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摘要：GIS（Geographic Information System，也被称为地理信息系统）对于国外而言已不陌生，但对于我国的GIS系统建设来说，却仍旧处于发展初期阶段。本文主要探讨GIS在城市给排水中的应用，通过分析GIS在城市给排水系统规划中应用，以及GIS辅助系统的建立，指出GIS未来的发展方向。
关键词：GIS；空间分析；城市排水管道；系统规划
GIS技术应用城市给排水管道中，主要的作用是提供城市空间结构和管道铺设的整体结构图。在具体城市给排水管道细微方面的应用，还包括管道的直径、长度、连接状态和规划路径等施工方面的安排。GIS技术提供一系列数据，能够使城市给排水管道建设工作更加快捷、顺利的开展。
一、GIS系统概述
GIS技术在计算机软件和硬件的支持下，对想要查找的地理空间进行数据采集、管理、操作、分析、模拟和显示工作，完成一系列的指令要求。通过地理模型分析方式，进行所处空间信息和地理动态信息采集，保证相关地理研究工作的顺利开展。
城市给排水系统中的GIS技术运用，属于GIS技术使用范围的其中之一。城市给排水系统属于城市资源发展和循环利用的主要系统之一，这种系统涉及资源、环境、人口、经济等地理变量和大量数据，GIS技术能够有效给出城市给排水系统规划想要的数据。GIS自身的数据库能够提供城市给排水系统的大量信息，并对这些数据信息进行分类整理；利用GIS的空间查询功能、多个图层的叠加分析、网络分析功能，能够完成排水管道系统的规划布局、排水管道水力计算、排水管道纵断图生成以及方案调整优化等工作。目前的GIS辅助系统用于国内城市的给排水系统规划尚属很少的部分，这种系统的成熟大规模使用，仍旧需要很长一段时间。同时，GIS辅助系统主要功能为数据管理和整理，对GIS的空间分析、空间表达功能没有过多涉及，更不会对众多的设计方案进行挑选。
二、GIS在城市给排水系统规划中应用
1.图形绘制与存储
GIS技术具有编辑图形数据的功能，主要是对图幅定向、文件管理、图形编辑、生成拓扑关系、图形修饰、几何计算、图幅拼接和数据更新等的编辑；GIS还能够使用关系数据库管理系统（RDBMS）管理属性数据，包括属性数据库结构的修改，属性数据的修改、添加、删除和查询等操作。GIS数据库能够储存城市用地规划图、城市街区规划图、城市地形图等图形资料，也能够在图形缺失的情况下自动绘制图像进行补充；还能够统计街道的整体面积、建筑分布状况、人口情况等，这一系列的数据都被储存在数据库中。以上的图像和数字数据能够详细记录城市生活的方方面面的情况。在城市给排水系统施工过程中，能够合理地对排水管道尺寸、长度和走向进行布置。GIS技术还具有图形绘制功能，它能够对整个城市排水系统进行规划，包括排水区域、排水管道的布局、排水管道系统方案的生成等，使施工人员能够清楚了解管道的分布。同时，GIS技术还能对管道连接处、管道控制阀门进行设计管控，通过一定的拓扑关系进行管道的连接和中断。所有的指令都能通过确定的数据来完成，这种方式大大方便了城市给排水系统的控制和施工。
2.空间查询与分析
GIS系统能够对排水区域的面积、排水所用管径的直径、长度和数量等，进行详细的统计运算。GIS能够进行多种空间运算，比如，空间数据拓扑和空间状况的运算、属性数据运算和空间数据与属性数据联合运算等，多种运算有助于空间分析的完成。空间分析项目具有以下几种：叠加分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空间集合分析、地学分析等。
