供水管網是城市建設的重要基礎設施，是城市的血液與命脈。它遍布城市每一個角落，形成縱橫交錯的地下網絡。然而在中國，絕大多數(shù)城市的供水管網建設年代久、種類多、數(shù)量大。長期以來，由于種種原因，供水管網基礎資料嚴重缺失，管網閥門等管線資料現(xiàn)勢性差，圖實不符且定位誤差較大，給管網運營管理以及建設帶來很大的困難。另外，供水管網的建設屬于地下工程，具有隱蔽性的特點，利用常規(guī)的測量技術修測供水管網的線路和閥門點的點位。由于誤差積累等因素的影響，結果只是治標不治本，日積月累，將會貽害無窮。因此，根據(jù)城市發(fā)展、供水管網管理與建設的要求，有必要運用3s技術，快速獲取供水管網的現(xiàn)勢性資料，加強供水管網的科學管理，建設好人民生命線工程。

1　應用gps和rs快速獲取管網現(xiàn)勢資料

由于地下管網屬于地下工程，具有隱蔽性的特點。因此，管網及其地形信息是地下管網建設和管理的重要依據(jù)，不論是供水管道的規(guī)劃、設計、施工，還是管道閥門的監(jiān)測、維修及其他運營管理，都極大地依賴于管網及其地形信息。但是，目前中國大多數(shù)城市的水司都嚴重缺乏比較準確的供水管網的基礎資料——基本管網圖，因此快速獲取具有現(xiàn)勢性的基本管網圖是所有城市水司所面臨的課題。

獲取供水管網的基礎資料，通常是采用常規(guī)測量方法來實現(xiàn)的，但是目前由于各方面原因難以實現(xiàn)。首先，缺乏供水管網圖測量控制點，采用常規(guī)技術一方面精度較低，另一方面因累積誤差較大，對后期的管網建設和管理會產生惡劣的影響；其次，采用常規(guī)技術建立一套城市供水管網測量控制網是一個長期的艱巨的工程，既難以實現(xiàn)又不經濟；其三，城市基礎建設發(fā)展迅速，供水管網建設與改造步伐加快，采用常規(guī)測量技術獲取管網基礎資料，很難跟上管網建設的速度，這樣也就不能保證管網基礎資料的現(xiàn)勢性。因此，亟需采用高起點的先進測繪儀器與設備，全面提高管網勘測和修測能力。

由于美國政府人為降低gps定位精度限制非特許用戶gps的sa政策，中國的gps用戶已收不到p碼，其實時定位精度降低到100 m左右，若按常規(guī)的應用方式使用gps難以發(fā)揮gps優(yōu)勢。為了抵制美國政府的sa政策，和減少因重復引進常規(guī)差分gps而造成的資源浪費和效率效益低下，有必要發(fā)展差分gps技術，提高gps的實時定位精度。經過三年的努力探索，武漢測繪科技大學、中國測繪科學研究院和國家基礎地理信息中心聯(lián)合研究出建立中國廣域差分gps網，提高了gps實時定位精度的整體方案，可以將實時定位精度提高到分米級，甚至厘米級。因此，地下管網的修測可以利用gps，通過局域差分實時定位技術或廣域差分實時定位技術來實現(xiàn)。

局域差分 gps(ladgps) 是基于一定距離內的基準站和用戶站，對 gps 衛(wèi)星的同步同軌跟蹤的基礎上來實現(xiàn)的。通常認為，若基準站和用戶站同步觀測同一顆衛(wèi)星，且基準站和用戶站間隔在一定距離內 (一般不超過 150 km)，則這兩種站上的觀測值相應于同一衛(wèi)星的同一軌道弧段，它們之間存在強相關性，即它們都包含相同的誤差。因此，以偽距差分為例，將基準站所觀測的每一顆gps衛(wèi)星的偽距誤差按偽距比例改正的信息 (一般還需加上偽距改正變率信息)，通過數(shù)據(jù)通信鏈傳輸至鄰近的用戶站。用戶站利用這一信息對其所觀測的偽距進行改正，即可獲得 ±3 m～±10 m 的實時定位精度。
　　
模型化”，然后計算出每一誤差源的誤差修正值 (差分改正值)，通過數(shù)據(jù)通信鏈傳輸給用戶，對用戶gps 接收機的觀測值誤差加以改正，以達到削弱這些誤差源的影響，改善用戶gps定位精度的目的，精度可達 1 m～5 m。

