CN114238543A

CN114238543A - 一种排水管网地理信息系统

Info

Publication number: CN114238543A
Application number: CN202210154525.5A
Authority: CN
Inventors: 杨相展; 赵安华; 王颖; 曹煌; 李林; 杨娜娜; 陈洪伟; 胡晓峰
Original assignee: Chuang Hui Da Design Co ltd
Current assignee: Chuang Hui Da Design Co ltd
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2042-02-21
Also published as: CN114238543B

Abstract

本申请涉及一种排水管网地理信息系统。所述系统包括用户层、应用层、支撑层、数据层以及基础设施层；应用层用于为排水管网地理信息系统用户提供从二维到三维的全面管网信息服务，支撑层用于实现各类数据的统一管理与发布，为排水管网中的各业务应用系统的运行提供基础运行支撑，数据层包括三维模型数据库，根据二维管线数据和三维建模技术，得到三维管线数据并存储排水管网的三维管线数据。本系统通过采用二维到三维一体化设计能够提高排水管网管理效率。

Description

一种排水管网地理信息系统

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种排水管网地理信息系统。

背景技术

随着我国基础设施建设快速发展，城市地下管线的扩建、改造剧增，其综合管理问题也日益突出，首先地下管线是由多种不同管线和设施构成的庞大而复杂的系统，其资料以图纸、图表等纸介质记录保存和管理为主，资料不全、查询不便、更新速度慢，造成信息与现状不符。

然而，目前的地下管线系统管线信息都是以二维的形式存储在数据库中，对于实时的地形的管线规划效率低下，不能很好的对管网的运行状况进行分析评估，且没有对水质，水位进行检测，在发生特大灾害时的实时预警、应急指挥及快速处置的效率低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高排水管网管理效率的一种排水管网地理信息系统。

一种排水管网地理信息系统，所述系统包括用户层、应用层、支撑层、数据层以及基础设施层；

应用层用于为排水管网地理信息系统用户提供从二维到三维的全面管网信息服务；

支撑层位于数据层和应用层之间，为应用层提供必要的基础服务，用于实现各类数据的统一管理与发布，为排水管网中的各业务应用系统的运行提供基础运行支撑；

数据层包括管网模型数据库和三维模型数据库；管网模型数据库用于存储排水管网的二维管线数据；三维模型数据库用于根据所述二维管线数据和三维建模技术，得到三维管线数据并存储排水管网的三维管线数据。

在其中一个实施例中，用户角色包括系统管理员、数据管理员、部门用户和相关授权用户；用户层用于将排水管网地理信息系统用户划分为多个用户角色并设置所述用户角色的用户权限。

在其中一个实施例中，应用层包括大屏展示模块、web应用端和移动端；其中，大屏展示模块用于显示排水管网地理信息系统的实时监测的统计信息、实时监测信息报警、任务提醒以及显示移动端的巡检情况。

在其中一个实施例中，web应用端包括二三维一体展示子系统、实时监测子系统、系统运维管理子系统和管网管理子系统；

二三维一体展示子系统用于显示一定范围内目标区域的二维视图和三维视图中各路线的路名和管线；

实时监测子系统用于对水环境监测点的空间、管网、节点进行定位和实时监测；

系统运维管理子系统用于管理和维护系统的运行；

管网管理子系统用于管理三维立体式地下排水管网动态“一张图”，全局透视排水管网，充分展示地理信息空间分布。

在其中一个实施例中，移动端包括管网GIS一张图、水环境监测、移动设备巡检和水环境报警；

管网GIS一张图用于实现管点和管线的数据定位查看和数据属性查询，自动定位并支持查看附近管点管线的相关信息；

水环境监测实现对水环境监测数据的查看，支持各监测点的在线列表查看与查询；

水环境报警用于接收对水环境的监测数据，当所述监测数据异常时进行报警并上传到大屏展示模块进行显示；

移动设备巡检用于上传巡检计划，生成巡检轨迹，并自动生成巡检历史信息完成巡检情况上报。

在其中一个实施例中，系统运维管理子系统包括系统配置管理、角色管理、用户管理、系统备份与还原、日志管理；

系统配置管理用于管理配置排水管网地理信息系统中使用的数据库的连接参数、地图符号的显示信息以及图层的设置；

角色管理用于实现对系统角色的管理功能；管理功能包括添加角色，删除角色和修改角色权限；

用户管理用于管理包括用户基本信息、用户分类、用户岗位、所属角色的管理维护，向排水管网地理信息系统添加、删除用户，维护用户的名称、密码、性别、类别、联系方式等基本信息，以及设置用户的单位、岗位与角色的关联信息；

