俞良協(xié) 游青城
(武漢自來水公司 430034)

一、概述

　　近年來,武漢自來水公司（簡稱“武漢水司”）從深化企業(yè)改革、加強企業(yè)管理的迫切需要出發(fā)，集中了人力、財力和物力進行了“武漢市自來水公司供水管網管理信息系統(tǒng)”的開發(fā)與應用。公司在認真總結以往管網基礎資料管理工作經驗、教訓的基礎上，針對現(xiàn)狀管理及今后發(fā)展的需要，構建了“供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)應用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）來測設管網節(jié)點三維坐標，并先后開展了供水管網普查和詳查工作以支持該系統(tǒng)的運作。通過近6年的努力，建立了一套比較完整的“武漢市供水管網電子地圖”。目前，供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)中的管網詳圖（比例為1:500）在武漢市城建系統(tǒng)中屬唯一的比較完整、現(xiàn)勢性強的地下（供水）管網圖形，填補了公司近百年歷史上的空白，具有巨大的使用價值。
　　武漢市作為內地特大中心城市，自來水事業(yè)已走過了近百年的漫長歷程，供水管網長達4000公里，供水面積400平方公里，日供水量達300萬立方米。由于供水管網系統(tǒng)是一個不斷發(fā)展變化的系統(tǒng)，只有建立一個與之相適應的動態(tài)管理系統(tǒng)并形成一個科學而規(guī)范的機制，隨時保證管網基本圖形的完整、準確、現(xiàn)勢強，才能保證供水系統(tǒng)的正常運行。目前，供水管網基本圖形動態(tài)管理的運行模式在武漢水司已初步形成，本文試就今后工作中需要通過“建立一種機制、培養(yǎng)一支隊伍、堅持一段時間”的途徑，將供水管網基本圖形納入專業(yè)化管理的問題作一探討。

二、管網基本圖形的內容

　　武漢市供水管網基本圖形由總圖、分區(qū)總圖、分幅總圖、現(xiàn)狀圖及詳圖等五種不同比例尺的圖形組成。各種圖形采用統(tǒng)一的平面坐標及高程控制系統(tǒng)，其中管網詳圖以1：500的大比例尺地形圖為主要載體并以管線及附屬設施信息為主要對象的圖形，記載武漢市地下供水管網分布的現(xiàn)狀情況。
　　（一）管網詳圖
　　比例為1：500，載入DN≥15mm管道及附屬設施信息，廣泛用于管網各項工程建設及管理工作。
　　（二）管網現(xiàn)狀圖
　　比例為1：2000，載入DN≥100mm管道及附屬設施信息，用于管網規(guī)劃、方案設計及管理工作。
　　（三）管網分幅總圖
　　比例為1：10000，載入DN≥200mm管道及附屬設施信息，用于管網規(guī)劃設計及運行調度、領導決策。
　?。ㄋ模┕芫W分區(qū)總圖
　　比例為1：25000，載入DN≥300mm管道及附屬設施信息，用于管網規(guī)劃、生產計劃及領導決策。
　?。ㄎ澹┕芫W總圖
　　比例為1：50000，載入DN≥400mm管道及附屬設施信息，用于領導及上級機關的宏觀決策。