不論是 ladgps，還是 wadgps，通常是將偽距誤差按偽距比例改正來提高用戶的定位精度的，但是這種方法最高只能達到1 m～5 m測量精度，遠不能滿足供水管網測量的精度要求。因此，為了進一步提高ladgps和wadgps的定位精度，應提高用戶站上的gps定位精度，除了進行偽距誤差改正外，還需加上載波相位差分改正信息，同時要求用戶gps具有接受載波相位改正信息的功能。經試驗研究，精度最高可達1 cm～2 cm，單點定位時間最快可達5 s，以此精度完全可以用于地下管線和閥門的三維坐標獲取，即使是困難地區(qū)，結合常規(guī)測量方法也能實現(xiàn)，這樣可大大縮短閥門和地下管線現(xiàn)勢性資料的獲取時間。

gps能夠準確地提供閥門的三維坐標，即空間位置，但是它無法辨認地下管網的類型和屬性，尤其是實行“凈空工程”后，地上的管線網正在漸漸消失。相反，地下確是管網密集，分布如蜘蛛網一般，有排污管、供水管、煤氣管、通訊線等多種管線。如果基礎資料不準，那么常規(guī)的修測技術幾乎無法獲得地下管線的三維坐標，而rs則可以實現(xiàn)。如各種地球物理探測方法，利用地物自身的反射和發(fā)射特性，能夠比較準確地探測出地下管道的建材、直徑、埋深等基本信息，從而判斷出地下管道的類型，同時輔以gps，就可以較為準確地獲取供水管網的現(xiàn)勢性資料。

2　應用gis實現(xiàn)科學的管理和決策

目前，中國多數(shù)城市水司的基礎資料現(xiàn)勢性差。其一，基礎資料管理滯后，以紙或其他介質為載體的基礎資料量大、易丟失，容易造成基礎資料殘缺不全；其二，底圖資料形成年代久，圖紙變形大，加上編繪誤差，從而降低了圖紙精度，也降低了圖紙使用價值；其三，城市基礎建設速度迅速，常規(guī)測量很難滿足基礎建設和管理的迫切需要；其四，由于基礎資料現(xiàn)勢性差，供水管網滲漏和爆管事件不能夠得到及時處理，造成城市淡水資源的浪費和人民財產的損失。因此，建立基本管網圖形的動態(tài)管理系統(tǒng)，加強基本管網圖的管理，提高管網圖修測的技術手段，保證圖紙資料的準確性、完整性和現(xiàn)勢性，是一項重要且緊迫的任務。

gis作為空間數(shù)據(jù)管理的基本平臺，具有數(shù)據(jù)采集、存儲、輸出、分發(fā)、專題制圖和空間查詢等功能。利用gis的基本功能，結合城市供水行業(yè)的應用，可極大地提高自來水水司的管網管理能力。其一，供水管網及其地形信息、屬性信息以數(shù)據(jù)形式保存在光盤、硬盤或磁盤陣列中，無需以紙質材料保存，免除了由此引起的基礎資料缺失和精度降低，提高了數(shù)據(jù)的利用率；其二，利用gps和rs及時補測或修測，更新gis數(shù)據(jù)，以最快的時間保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，同時，根據(jù)需要gis可以隨時輸出任意比例及范圍的管網圖，供建設者使用；其三，利用gis可以自動完成或減少供水行業(yè)的職能業(yè)務量，如自動抄錄水表，爆管分析和閥門管理等，減少了人工的誤差，提高了工作和事故處理效率，大大降低了資源的浪費。如廣州市自來水公司利用武漢吉奧工程公司geostar軟件開發(fā)的閥門實時動態(tài)管理系統(tǒng)，可以以多種方式調用需要處理的圖形，損壞閥門的報修和修復，及時分析爆管地段，自動搜索需要調控的閥門，并繪出各閥門的實地綁點圖，給施工人員以最大的信息量來處理爆管事件。如圖 1所示。