系统备份与还原用于提供界面化的数据备份功能并且能在脱离原系统环境下对应用程序、系统设置、数据、日志信息进行恢复；

日志管理用于记录每个操作人员对系统的操作时间和操作内容，并提供便利的操作日志查询工具，并记录系统运行的日志，便于系统维护。

在其中一个实施例中，支撑层包括二维GIS平台、三维GIS平台、数据共享交换平台和数据库管理平台。

在其中一个实施例中，数据层还包括地形影像数据库、管网地图数据库、IOT物联网数据库、业务应用数据库和其他数据库;

地形影像数据库包括地理实体数据库和影像电子地图；所述地理实体数据库用于存储排水管网的地理实体要素；所述影像电子地图用于显示排水管网的地形要素；

管网地图数据库用于存储管点与管线的几何信息和属性信息；

IOT物联网数据库用于存储排水管网中各类传感数据，便于后期对排水管网水质变化的研究；所述传感数据包括水质监测数据和水量监测数据；

业务应用数据库用于存储排水管网系统运行过程中的业务数据；所述业务数据包括巡检管理、许可管理，工程管理、指挥调度。

在其中一个实施例中，基础设施层包括监测感应设备、服务云、无线网络和物联网传感网络;

基础设施层用于对排水管网地理信息系统的运行提供基础设施环境支持；

其中，监测感应设备用于构建排水管网的监测网络，通过传感网络获取感知信息，进行雨量监测和视频监测。

在其中一个实施例中，管网管理子系统包括管网决策分析模块、管网设备管理模块和管理隐患管理模块。

上述一种排水管网地理信息系统，通过在系统支撑层搭建数据库管理系统、数据共享交换平台、二维GIS平台、三维GIS平台为应用层在提供从二维到三维的全面管网信息服务提供基础服务时提供基础运行支撑，并在数据库中设置管网模型数据库和三维模型数据库来建立三维管线模型，为排水管网地理信息系统的二三维一体化做数据支撑，实现二维、三维多角度展示，便于进行二三维联动查看、分析、统计等，可以更加直观、便捷地实现对排水管网的管理工作，有利于提高排水管网管理效率。

附图说明

图1为一个实施例中一种排水管网地理信息系统的结构示意图；

图2为一个实施例中一种排水管网地理信息系统的三维管线模型的建立流程示意图；

图3为另一个实施例中一种排水管网地理信息系统的管网的三维模型的成果示意图；

图4为一个实施例中构建地理实体数据库的流程示意图；

图5为一个实施例中构建影像电子地图的流程示意图；

图6为一个实施例中管网决策分析模块中的水平净距分析的示意图；

图7为一个实施例中管网决策分析模块中的垂直净距分析的示意图；

图8为一个实施例中二三维联动展示的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种排水管网地理信息系统，系统包括用户层、应用层、支撑层、数据层以及基础设施层；用户层、应用层、支撑层、数据层以及基础设施层通过接口连接。

应用层用于为排水管网地理信息系统用户提供从二维到三维的全面管网信息服务，包括大屏展示模块、web应用端和移动端；

大屏展示模块为数据驾驶舱，用于显示排水管网地理信息系统的实时监测的统计信息、实时监测信息报警、任务提醒以及显示移动端的巡检情况，通过大屏展示模块可以使管理人员快速掌握相关信息，提高管理效率，辅助科学决策；