叠加分析指的是城市给排水系统中存在不同数据层，对不同数据层叠加运算，就能得到代表新意义的数据层。比如，城市街区图层和城市用地情况规划图的叠加运算，能够组成各个街道的用地规划图；管道节点、城市地形图两者相叠加，能够组成不同管道节点的地面高程。缓冲区分析指的是能够根据不同的空间实体规划，进行不同的实体缓冲区建设，缓冲区按照实体的形状，一般设置为多边形，如圆形、长方形、或者不规则的多边形。缓冲区分析运用到城市给排水系统中，指的是根据不同地区的排水管道规划分布状况，进行管道缓冲区的建设。管道缓冲区建设完毕以后，再将其和城市地形图两者叠加。这样的方式能够简单地得出各部分管道的土方量，使将来的排水管道布置方案变得简洁。
拓扑空间查询和分析能够清楚的表示：城市给排水系统中点、线、面构造组成，形成合理的拓扑结构关系图。比如，排水管道系统规划图，包含检查井、排水管道平面布置、排水区域等图层结构，他们之间通过点、线、面连接成为可靠的整体。检查井、排水管道平面布置、排水区域图层结构之间的拓扑关系为：排水管道平面布置图层是各种管道的开始和结束的部分，他们在检查井图层中只占其中的一个点；排水区域图层指的是构成排水区域整体连线所组成的形状，属于排水管道平面布置的线段部分。GIS空间查询和分析功能，能够不定时地检测排水管道系统制定的程序和规则的运行情况，对运行中产生的错误操作、错误数据进行检查和更正，保证排水管道整体系统的平稳正常运转。
3.数据输出与表达
GIS图形图像信息处理功能相当强大，它能够把转化为数字存储与计算机中，通过复杂的数据结构，和与之相关的数据信息连接为一个整体。GIS能够对各种数据信息总结运算，然后输出与之对应的地图数据信息，还能够根据不同用户的不同数据需求，着重显示用户关注的内容数据。GIS技术系统能够输出包含各种信息的城市空间规划总图，也能够输出用户需要的城市街区规划图、排水管道平面布置图等；或者少部分用户需要的特殊地学分析用图，如管道纵断图、管道水力计算表和造价统计表等。
三、GIS辅助系统整体结构与作用
城市给排水系统规划GIS辅助系统的设计，主要通过MapObjects提供GIS数据编辑、空间查询分析功能，ADO技术提供访问数据库，主要系统功能模块如图1所示。
管网绘制模块的主要功能如下：（1）自动显示CAD底图，正常显示标注文字与线条和区域颜色。城市给排水系统管道长度的计算，管道图案的绘制和编辑；（2）自动绘制检查井，检查井的插入和移动等；（3）检查井覆盖土质的高度、蓄积地下水的时限和地面高程等数据的统计；（4）管道流水时间的统计、水量大小和水流的流向分析等；（5）排水区域面积的测算、排水水量和溢水程度的估量、警戒水位的指示情况；（6）单个排水区域片区的划分，整个排水区域面积的测量，排水区域节点连接和检测等；（7）排水区域中管道的铺设，以及电子控制排水管道工作的设定。
管网计算模块的功能如下：（1）对四季雨季的估算和推测，对各个雨季到来时间的雨量进行统计，做好相应的排水管道的控制和排水环节的准备工作，如雨污水管道费用表的设置和排水水量的统计等；（2）规划平面图层之间的内在联系的分析，通过管网校验的形式，保证管网数据的准确和安全；（3）规划平面图层显示的管网信息分析，分析得出相应的水力、地面高程等数据；（4）整理出管道计算表和管道费用表，并将他们导入WPS表格；（5）规划平面图层数据整理，整理后导入到CAD中；（6）将导入到各个应用软件中的文件打印出来。
管网调整模块的功能如下：（1）根据相关的GIS计算，得出相应的管道纵断图；（2）对管道安放的角度和直径进行调整，保证雨季到来时候排水量的达成和效率的提高，防止雨水和居民用水溢出地面；（3）对管道的埋入深度进行测算，根据常年居民的用水状况和雨量的数据进行适当调节，并对数据进行整理，输入计算机系统。整个GIS辅助系统能够准确以卫星定位的形式，查找某一地区的整体排污数据和雨季雨水排水量。根据以上数据，对不同地区使用不同的城市给排水系统规划。
四、结语
GIS技术系统（地理信息系统），能够很好地应用于城市给排水系统中。根据相应的卫星图像、数据计算、图像整理分析，得出某一地区的整体排水量和雨季雨量，从而进行排水管道的设计工作。城市给排水系统整体规划，不仅包括排水管道，还包括整体的设计图，管道直径、长度、倾斜程度和地理走向等多方面的考虑。这些环节中的任意环节出现错误，就会出现渗水或者溢水的现象，水势和水量的正确判断有利于城市排水系统的正常运转，也能从另一侧面延长城市建筑和排水管道体系的使用寿命。