圖 1　閥門實時動態(tài)管理系統(tǒng)

雖然基礎管網圖已經明確地反映了閥門和管線之間的關系及其分布狀況，但是并不能清晰地反映閥門、管網與地面上的特征地物（如建筑物、道路、溝渠、燈桿等）的關系。為了能夠直觀地表現(xiàn)地下管網與其他特征地物的分布狀態(tài)，提高基礎管網圖的利用率，可以建立大比例尺（1∶500,1∶1 000,1∶2 000等）地形庫作為供水管網的背景，或直接建立大比例尺地形圖圖形庫或航空影像庫作為背景，再套合基礎管網圖，使得gis在管理地下供水管網時更能表現(xiàn)出直觀的管網分布，易于理解、操作、規(guī)劃和施工。

3　分階段建設，循序漸進

從傳統(tǒng)的管理模式過渡到現(xiàn)代管理方式上來，其實也是改革，如果急功心切，則欲速而不達，從而造成整個建設過程中人力、物力、財力的浪費。為保證各城市水司成功地進行管理轉軌，減少轉換過程中的浪費，整個轉換過程必須根據(jù)本水司的實際情況按步驟、分階段，循序漸進地來實行。

廣州市自來水公司歷史悠久，供水管網方面的基礎資料變形大，精度差，在實際工作中很難發(fā)揮其應有的作用。為實現(xiàn)對管網的數(shù)字化管理，公司領導兼顧現(xiàn)狀和發(fā)展兩方面的實際情況，將整個建設過程分成六個階段進行。

1) 參考現(xiàn)有的閥門管線地形圖，草繪廣州市七個分所的閥門管線示意圖。
2) 以草圖為試驗，建設閥門實時動態(tài)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)閥門管線管理的基本功能。
3) 總結閥門實時動態(tài)管理系統(tǒng)的開發(fā)和應用經驗，確定基礎數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式以及系統(tǒng)需要增加的功能。
4) 以一個所為試驗，參考現(xiàn)有的閥門管線圖，利用gps和rs技術，獲取閥門管線三維坐標的數(shù)字信息，并入庫管理。
5) 建立大比例尺地形圖圖形庫或航空影像庫，以此作為閥門管線的地理背景，并入庫管理。
6) 建設整個廣州市供水管網的管理網絡。

分階段建設既可以總結前一階段的經驗教訓，為下一階段作借鑒；又可以通過實踐逐漸改變領導和職工的改革觀念，弱化建設過程中的重重阻力，為整個建設鋪平道路。

4　結束語

多少年來，我們一直用傳統(tǒng)的方式管理著城市的動脈、人民的生命線——供水管網，并投入了大量的人力、物力和財力，同時也浪費了大量寶貴的淡水資源。在世界經濟蓬勃發(fā)展，世界人口快速增長的今天，淡水資源對我們更顯得比金子還要寶貴，傳統(tǒng)的管理方式已顯得相對滯后。而3s技術的快速發(fā)展為我們科學地建設和管理好供水管網提供了多種可能，我們應該積極探索，以3s技術為供水行業(yè)服務的切入點，科學地建設和管理好人民的生命線工程。

參考文獻

1　龔健雅.當代gis的若干理論與技術.武漢：武漢測繪科技大學出版社，1999
2　劉經南等.廣域差分gps原理和方法.北京：測繪出版社，1998
3　田應中等.地下管線網探測與信息管理.北京：測繪出版社，1997

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