三、管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)的運行機制

　　武漢市供水管網系統(tǒng)是在各個不同的歷史時期，經過幾代人的艱苦努力，分期分批逐步形成的。長期以來，由于實行分散管理，手工管理，加之機構、人員變動等種種原因，導致供水管網圖檔資料不全、不準，給供水管網設計、施工、運行、維護、管理等帶來諸多問題，管網基礎資料的管理嚴重滯后于管網建設的發(fā)展，成為企業(yè)管理中的薄弱環(huán)節(jié)。供水管網現(xiàn)代化管理的重要前提是基礎資料，基礎資料的核心是基本管網圖，武漢水司從管網基礎資料形成的源頭抓起，充分發(fā)揮用戶報裝設計的功能和優(yōu)勢來帶動管網基礎工作的開展，構建以供水管網規(guī)劃為龍頭、用水報裝設計一條龍服務相配套、管網基礎資料工作為重點工作內容的管網技術基礎管理體系。其中主要內容之一的供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)，保證為武漢市供水管網GIS系統(tǒng)提供基礎的最新的供水管網圖形信息，該系統(tǒng)面向未來，立足于科技創(chuàng)新，對工作流程和管理結構作了較大調整，融合了現(xiàn)代工程測量技術、計算機圖形技術及計算機信息處理技術等，完成了構建任務并及時展開運作。供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)主要由以下部分組成：
　　（一）工程竣工資料信息返饋子系統(tǒng)
　　1、基建工程。
　　2、市政配合工程。
　　3、消防支改工程。
　　4、用戶（含單位、私人）工程。
　　5、維修及檢修工程。
　　以上竣工資料應由相應的工程管理單位、施工單位及時按要求編制完成后移交武漢水司管網管理部門。
（二）管網節(jié)點三維坐標測設子系統(tǒng)
　　1、首級控制網：DN≥600mm的管網重要節(jié)點。
　　2、次級控制網：DN≥300mm的管網重要節(jié)點。
　　本子系統(tǒng)的實施，將準確控制各級管網主要管線點的絕對平面、高程位置。武漢水司引進美國Ashtech公司生產的GG-24型雙星系統(tǒng)動態(tài)GPS，交武漢水司管網管理部門專業(yè)測繪隊伍負責，以保證施測的進度和質量。
（三）城市地形圖補測、補繪信息收集子系統(tǒng)
　　1、收集城市勘測部門已完成的地形修測圖。
　　2、收集房地產測繪部門已完成測量的房屋地形竣工圖。
　　3、收集發(fā)展用戶工程設計測量成果圖。
　　作為管網系統(tǒng)載體的基本地形圖是保證供水管網質量的重要前提，特別是在當前城市基礎測繪嚴重滯后的情況下，我們抓緊這項工作，收集以上三種圖，由公司勘測隊結合各項工作的實際需要完成了大量的圖形編繪工作。
　?。ㄋ模┕芫W圖形的校核、訂正、補測、補繪子系統(tǒng)
　　對于長期以來形成的歷史疑點，由管網維護、搶修及管理部門組織專業(yè)隊伍，堅持不懈地利用管道維護、搶修及市政配合工程等各種機會對管網的各項技術參數進行校核、測定及訂正。各管網圖形使用部門在工作中發(fā)現(xiàn)管網圖上的疑點，可填寫圖形修改通知單（見附表1），交管網管理部門，組織專門人員進行勘定、修正。
　?。ㄎ澹﹫D形修編計算機管理子系統(tǒng)
　　利用計算機技術對竣工圖等相關資料、數據進行存儲、處理并及時將其中地物、地貌、附屬設施信息補繪在相應的管網基本圖形上，供水管道按規(guī)格管徑大小分別逐項修編各種比例的基本圖形。要求如附表2
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　　為了保證系統(tǒng)的健康運作，必須認真總結實踐中的經驗、教訓，摸索科學的管理模式及可操作性強的程序、制度。先后制定了《管網管理制度》、《供水管道基本建設工程管理制度》、《供水管網基本圖形動態(tài)管理規(guī)定》等制度、規(guī)定，以保證系統(tǒng)的正常運作。
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　　與教育部門聯(lián)合辦學，從實際出發(fā)，以實踐為主、理論為輔，以管網詳查工作為教學環(huán)境，著力培養(yǎng)管網基礎管理工作一線的技術業(yè)務骨干。
　　管網基本圖形作為企業(yè)的重大業(yè)務技術成果之一，有其巨大的使用價值，不僅為企業(yè)所必需，而且也擔負著重大的社會責任，供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)的運作需要大量人、財、物的投入，涉及到管網規(guī)劃、管道設計、施工、監(jiān)理、運行、調度、維護等各個生產、建設、管理部門。筆者認為，應當將各類管道工程竣工資料返回率作為衡量供水企業(yè)管網管理水平的重要指標，并遵循市場經濟規(guī)律，利用經濟制約手段來開展管網基礎資料管理工作，這些問題還需在今后工作中不斷地摸索和實踐，不斷完善管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)的運行機制。

