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城市照明地理信息系统的应用价值

gecimao 发表于 2019-05-10 21:39 | 查看: | 回复:

  一、城市照明地理信息系统在“数字化城市”中的地位和作用1、数字化城市的发展趋势“数字化城市”是近年来的一个新兴热点课题。广义上讲,是指城市的信息化。它既是城市信息化的概述,又是城市信息化的目标,是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市,促进城市的人流、物流、资金流、交通流的通畅、协调。我们所要建设的数字化城市是狭义的概念,就是要依托信息和网络技术,通过政府的组织行为,对城市各类信息资源进行有序、有效的整合,建设规范化和标准化的城市信息体系;建设具有统一信息平台和完善的各类信息数据库;开发地理信息、专业应用、社区服务等一系列应用工程,形成整个城市发展、管理、服务功能的信息数字化并为调控城市、预测城市、监管城市提供革命性的手段,使城市建设和发展提高到一个新的水平,主要包括四个部分内容,即基础设施、电子政务、电子商务及公众信息服务等。2、地理信息系统的发展状况人们生产和生活活动中80%以上的信息与地理空间位置有关。以反映地理空间位置信息为主要特征的地理信息系统(GeographicInformationSystem,简称GIS)作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。从技术和应用的角度,GIS是解决空间问题的工具、方法和技术;从学科的角度,GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科,具有独立的学科体系;从功能角度,GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能;从系统学的角度,GIS具有一定结构和功能,是一个完整的系统。GIS作为近30年来迅速兴起的计算机信息系统,它的应用贯穿于上述四个部分和个层面。从城市基础地理信息数据库到政府空间数据共享、电子商务物流配送以及基于网络的公众地理信息服务,GIS都发挥着举足轻重的作用。3、城市照明地理信息系统在数字化城市中的地位和作用在数字化城市的建设中,“城市基础地理信息系统”的建立是其中最为基础和重要的一环。所谓“城市基础地理信息系统”,就是利用地理信息技术将城市中地理环境的组成要素及其关系映射到信息空间(Cyberspace),建立城市现实地理环境的空间信息模型,构造一个与现实城市相对应的虚拟“数字城市”,城市基础设施(如道路交通、电力、电信、燃气、供水、排污、路灯等)广泛分布于城市的各个角落,且这些设施具有明显的地理参照特征。它们的工程设计、应急抢修、日常维护都可以借助GIS来完成,而且可以大大提高工作效率。城市照明是城市基础设施的重要组成部份,是城市建设中不可或缺的基本元素,是影响着市民夜间安全出行、树立城市形象、构建和谐社会的重要元素。当前路灯设施管理比较常用的方法是采用AutoCAD绘制路灯设施图加以保存,用数据库存贮管理路灯的各种相关属性,但是对具有地理位置属性又具有诸如灯杆、灯具、光源等其它许多属性对象的路灯管理来说,用数据库不能直观地反映其地理位置关系,用AUTOCAD又不能将除地理位置以外的其它属性都表达清楚,数据查询、统计、分析功能也不够强。路灯地理信息系统不但能克服数据库和图形工具各自固有的局限性,又能结合两者优势,功能倍增,既管理路灯对象的空间位置又管理其它属性,而且位置和其他属性相互关联,通过各种方式查询、浏览这些属性数据,以直观可视的方式在地图上以分层方式表现出来,打破了传统信息管理系统常用的菜单报表格式显示信息的局限性,可以随时从电子地图上直观地了解城市路灯、景观照明工程和地下管线、电缆线路的实际敷设情况,从而以直观、形象、精确的方式对设备、设施、线路进行运行维护和有效管理。总之,路灯GIS的开发,势必将有利于实现高标准、高质量、高水平的路灯管理目标,提高路灯设施的养护管理效率和信息化管理水平,从而更好地为城市建设发展和人民群众的生产、生活服务。