本申请将web应用端和移动端相结合，现场巡查、养护人员通过手持设备将巡检信息和养护进展及时上传，管理人员通过登录web系统及时了解巡查和养护现场的详细信息，便于对巡查和养护工作进行动态监管，对发现的排水管网问题进行人员的科学调度。通过自动化监管实现了巡检养护工作的高效执行，降低了管网养护的成本，提高了人员对紧急事件的响应速度，保障了管网的安全高效运行。移动终端应用的开发，将大大提高管理人员的日常巡检及监控管理能力，领导、管理人员在移动终端上可以随时、随地查询系统信息，有利于排水管网的日常业务开展及突发性、应急性事件的处理效率，有利于辅助决策。

支撑层位于数据层和应用层之间，为应用层提供必要的基础服务，用于实现各类数据的统一管理与发布，为排水管网中的各业务应用系统的运行提供基础运行支撑。

一般排水管网是二维数据，但二维数据不够直观，难以直观表达地下管线，特别是在竖向上的空间分布，这影响了决策者对现势情况的分析。三维管线能够直观表达地下管线的空间位置关系，便于迅速查询管线相关信息，同时，三维管线模型的建立便于检查管线采集过程中可能的错误提高管线数据的准确性，在二维管线数据的基础上，利用参数化三维建模技术，开展三维管线建模工作，具体三维建模的流程如图2所示，

管网的三维模型如图3所示，包括以下几个步骤：

1、建模配置信息读取

建模配置信息包括数据库中用于建模的管点管线表、类型映射编码、附属设施映射编码、预制模型名称等信息，用户可以根据自己二维管线数据组织形式，修改配置信息，将其映射到系统定义的管线三维建模的标准接口上来，从而实现管线信息映射的标准化。通常对于一个项目来说，采用同一标准采集的管线数据配置设置后可保持不变。

2、管点管线数据读取

根据获取的配置信息中的管点管线表名，读取这些表中的管点管线数据，包括ID、位置、埋深等，并利用管点和管线数据结构存储。在建模时，根据管线的不同类型，分批次生成三维模型。

3、数据预处理

数据预处理的目的是进行一定的计算，为管点和管段的三维建模做准备，简化正式建模时的处理步骤。预处理主要包括位置归算、连接特征与管段衔接位置计算以及附属物参数位置计算。

4、三维管段建模

参数化建模主要包括连接特征建模和管段建模。根据连接特征的位置、大小、方向等参数，进行三维建模。按管线类型具体又分为圆管和方管三维建模。圆管与方管建模的主要区别在于断面特征点的计算，断面特征点为管段两端或特征各断面用来构成管径的特征点。圆管管段建模，采用旋转矢量方法，根据管段的断面法线(通常与管段两中心点连线平行)，计算出断面特征点，然后组装成圆管。对于方管管段，需要注意的是方管的朝向，方管的侧面应是竖直的，因此通过控制管段侧面的法线是水平的，来完成方管的断面特征点计算。

5、管线分块及LOD 生成

通过以上步骤，实现了管点和管线的参数化建模。在此基础上，为实现整个片区排水管网三维模型快速流畅加载，对模型成果进行格网分块，并建立两级LOD(Level ofdetail)。管线的格网划分是按xoy 平面划分管线分块，将格网内的管点、管线等增加顶级节点，从而实现格网内模型的合并。给定格网尺寸，一般取200，也可按照1∶500标准格网分幅进行管线格网划分。利用管点的坐标或管线的中点坐标将管点和管线划分到对应的格网中，每个格网块作为一个整体，为根节点，管点和管线作为叶节点进行组织。在管线加载时，管线的管理粒度为格网块，不深入到格网内部，因此构建三维空间索引能有效提高空间索引的效率，实现三维管线的加载与浏览。

为了对管网数据进行科学管理，避免管网数据重复储存，数据库与实际管网建设修改同步，本申请采用动态更新机制以便对数据进行实时修改，三维数据库动态更新涉及模型的重新生产问题，在更新管网数据的同时，关联管网模型，完成旧模型打入历史库，生产新模型的过程。