四、管網基本圖形專業(yè)化管理發(fā)展要求

　　在完善運行機制的同時，還應強化供水管網基本圖形的專業(yè)化管理。其技術發(fā)展要求主要有以下幾個方面：
　?。ㄒ唬┲匾芫€點的三維坐標定位
　　要制作規(guī)范標準的地下管網圖必須對重要管線點進行三維坐標測設定位。武漢水司原來的供水管線是采用相對位置定位的，即采用現(xiàn)場參照物進行三角交叉（栓點）定位，由于供水管道埋設后使用時間一般都很長，一旦地面的建筑物（參照物）發(fā)生變化，地下管線定位就失去依據，造成錯位情況。如果將管線點進行三維坐標定位，不論地面上發(fā)生何種變化，例如修建道路覆蓋了管道閥門、建筑物拆遷、戰(zhàn)爭、洪澇災害或地震等情況，均可利用三維坐標定位的管網基本圖形，迅速查找到地下管線。武漢水司勘測隊已采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）建立了武漢供水管線首級控制網，并對DN600mm以上的閥門進行了三維坐標定位。今后還需測設DN100mm以上的管線點，不斷完善管線控制網。
　?。ǘ┕┧芫W圖形矢量化處理
　　計算機中的管網圖形顯示有光柵和矢量二種方式。光柵格式是以像素點的排列來表達圖像，矢量格式是以基本幾何圖形單位（如直線、弧線、圓、矩形等）來表達圖形。光柵圖像和矢量圖形的最大區(qū)別在于，矢量格式的圖形在計算機中通過一定技術處理容易識別圖中的圖素（如自動識別并統(tǒng)計管網圖中的閥門符號），按圖素的屬性還可分層存貯，各層次可以用不同的顏色來表示。管網圖掃描進入計算機中，以光柵圖像格式存在，將光柵圖像轉換成矢量圖形，稱之為圖形矢量化。武漢水司的供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)在構建初期，因管網圖的準確度和精度都很差，如果一次性處理成矢量圖形，系統(tǒng)性能價格比不高，故先將管網圖形掃描成光柵圖像，利用計算機的性能和優(yōu)勢對管網圖進行有效的管理和控制，當時把工作重點和力量主要放在管網資料的整理、普查、詳查和管線勘測上，通過幾年堅持不懈的努力，才形成了一套完整、準確、現(xiàn)勢性較強的管網詳圖。隨著GIS技術的發(fā)展和武漢水司供水管網綜合管理信息系統(tǒng)的需要，完全有必要將現(xiàn)有的供水管網基本圖形進行矢量化處理。近期，武漢水司管網管理部開始對管網圖形矢量化處理，由于目前供水管網GIS還沒有形成統(tǒng)一的行業(yè)標準，針對計算機系統(tǒng)中常用字體不能與現(xiàn)行的國家標準《地形圖圖式》相對應等系列問題，武漢水司在圖形矢量化成圖的初級階段，制定了《武漢市供水管網基本圖形矢量化數字處理技術要求》，其中管網圖形數據分層見附表3。標準圖見附圖4
　?。ㄈ┕芫W圖形的修編
　　隨著城市建設的發(fā)展，管網基本圖形在不斷地發(fā)生變化，需要根據工程竣工圖等信息反饋資料，不斷修改管網基本圖形，需要有結合給水專業(yè)特點和管網具體情況的高效率修改管網圖形的計算機軟件。該專用軟件應包含有通用的地形圖圖式和專業(yè)用的供水管道圖例等圖形調用庫，還應具備當修改了管網詳圖（1:500），其它比例的圖由計算機自動完成修改等功能（也稱圖庫聯(lián)動修改）?，F(xiàn)在武漢水司的供水管網基本圖形的修編采用的是華中科技大學的EDIS 和AUTO CAD等通用軟件，今后還需引進、開發(fā)一些專業(yè)應用軟件。
　?。ㄋ模┕芫W圖形瀏覽與圖庫管理
　　武漢水司供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)中現(xiàn)有3000多張管網詳圖，要在計算機中快速查找到所需的圖形，需建立分類檢索、圖形瀏覽功能的圖形管理數據庫，建立總圖與詳圖以及圖塊與圖塊之間的拓撲結構關系，既可按道路名稱、單位名稱、圖號等地理位置進行文字模糊查詢，又可按地理位置空間從管網總圖瀏覽到管網詳圖。
　?。ㄎ澹底譁y圖內外業(yè)一體化
　　外業(yè)數據采集、數據處理、自動繪制成數字圖形的連續(xù)過程，稱為數字測圖內外業(yè)一體化。這一技術應用到供水管網圖的測繪工作中，還應包含外業(yè)測量與現(xiàn)狀基本管網圖現(xiàn)場結合等方面內容，即外業(yè)測圖時能現(xiàn)場調用內業(yè)已有的管網基本圖形，在此基礎上進行修測，直接成為數字圖，以提高工作效率，不斷提高管網基本圖形系統(tǒng)的精度與質量。
　?。┕芫W多功能圖形的分解與疊合
　　根據自來水行業(yè)在管網管理上分工明細的特點，需以供水管網基本圖形為基礎，制作閥門管理、消防管理、工況分析、管網調度等多功能的專業(yè)圖形，并分別由各專業(yè)部門適時維護管理。與此同時，還需采用計算機技術將各專業(yè)圖形信息綜合起來，供決策部門查詢和使用，例如管網中閥門啟閉情況的查詢、用戶用水量的查詢、管網壓力的調查等。
　?。ㄆ撸┛⒐D庫的連接
　　管網基本圖形表達了地下供水管線的平面空間位置信息，在設計及其他部門，時常還要對已埋設的地下管道的節(jié)點作詳細查詢，以了解管道節(jié)點、配件組裝等情況，這就需要建立管道工程竣工圖管理數據庫，建立基本圖形與竣工圖庫的連接關系，在計算機上查詢基本圖形的同時，可便捷地調用竣工圖閱覽管道安裝詳細情況。