关键词：GIS；空间分析；城市排水管道；系统规划
GIS技术应用城市给排水管道中，主要的作用是提供城市空间结构和管道铺设的整体结构图。在具体城市给排水管道细微方面的应用，还包括管道的直径、长度、连接状态和规划路径等施工方面的安排。GIS技术提供一系列数据，能够使城市给排水管道建设工作更加快捷、顺利的开展。
一、GIS系统概述
GIS技术在计算机软件和硬件的支持下，对想要查找的地理空间进行数据采集、管理、操作、分析、模拟和显示工作，完成一系列的指令要求。通过地理模型分析方式，进行所处空间信息和地理动态信息采集，保证相关地理研究工作的顺利开展。
城市给排水系统中的GIS技术运用，属于GIS技术使用范围的其中之一。城市给排水系统属于城市资源发展和循环利用的主要系统之一，这种系统涉及资源、环境、人口、经济等地理变量和大量数据，GIS技术能够有效给出城市给排水系统规划想要的数据。GIS自身的数据库能够提供城市给排水系统的大量信息，并对这些数据信息进行分类整理；利用GIS的空间查询功能、多个图层的叠加分析、网络分析功能，能够完成排水管道系统的规划布局、排水管道水力计算、排水管道纵断图生成以及方案调整优化等工作。目前的GIS辅助系统用于国内城市的给排水系统规划尚属很少的部分，这种系统的成熟大规模使用，仍旧需要很长一段时间。同时，GIS辅助系统主要功能为数据管理和整理，对GIS的空间分析、空间表达功能没有过多涉及，更不会对众多的设计方案进行挑选。
二、GIS在城市给排水系统规划中应用
1.图形绘制与存储
GIS技术具有编辑图形数据的功能，主要是对图幅定向、文件管理、图形编辑、生成拓扑关系、图形修饰、几何计算、图幅拼接和数据更新等的编辑；GIS还能够使用关系数据库管理系统（RDBMS）管理属性数据，包括属性数据库结构的修改，属性数据的修改、添加、删除和查询等操作。GIS数据库能够储存城市用地规划图、城市街区规划图、城市地形图等图形资料，也能够在图形缺失的情况下自动绘制图像进行补充；还能够统计街道的整体面积、建筑分布状况、人口情况等，这一系列的数据都被储存在数据库中。以上的图像和数字数据能够详细记录城市生活的方方面面的情况。在城市给排水系统施工过程中，能够合理地对排水管道尺寸、长度和走向进行布置。GIS技术还具有图形绘制功能，它能够对整个城市排水系统进行规划，包括排水区域、排水管道的布局、排水管道系统方案的生成等，使施工人员能够清楚了解管道的分布。同时，GIS技术还能对管道连接处、管道控制阀门进行设计管控，通过一定的拓扑关系进行管道的连接和中断。所有的指令都能通过确定的数据来完成，这种方式大大方便了城市给排水系统的控制和施工。
2.空间查询与分析
GIS系统能够对排水区域的面积、排水所用管径的直径、长度和数量等，进行详细的统计运算。GIS能够进行多种空间运算，比如，空间数据拓扑和空间状况的运算、属性数据运算和空间数据与属性数据联合运算等，多种运算有助于空间分析的完成。空间分析项目具有以下几种：叠加分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空间集合分析、地学分析等。
叠加分析指的是城市给排水系统中存在不同数据层，对不同数据层叠加运算，就能得到代表新意义的数据层。比如，城市街区图层和城市用地情况规划图的叠加运算，能够组成各个街道的用地规划图；管道节点、城市地形图两者相叠加，能够组成不同管道节点的地面高程。缓冲区分析指的是能够根据不同的空间实体规划，进行不同的实体缓冲区建设，缓冲区按照实体的形状，一般设置为多边形，如圆形、长方形、或者不规则的多边形。缓冲区分析运用到城市给排水系统中，指的是根据不同地区的排水管道规划分布状况，进行管道缓冲区的建设。管道缓冲区建设完毕以后，再将其和城市地形图两者叠加。这样的方式能够简单地得出各部分管道的土方量，使将来的排水管道布置方案变得简洁。