动态更新机制是指，通过调用缓存减少从较慢的数据源的加载过程，并且能够预先创建缓存然后用流方式更新数据，从而能够最大化提升系统对海量管网信息数据访问及更新效率。本申请的排水管网地理信息系统通过统一对象标识编码对地下管网全生命周期数据进行管理，对象标识指的是以实物或电子数据形式表现某一物所具有的属性或特征的符号或标记，其所承载的信息直接反映客观物理对象情况。本申请的排水管网地理信息系统通过唯一对象标识编码建立了地下管网全生命周期监管档案，将地下管网基础数据以及管网管控活动中产生的规划建设数据、日常运维数据、实时监测数据、事故及处置数据、报废处理数据等信息进行汇总，生成管网全生命周期数据。当管网数据发生变化时，本申请的排水管网地理信息系统可对变化区域的管网数据进行数据检查和自动更新入库，并将废弃的管网存入历史数据库，从而保证现势库中的数据能够真实、准确地反映地下管网现状。

本申请的排水管网地理信息系统的数据库用以存储和管理空间数据和属性数据，不仅包括管网数据，还集成了不同来源、不同数据格式和不同空间尺度的基础地理信息数据，如：地形数据、航空影像、DEM等，改善了传统管网数据单一、记录分散、不完整的局面，为管理部门的业务应用、决策分析和数据共享奠定了坚实的数据基础。利用三维建模技术进行多种数据的叠加和可视化显示，可以更加直观地了解排水管网周边的交通、居民地、水系、植被和地形等分布情况，有利于提高管线规划效率。数据库能有效管理不同历史时期的排水管网数据，通过对比显示能够较清楚地发现数据间的差异和联系，有利于实时对管网的运行状况进行分析评估。

上述一种排水管网地理信息系统，通过在系统支撑层搭建二维GIS平台和三维GIS平台为应用层在提供从二维到三维的全面管网信息服务提供基础服务时提供基础运行支撑，并在数据库中设置管网模型数据库和三维模型数据库来建立三维管线模型，为排水管网地理信息系统的二三维一体化做数据支撑，实现二维、三维多角度展示，便于进行二三维联动查看、分析、统计等，可以更加直观、便捷地实现对排水管网的管理工作，有利于提高排水管网管理效率。

在其中一个实施例中，用户层用于将排水管网地理信息系统用户划分为多个用户角色并设置所述用户角色的用户权限；

系统管理员拥有最高系统运行控制权限，但不具备系统业务操作权限；

数据管理员拥有全部的系统业务操作权限，包括数据管理功能，但不拥有最高系统运行控制权限；

部门用户具有与自己部门职责/业务相关的部分功能；

相关授权用户指在部门用户的基础之上，具有额外的相关权限的用户。

在另一个实施例中，web应用端包括二三维一体展示子系统、实时监测子系统、系统运维管理子系统和管网管理子系统；

二三维一体展示子系统用于显示一定范围内目标区域的二维视图和三维视图中各路线的路名和管线。

二三维一体展示子系统根据三维GIS仿真技术和数据库技术，系统以GIS 数据为底图，在宏观尺度上展现目标区域的三维场景，以BIM数据为精细化展示，在宏观与微观层面上叠加展示，创建真实、立体的三维场景，实现二三维一体化展示和分析，分利用三维海量数据网络发布技术将不同来源、不同分辨率的多源影像和管线数据进行高效融合，整合地形模型、二维GIS图层并添加注记、多媒体文件等其他场景要素，同时将二维空间数据与三维空间数据的平面坐标进行匹配，使二维平面信息和三维模型信息能够基于统一的空间坐标系统进行无缝叠加和融合，能够提供基本的放大、缩小等三维地图浏览功能，实现二三维空间的一体化展示，同时，本申请基于GIS 技术进行地下管网的二三维一体化数据分析，使用户能够在浏览逼真的三维管线的同时也能实现复杂的统计分析功能，包括等高线分析、地形分析、土方量分析、地形调整等功能。二三维一体展示子系统将二维与三维的优势进行互补，能有效实现二三维一体化的管线展示和分析；三维场景下可以通过地上模式对地表三维建筑模型进行浏览，通过切换到地下模式，对地下空间的管网模型进行浏览。二三维联动可以将同一场景的二维数据与三维数据进行联动展示，如图8所示。