五、管網基本圖形的加密與保護

　　管網基本圖形是武漢水司的一筆重要財富，必須對其進行妥善保護，以免流失。管網基本圖形屬檔案中的“秘密”級資料，原來的供水管網基本圖形主要以紙圖形式存在，對此武漢水司已形成了一套嚴密的機制。而計算機管網基本圖形是近年來產生的新生事物，急需針對今后各部門使用的具體情況，制定保密制度。按“秘密”級檔案工作的基本要求，設置計算機上的使用權限和級別。目前，管網基本圖形系統(tǒng)在武漢水司管網管理部的計算機局域網上已按使用人員、圖形編輯人員和系統(tǒng)管理人員三個級別設置了計算機操作口令和使用權限。
　　管網綜合管理信息系統(tǒng)今后將在武漢水司各部門廣泛使用，由于計算機圖形數據具有易于拷貝、復制、修改等特點，容易造成管網基本圖形的流失和版權的侵犯，因此必須對計算機管網圖形進行加密處理。計算機中心正在進行此項研制工作。管網基本圖形在管網管理部的計算機中已進行了加密處理，以圖形特殊格式壓縮存貯在硬盤和光盤上。一般情況下，需要特定軟件才能將其打開并轉換成通用圖形格式（dxf），圖形在計算機中轉出與收回的日常工作由系統(tǒng)管理員負責。
　　目前，計算機管網基本圖形的底圖（計算機底圖）保存在武漢水司管網管理部，以此為底版繪制出的透明紙圖將曬制成藍圖（紙圖）分發(fā)到公司各部門使用，底版圖在計算機中的圖形分辨率為300線(dpi)。由于使用范圍廣，被盜流失的可能性大。只有嚴格限制300線的底版圖的流通，才能有效保證圖形數據的安全。按檔案管理要求，管網管理部每年備份完整的一套基本管網圖形光盤交公司檔案館保存。