拓扑空间查询和分析能够清楚的表示：城市给排水系统中点、线、面构造组成，形成合理的拓扑结构关系图。比如，排水管道系统规划图，包含检查井、排水管道平面布置、排水区域等图层结构，他们之间通过点、线、面连接成为可靠的整体。检查井、排水管道平面布置、排水区域图层结构之间的拓扑关系为：排水管道平面布置图层是各种管道的开始和结束的部分，他们在检查井图层中只占其中的一个点；排水区域图层指的是构成排水区域整体连线所组成的形状，属于排水管道平面布置的线段部分。GIS空间查询和分析功能，能够不定时地检测排水管道系统制定的程序和规则的运行情况，对运行中产生的错误操作、错误数据进行检查和更正，保证排水管道整体系统的平稳正常运转。
3.数据输出与表达
GIS图形图像信息处理功能相当强大，它能够把转化为数字存储与计算机中，通过复杂的数据结构，和与之相关的数据信息连接为一个整体。GIS能够对各种数据信息总结运算，然后输出与之对应的地图数据信息，还能够根据不同用户的不同数据需求，着重显示用户关注的内容数据。GIS技术系统能够输出包含各种信息的城市空间规划总图，也能够输出用户需要的城市街区规划图、排水管道平面布置图等；或者少部分用户需要的特殊地学分析用图，如管道纵断图、管道水力计算表和造价统计表等。
三、GIS辅助系统整体结构与作用
城市给排水系统规划GIS辅助系统的设计，主要通过MapObjects提供GIS数据编辑、空间查询分析功能，ADO技术提供访问数据库，主要系统功能模块如图1所示。
管网绘制模块的主要功能如下：（1）自动显示CAD底图，正常显示标注文字与线条和区域颜色。城市给排水系统管道长度的计算，管道图案的绘制和编辑；（2）自动绘制检查井，检查井的插入和移动等；（3）检查井覆盖土质的高度、蓄积地下水的时限和地面高程等数据的统计；（4）管道流水时间的统计、水量大小和水流的流向分析等；（5）排水区域面积的测算、排水水量和溢水程度的估量、警戒水位的指示情况；（6）单个排水区域片区的划分，整个排水区域面积的测量，排水区域节点连接和检测等；（7）排水区域中管道的铺设，以及电子控制排水管道工作的设定。
管网计算模块的功能如下：（1）对四季雨季的估算和推测，对各个雨季到来时间的雨量进行统计，做好相应的排水管道的控制和排水环节的准备工作，如雨污水管道费用表的设置和排水水量的统计等；（2）规划平面图层之间的内在联系的分析，通过管网校验的形式，保证管网数据的准确和安全；（3）规划平面图层显示的管网信息分析，分析得出相应的水力、地面高程等数据；（4）整理出管道计算表和管道费用表，并将他们导入WPS表格；（5）规划平面图层数据整理，整理后导入到CAD中；（6）将导入到各个应用软件中的文件打印出来。
管网调整模块的功能如下：（1）根据相关的GIS计算，得出相应的管道纵断图；（2）对管道安放的角度和直径进行调整，保证雨季到来时候排水量的达成和效率的提高，防止雨水和居民用水溢出地面；（3）对管道的埋入深度进行测算，根据常年居民的用水状况和雨量的数据进行适当调节，并对数据进行整理，输入计算机系统。整个GIS辅助系统能够准确以卫星定位的形式，查找某一地区的整体排污数据和雨季雨水排水量。根据以上数据，对不同地区使用不同的城市给排水系统规划。
四、结语
GIS技术系统（地理信息系统），能够很好地应用于城市给排水系统中。根据相应的卫星图像、数据计算、图像整理分析，得出某一地区的整体排水量和雨季雨量，从而进行排水管道的设计工作。城市给排水系统整体规划，不仅包括排水管道，还包括整体的设计图，管道直径、长度、倾斜程度和地理走向等多方面的考虑。这些环节中的任意环节出现错误，就会出现渗水或者溢水的现象，水势和水量的正确判断有利于城市排水系统的正常运转，也能从另一侧面延长城市建筑和排水管道体系的使用寿命。