在另一个实施例中，二三维一体展示子系统包括一维城市排水管网模型、二维地表模型、一维河道模型、水质模型；通过模型搭建，实现污水水质模拟、地表径流模拟、点源污染物模拟、水质扩散及降解模拟，为排水管网的管理提供数据支撑，辅助决策。

一维城市排水管网模型用于模拟目标区域雨水管网及合流制管网雨水和污水的水动力情况。利用目标区域内的现状关于管道、检查井、泵站、附属设施等管网数据，建立包括降雨-径流模块、旱流污水模块、管流模块的一维城市排水管网模型。通过对管网拓扑结构、附属设施运行规则的合理概化，能够精确的模拟雨水和污水在管网中的输送情况。

二维地表模型用于模拟目标区域地面积水的过程。利用目标区域的地形高程、下垫面、排渍泵站等数据，建立二维地表模型。通过对一维城市排水管网模型和二维地表模型模拟引擎的结合，精确模拟积水范围、积水水深、积水时间以及涝水在地面行进的过程。

一维河道模型用于模拟目标区域的水动力情况。利用目标区域的河道位置、断面、水工构筑物等信息搭建目标区域主河道一维河道模型，并对各支流、水库、闸站等基础数据进行合理概化。通过对河道模拟可以获得河道各个断面、各个时刻的水位和流量等水文信息，以及水库、闸门等各类水工构筑物的运营调度对河道的影响。

水质模型用于污水水质模拟：输入污水的污染物参数，可用于污水管道的水质模拟，模拟目标区域合流制区域污水水质变化；地表径流模拟：利用地表污染物编辑器模块模拟地表污染物由累积、雨水冲刷至管网的过程，经由管网收集最终排入目标区域，模拟目标区域雨水水质变化；点源污染物模拟：针对已知排放模式的集中入流，添加流量、污染物的浓度与时间函数，模拟各点源污染物对目标区域水质的变化情况：水质扩散及降解模拟：针对目标区域内排入主河道的污水、地表径流、点源污染物的在河道内的输移、扩散和降解进行详细模拟。

通过物联网技术，结合GIS地图、BIM、大数据等技术建立实时监测子系统，根据不同排水管网特点对管网水位、流量、水质、有害气体浓度、泵站运行状态等信息进行综合采集处理，保证排水系统安全高效运行；通过构建实时监测子系统，提高应急指挥及快速处置能力;提供科学、先进的排水分析模型，全面评估城市排水管网能力;以城市排水设施数据为基础，结合管网监控数据、水情、雨情等水务全息信息，对排水管网进行动态监测和在线预警，及时掌握系统运行状况，通过在管点布设水质、水文监测设备，系统可以实时接入监测设备数据，实现对管网进行实时监测并对异常情况预警。

系统运维管理子系统用于管理和维护系统的运行；

管网管理子系统用于绘制三维立体式地下排水管网动态“一张图”，全局透视排水管网，充分展示地理信息空间分布。

管网管理子系统能够充分整合现有的数据资源、硬件网络资源，在建立地下管网可视化的基础上，融合排水管网数字化管理过程中所需的各种业务处理和专业分析模块，以在线监测数据、管网空间数据为基础，充分利用管网水力计算模型及其他有关模型，结合三维的可视化数据管理和空间分析能力，对管网的运行状况进行分析评估，为管网的日常维护提供数据支持。当流量、流速、液位或压力等运行参数出现异常甚至超出警戒值时，管理人员可快速反应、快速诊断、快速行动，提高对管网突发紧急事件的处理能力。通过三维仿真技术和虚拟现实技术，对管线点、管线线数据进行自动三维建模并叠加道路、建筑物等三维模型，实现管线数据任意角度的三维浏览，还原管网地上和地下的三维立体场景，管理人员即便不到现场，也能真实地感受排水管网之间以及管网与周边地物的空间位置关系，真正实现“一张图全方位监控”，进而提高排水管网的管理效率。