六、管網基本圖形管理隊伍的構建

　　管網基本圖形管理是一項新興的事業(yè)，必須造就一批具有進取和奉獻精神的管理人員和隊伍。這支隊伍是實現(xiàn)管網基本圖形進入專業(yè)化管理的重要依靠力量，他們的素質如何，在很大程度上決定管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)運作的成敗。因此，要不斷提高整個員工隊伍的政治、科學文化和業(yè)務技術素質，使他們成為有理想、有道德、有文化、有紀律的勞動者。作為供水管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)，更需要造就一批能夠掌握和熟練操作先進測量技術及儀器的中、高級技術工人；造就一批既懂管網圖形專業(yè)知識、又會操作計算機的圖形修編人員；造就一批能夠將計算機技術應用到供水管網管理實際工作中的技術人員；造就一批熟悉管網業(yè)務、會經營、勇于開拓、善于決策的管理干部。
　　管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)在構建階段投入了大量的人、財、物，參加人數多且人員流動性大。在該系統(tǒng)轉入正常運作階段后，應調整和穩(wěn)定隊伍，設立專門崗位，教育他們愛崗敬業(yè)。為了調動員工的工作積極性，武漢水司管網管理部已開始對從事管網基本圖形管理崗位的人員實行月度獎金考核的辦法，根據員工現(xiàn)任崗位職稱、職務和德、能、勤、績等方面情況綜合考核。在管網管理部圖形室還對圖形修編人員的月工作任務實行計量考核，并與工作能力、工作實績直接掛鉤；為了充分發(fā)揮員工在管網動態(tài)管理中的主觀能動性，加強他們的責任感，參照勘察設計工作按區(qū)域分片成立設計小組的做法，圖形室里也開始推行圖形修編人員分片負責的辦法，具體劃分成漢口東片、漢口西片、漢陽片和武昌片。各片人員負責將返回來的竣工資料及時修編到各種比例的基本管網圖上，各片人員負責與設計小組聯(lián)系，及時了解和跟蹤較大管道工程（DN≥300mm）施工圖設計、施工等信息和進展情況，并對管網發(fā)展新區(qū)域及時增補新的有坐標控制的1：500管網基本圖。圖形室要求圖形修編負責人要清楚本片管網基本圖形動態(tài)修編情況，還要根據圖紙修改通知單或有關人員通過管網詳查采集的資料，進行圖形修編，不斷解決管網基本圖形中存在疑難問題。
　　為了提高隊伍成員的專業(yè)技術素質，發(fā)揮他們的創(chuàng)造才能，除要求他們完成日常工作外，還要進行管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)中的各項技術課題研究。例如，管網圖形方面的課題有：管網數字化總圖的制作標準、管網詳圖的矢量化技術要求、管網圖形修編計算機操作程序等；圖形測繪方面的課題有：管網基本圖形的數字平板測圖要求、采用經緯儀測數字圖形的工藝程序、全球定位（GPS）系統(tǒng)操作手冊，計算機圖形按比例縮放技術等。對于這些課題，都值得深入鉆研，每個成員還應有側重面，培養(yǎng)各自的專業(yè)技術特長，成為管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)中的技術業(yè)務骨干。

七、進一步加強管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)的建設

　　現(xiàn)勢性是管網基本圖形在生產部門中得到認可并廣泛應用的根本原因。圖紙上的地物、地貌、管線只有隨著城市建設的不斷發(fā)展而不斷更新，才能保持其自身價值，具有生命及活力。
　　管網基本圖形動態(tài)管理系統(tǒng)由工程竣工資料信息反饋、城市地形圖補測補繪信息收集、管網節(jié)點三維坐標數據測設、管網技術參數的校核測定、管網圖形的補測補繪及校核、管網圖形計算機修編等7個子系統(tǒng)組成。它覆蓋了基本管網圖形變化的各個環(huán)節(jié)及要素。目前管網管理部已初步形成責權清晰、分工明確、通力協(xié)作、監(jiān)督制約等機制。管網圖的修改變換只有通過該系統(tǒng)所包含的各個子系統(tǒng)的高效動作才能保證其統(tǒng)一、高效。通過近兩年來的實際運作表明:該系統(tǒng)是科學合理的，只有在此基礎上不斷加以完善，才能使其健康發(fā)展。

2000年9月10日

附表1　　　

附表2

注:“√”表示該欄對應比例的管網基本圖需要修編。

附表3