  1、项目开发背景常州市城市照明管理处管理着市区(包括部分乡镇)50000多盏路灯设施,从九十年代初就开始引入计算机数据库和AutoCAD绘制路灯设施图管理模式并逐步完善。随着常州城市建设速度日益加快,将路灯地理空间信息与文字信息相结合的GIS开发意愿越来越强烈。常州市路灯管理处从上世纪末期开始着手路灯GIS开发的可行性调研,由于获取城市电子矢量地形图难度大和项目投资等多种因素,系统开发一直未能实现。2004年,由常州市建设局组织,确立由市建设局和供水、燃气、排水、路灯等4家综合管线模式的“常州市城市建设综合信息集成系统”科研项目,被列为建设部国家科技攻关项目“城市数字化集成关键技术研究”综合示范工程,使路灯GIS开发不仅得以实现,而且提升到了新的高度。

  2、项目概况常州路灯GIS是由国内优秀的地理信息平台技术(MAPGIS)、计算机技术、数据库技术(DBMS)、网络系统和多媒体技术组成的集合体,是摆脱纸质“文字”、“地图”限制而存储、应用信息的系统,由系统管理人员、系统硬件和系统软件组成。主要包括以下几个方面:(1)硬件包括:计算机、打印机扫描仪、网络等。硬件网络拓扑结构图详见图一。系统网络为100M以太网。图一网络拓扑结构(2)软件包括:操作系统、数据库管理系统和应用系统组成。软件体系结构详见图二。图二系统软件结构

  (3)子系统分解图三子系统组成结构图(4)数据管理模式①影象文件数据:作为整个系统数据的第一层,反映城市概貌。②基础地形图库:基础地形图作为整个系统数据的第二层,在显示时作为背景,地形图库进一步细分为行政区划、街区、道路、建筑物、水系等要素层。见图四。图四基础地形局部示意图图五第一层数据示意图图六第二图层数据示意图图七第三图层数据示意图图八三层数据综合示意图③路灯图形数据:为准确全面地反映路灯设施分布情况和线路连接关系,路灯图形数据分为三层结构:第一层:管沟数据。这一层数据记录路灯线路的管沟信息,包括电缆管沟和实际位置、敷设的电缆数(或架空线)、电缆类型、电缆型号、手孔井的基本信息、电缆保护管的基本信息、埋设电缆保护管的基本信息、手孔井与管沟之间的关系、管沟与保护管之间的关系等。该层数据可以用于生成路灯线路网和控制线路网两层数据,并可以作为路灯基础数据提交给市建设局综合信息系统。第二层:路灯线路。这层数据主要管理路灯的基本信息、电缆线路的基本信息、电缆线路中电路回路的基本信息,路灯与电路回路的关系、电路回路与电缆线路的关系,路灯与电缆线路的关系、路灯及线路的维修情况等。第三层:控制线路网。这层数据主要管理配电设施的基本信息、控制线路的基本信息、配电设施的维修情况、配电设施的用电情况等。该层数据可以以图形的方式显示配电设施的分布情况。④文档资料、多媒体数据:作为单独的数据库存放。4、开发过程路灯GIS开发在国内同行业尚处于起步阶段,没有过多的经验可以借鉴。承担系统软件开发的武汉中地数码有限公司尽管有着丰富的GIS开发经验,对于路灯却是完全的陌生。基于这种情况,确立了双方合作、实地开发的模式,制订“数据要详尽、功能要实用、使用要方便、系统要深化”的高起点目标。2004年9月初,作为“常州城市建设综合信息集成系统”子系统“常州市路灯地理信息系统”的正式启动,处相关人员多次召开了需求调研会,细致、全面、广泛地听意见,收集各类原始资料,深入地进行需求分析,制定完善、科学、经济的开发方案。2004年9月中旬,路灯技术人员深入武汉中地公司实地,接受为期十天的地理信息系统知识的专业培训,初步掌握这一新兴学课的基本概念,为合作开发和技术交流打下理论基础。2004年10月进入开发阶段,中地公司的相关开发人员常驻路灯处,双方精诚合作、紧密互动,边交流,边开发,边调整。高风险的同时往往伴随着高收益,经过5个多月的日夜攻坚,系统已初具模型。并于2005年2月通过建设部验收。

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