在另一个实施例中，管网管理子系统包括管网决策分析模块、管网设备管理模块和管网隐患管理模块。

管网决策分析模块用于提供管线净距分析、碰撞分析、覆土分析、断面分析、爆管分析、连通分析等功能。能够实现对管网进行多种空间分析，为城市工程建设提供信息资源和辅助决策指挥，其中，管线净距分析包括水平净距分析和垂直净距分析。

（1）水平净距分析：提供三维视图下水平净距分析功能，计算当前选中的管段与周边管段在水平方向的距离，并与管线水平净距规范进行比较，如图6所示。

（2）垂直净距分析：提供三维视图下垂直净距分析功能，计算当前选中的管段与周边管段在垂直方向的距离，并与管线水平净距规范进行比较，如图7所示。

（3）碰撞分析：提供三维视图下碰撞分析功能，计算管段与其他管段在水平和垂直两个方向上是否有不符合净距规范的存在。检测两类管线是否发生碰撞、穿插。

（4）覆土分析：提供三维视图下覆土分析功能，计算管段的埋设距地表的距离即深度是否符合规范要求。检查管线的起、始点埋深是否符合标准。

（5）纵断面分析：提供三维视图下纵剖面分析功能，生成剖面图。

（6）横断面分析:提供三维视图下横剖面分析功能，生成剖面图。

（7）爆管分析:提供三维视图下爆管分析功能，计算爆管时爆管位置以及查找出需要关闭的阀门。

（8）连通分析:提供三维视图下连通分析功能，判断所选管线是否连通。如连通则提供最短路径。

（9）设施搜索:提供三维视图下的设施搜索功能，提供设施准确的场景定位和相关属性信息。

（10）开挖分析:提供三维视图下的开挖分析功能，可自由设置开挖深度。在进行模拟开挖时，三维地形自动塌陷，暴露出地下管网的分布情况，并计算挖方量。

（11）预警分析:提供三维视图下的预警分析，对水环境、设备等设置阈值后的预警情况进行分析和追踪。

通过管网设备管理模块，实现管网设施养护的自动化流转与分派，包括从计划的制定、审批、执行到反馈，如检查井养护、雨水篦养护等。在促进养护工作有效进行的同时，逐步完成设备养护标准的优化工作。

管网隐患数据指存在安全隐患的管线或管点，对此类数据进行分析、统计管理，有利于隐患管线改造排除。管网隐患管理模块主要包括管线生命周期管理、隐患信息录入、隐患信息删除、隐患信息辅助排查、隐患信息展示、隐患信息统计等功能。

在其中一个实施例中，移动端包括管网GIS一张图水环境监测、移动设备巡检和水环境报警；

以GIS地图作为基础服务支撑，通过在地图上的管点和管线的图标操作，实现该管点和管线的名称、编号、类型等属性信息显示，同时支持对管点和管线进行定位信息查看。

水环境监测用于对水环境监测数据的查看，支持各监测点的在线列表查看与查询；

通过对水环境监测点的空间、管网、节点进行定位和实时监测，实现对管网液位、管网流量、管网水文、管网水质及各传感器设备等数据进行采集，实时掌握排水管网运行状况，为排水管网的运行调度、养护管理、报警快速响应提供有效的数据支持，以便于管理者掌握管网实际状况，能正确部署紧急情况下的应急措施，不断提高排水管网的运行管理水平。

水环境报警用于接收对水环境的监测数据，当监测数据异常时进行报警并上传到大屏展示模块进行显示；

当监测点监测数据中某项或某几项检测值达到系统设定的阈值时，自动触发报警功能，阈值包括水文数据报警阈值、水质数据报警阈值和设备报警阈值，设置多形式报警：一是通过预先设置在移动端中的监测报警模块，实现整体水环境数据、传感器设备等监测报警，报警发生时，根据报警设置预案，可按照不同等级触发不同的报警，并在大屏展示模块以不同的报警高亮颜色显示报警信息。二是通过发送短信的方式，当水环境监测数据超限或监测设备异常时，对相关人员发送短信报警。报警主要包括两个来源：数据报警、设备报警。其中数据报警主要是指数据超标，而设备报警主要包括设备故障、设备警告、设备断线。无论是水质报警还是设备报警，只要订阅了报警消息，均可以在首页直观看到该用户订阅的未解除的报警信息。为生产、安全人员提供及时、全面的报警信息，保障安全生产正常有序。

