，也是工程咨询的必要信息。此组功能根据管网的标高，可以绘制管网横、纵断面图，让用户对管网的空间分布情况一目了然，便于施工，辅助领导决策。

3、

ArcGIS国内供水管网GIS用户

沈阳煤气公司

天津燃气集团公司

沈阳自来水总公司

上海燃气浦东销售公司

郑州燃气公司

唐山市自来水公司

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邯郸市自来水公司

长沙自来水公司

武汉市水务局

石家庄污水处理有限公司

唐山市城市污水处理有限公邯郸市市政污水处理有限责任司

上海排水

公司

华东管道设计研究院

东方热电燃气集团有限公司燃气分公司(石家庄)

欧盟水资源管理子项目 上海市政工程管理局

上海市长宁区市政工程管理武汉市市政建设管理局

所

天津测绘院 广州城市规划自动化中心

四川省国家测绘局地下管线勘测工程院

成功案例介绍一、长沙自来水公司供水企业管网管理信息系统

该系统的总体应用如下图所示：

41 ArcGIS地下管线管理解决方案

管网数据管理包括图形数据和属性数据的录入，图形编辑、图幅管理、数据输出、坐标量算、符号管理、数据的格式转换等。

设备设施管理，主要包括资产管理和维修管理。

管网辅助设计，根据相应信息，确定最优管网设计方案。

工作流管理，对管网维修管理、工程管理过程中的审批、会签等业务流程动态配置、监控管理。

管网工程管理，主要包括用户增容流程、施工进度管理，质量管理，财务管理。

42 ArcGIS地下管线管理解决方案

查询统计，按各种条件进行管网设备信息（如阀门、消防栓）的图文互查，统计输出和分析管理。

管网分析，包括碰撞分析、纵横剖面绘制、爆管分析、关阀分析、水力计算、三维分析。其中水力计算是建立在管网优化的基础上，利用计算机接收的SCADA系统的遥测数据及其他辅助数据，按一定的数学模型，计算出各节点管段的压力、流量、流速、方向、水头损失等。

外部接口，主要是与SCADA远程数据采集系统、销管理系统等的接口，以实时获取管网的运行参数及影像、多媒体信息等。

历史资料管理，在管网改造维修时能自动形成管网的历史纪录，以便将来查询使用。

网上发布可以通过浏览器，查看动态的管网信息，也可向公众发布相关信息。

营系统管理，主要包括设置和修改系统运行的环境变量、设置和修改模块权限及用户权限、联机帮助三部分。

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