在其中一个实施例中，数据层还包括地形影像数据库、管网地图数据库、IOT物联网数据库、业务应用数据库;

本申请通过从基础地形数据库中按照分类代码提取地理实体要素，然后对提取后的要素进行指标选取和属性扩充，并对定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被等要素按照构建地理对象的要求进行对象化处理，在数据质量检查合格的基础上进行坐标转换和入库，形成地理实体数据库。如图4所示。

坐标转换通过坐标转换程序，将国家2000平面坐标系的成果转到国家2000 大地坐标系下。

本申请按照地理空间框架建设数据标准的要求，分别基于脱密前后的DOM 和地名地址数据，在数据拼接、反差调整、重影消除、地名抽稀等预处理的基础上，制作影像电子地图，如图5所示。

其中，管网地图数据库主要包括管网的管点与管线，存储包括管线的几何信息与属性信息，管点为点要素，属性数据包含：管点类型、管点编号、管井埋深、地面高程、管井名称、管井特征、附属物、所属区域、所属道路、维护单位、权属单位、勘测人员、质检人员、建设日期、备注信息，几何属性应当包含坐标系信息、坐标信息；管线为线要素，属性数据包含：管线编号、管线类型、起点井编号、终点井编号、起点埋深、终点埋深、起点高程、终点高程、起点管径、终点管径、断面尺寸、终点断面尺寸、材质、压力、电压、坡度、长度、所属道路、维护单位、权属单位、勘测单位、勘测日期、质检人员、敷设方式、流向、状态、备注，几何属性应当包含坐标系信息、坐标信息。

水质和水量监测数据可以反应水质和水量变化情况，可以针对性采取管理措施，提高排水管网的管理效率以及减少企业乱排乱放。水质、水量等监测数据会随着时间流逝而消失，这样就不利于后期对排水管网水质变化的研究，因此需要将水质、水量等监测数据存储起来，但是水质和水量监测数据异常庞大，因此需要数据库来存储。

系统运行过程中会产生很多业务流程数据，主要包括巡检管理、许可管理，工程管理、指挥调度等业务数据。这些数据是以后溯源的最直接依据，所以要以数据库方式进行存储，以便查阅、调处。

物联网是当前流行的前沿技术，其将人、机、物通过互联网进行互联互通，以实现对各种物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网技术的核心在于能够获取感知对象的全方位信息，包括对感知对象进行精准的空间定位，而且能将空间信息和其他数据信息进行传输并展示在物联网管理平台中。本申请的排水管网地理信息系统根据物联网的智能传感与实时监控技术实现了对管网运维及突发事件的安全管理，通过在管网关键部位安装智能传感器，实时采集地下管网的运行数据，结合专业分析模型对采集到的数据进行处理、建模和推演，遇到爆管事故不仅能快速定位出事地点，还能对故障进行归类和分析，生成相应的故障分析报表，方便管理部门对潜在的故障隐患和运行风险及时作出预警和应对措施。系统具备实时监控设备的功能，在三维场景中，用户可监控到设备的实时运行状态和控制模式，如水位状态、水质状态等信息，系统根据监控到的数据和状态自动进行计算分析，判断潜在的隐患，如某排水管线发生爆管事故，系统则会根据爆管发生的位置，自动判断出管线的类型进行相应的爆管效应，并搜索出离该处最近的几个阀门加以区别显示，从而直观的给决策者提供爆管关阀信息。

在其中一个实施例中，监测感应设备包括在线流量计、水质分析仪。

利用在线流量计和水质分析仪不断获取实时水流和水质的动态数据，为排水管网地理信息系统的运行提供大数据分析依据。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种排水管网地理信息系统，其特征在于，所述系统包括用户层、应用层、支撑层、数据层以及基础设施层；

所述应用层用于为排水管网地理信息系统用户提供从二维到三维的全面管网信息服务；

所述支撑层位于数据层和应用层之间，为应用层提供必要的基础服务，用于实现各类数据的统一管理与发布，为排水管网中的各业务应用系统的运行提供基础运行支撑；

所述数据层包括管网模型数据库和三维模型数据库；

所述管网模型数据库用于存储排水管网的二维管线数据；

所述三维模型数据库用于根据所述二维管线数据和三维建模技术，得到三维管线数据并存储排水管网的三维管线数据。

2.根据权利要求1所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述用户层用于将排水管网地理信息系统用户划分为多个用户角色并设置所述用户角色的用户权限；所述用户角色包括系统管理员、数据管理员、部门用户和相关授权用户。

3.根据权利要求1所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述应用层包括大屏展示模块、web应用端和移动端；其中，所述大屏展示模块用于显示排水管网地理信息系统的实时监测的统计信息、实时监测信息报警、任务提醒以及显示移动端的巡检情况。

4.根据权利要求3所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述web应用端包括二三维一体展示子系统、实时监测子系统、系统运维管理子系统和管网管理子系统；

所述二三维一体展示子系统用于显示一定范围内目标区域的二维视图和三维视图中各路线的路名和管线；

所述实时监测子系统用于对水环境监测点的空间、管网、节点进行定位和实时监测；

所述系统运维管理子系统用于管理和维护排水管网地理信息系统系统的运行；

所述管网管理子系统用于管理三维立体式地下排水管网动态“一张图”，全局透视排水管网，充分展示地理信息空间分布。

5.根据权利要求4所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述移动端包括管网GIS一张图、水环境监测、移动设备巡检和水环境报警；

所述管网GIS一张图用于实现管点和管线的数据定位查看和数据属性查询，自动定位并支持查看附近管点管线的相关信息；

所述水环境监测实现对水环境监测数据的查看，支持各监测点的在线列表查看与查询；

所述水环境报警用于接收对水环境的监测数据，当所述监测数据异常时进行报警并上传到大屏展示模块进行显示；

所述移动设备巡检用于上传巡检计划，生成巡检轨迹，并自动生成巡检历史信息完成巡检情况上报。

6.根据权利要求5所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述系统运维管理子系统包括系统配置管理、角色管理、用户管理、系统备份与还原、日志管理；

所述系统配置管理用于管理配置排水管网地理信息系统中使用的数据库的连接参数、地图符号的显示信息以及图层的设置；

角色管理用于实现对系统角色的管理功能；所述管理功能包括添加角色，删除角色和修改角色权限；

7.根据权利要求3所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述支撑层包括二维GIS平台、三维GIS平台、数据共享交换平台和数据库管理平台。

8.根据权利要求3所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述数据层还包括地形影像数据库、管网地图数据库、IOT物联网数据库、业务应用数据库和其他数据库;

所述地形影像数据库包括地理实体数据库和影像电子地图；所述地理实体数据库用于存储排水管网的地理实体要素；所述影像电子地图用于显示排水管网的地形要素；

所述管网地图数据库用于存储管点与管线的几何信息和属性信息；

所述IOT物联网数据库用于存储排水管网中各类传感数据，便于后期对排水管网水质变化的研究；所述传感数据包括水质监测数据和水量监测数据；

所述业务应用数据库用于存储排水管网系统运行过程中的业务数据；所述业务数据包括巡检管理、许可管理，工程管理、指挥调度。

9.根据权利要求8所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述基础设施层包括监测感应设备、服务云、无线网络和物联网传感网络;

所述基础设施层用于对排水管网地理信息系统的运行提供基础设施环境支持；

其中，所述监测感应设备用于构建排水管网的监测网络，通过传感网络获取感知信息，进行雨量监测和视频监测。

10.根据权利要求4所述的排水管网地理信息系统，其特征在于，所述管网管理子系统包括管网决策分析模块、管网设备管理模块和管理隐患管理模块。