供水管网基本图形专业化管理若干问题探讨

俞良协 游青城
(武汉自来水公司 430034)

一、概述

　　近年来,武汉自来水公司（简称“武汉水司”）从深化企业改革、加强企业管理的迫切需要出发，集中了人力、财力和物力进行了“武汉市自来水公司供水管网管理信息系统”的开发与应用。公司在认真总结以往管网基础资料管理工作经验、教训的基础上，针对现状管理及今后发展的需要，构建了“供水管网基本图形动态管理系统”。该系统应用了全球卫星定位系统（GPS）来测设管网节点三维坐标，并先后开展了供水管网普查和详查工作以支持该系统的运作。通过近6年的努力，建立了一套比较完整的“武汉市供水管网电子地图”。目前，供水管网基本图形动态管理系统中的管网详图（比例为1:500）在武汉市城建系统中属唯一的比较完整、现势性强的地下（供水）管网图形，填补了公司近百年历史上的空白，具有巨大的使用价值。
　　武汉市作为内地特大中心城市，自来水事业已走过了近百年的漫长历程，供水管网长达4000公里，供水面积400平方公里，日供水量达300万立方米。由于供水管网系统是一个不断发展变化的系统，只有建立一个与之相适应的动态管理系统并形成一个科学而规范的机制，随时保证管网基本图形的完整、准确、现势强，才能保证供水系统的正常运行。目前，供水管网基本图形动态管理的运行模式在武汉水司已初步形成，本文试就今后工作中需要通过“建立一种机制、培养一支队伍、坚持一段时间”的途径，将供水管网基本图形纳入专业化管理的问题作一探讨。

二、管网基本图形的内容

　　武汉市供水管网基本图形由总图、分区总图、分幅总图、现状图及详图等五种不同比例尺的图形组成。各种图形采用统一的平面坐标及高程控制系统，其中管网详图以1：500的大比例尺地形图为主要载体并以管线及附属设施信息为主要对象的图形，记载武汉市地下供水管网分布的现状情况。
　　（一）管网详图
　　比例为1：500，载入DN≥15mm管道及附属设施信息，广泛用于管网各项工程建设及管理工作。
　　（二）管网现状图
　　比例为1：2000，载入DN≥100mm管道及附属设施信息，用于管网规划、方案设计及管理工作。
　　（三）管网分幅总图
　　比例为1：10000，载入DN≥200mm管道及附属设施信息，用于管网规划设计及运行调度、领导决策。
　　（四）管网分区总图
　　比例为1：25000，载入DN≥300mm管道及附属设施信息，用于管网规划、生产计划及领导决策。
　　（五）管网总图
　　比例为1：50000，载入DN≥400mm管道及附属设施信息，用于领导及上级机关的宏观决策。

三、管网基本图形动态管理系统的运行机制

　　武汉市供水管网系统是在各个不同的历史时期，经过几代人的艰苦努力，分期分批逐步形成的。长期以来，由于实行分散管理，手工管理，加之机构、人员变动等种种原因，导致供水管网图档资料不全、不准，给供水管网设计、施工、运行、维护、管理等带来诸多问题，管网基础资料的管理严重滞后于管网建设的发展，成为企业管理中的薄弱环节。供水管网现代化管理的重要前提是基础资料，基础资料的核心是基本管网图，武汉水司从管网基础资料形成的源头抓起，充分发挥用户报装设计的功能和优势来带动管网基础工作的开展，构建以供水管网规划为龙头、用水报装设计一条龙服务相配套、管网基础资料工作为重点工作内容的管网技术基础管理体系。其中主要内容之一的供水管网基本图形动态管理系统，保证为武汉市供水管网GIS系统提供基础的最新的供水管网图形信息，该系统面向未来，立足于科技创新，对工作流程和管理结构作了较大调整，融合了现代工程测量技术、计算机图形技术及计算机信息处理技术等，完成了构建任务并及时展开运作。供水管网基本图形动态管理系统主要由以下部分组成：
　　（一）工程竣工资料信息返馈子系统
　　1、基建工程。
　　2、市政配合工程。
　　3、消防支改工程。
　　4、用户（含单位、私人）工程。
　　5、维修及检修工程。
　　以上竣工资料应由相应的工程管理单位、施工单位及时按要求编制完成后移交武汉水司管网管理部门。
（二）管网节点三维坐标测设子系统
　　1、首级控制网：DN≥600mm的管网重要节点。
　　2、次级控制网：DN≥300mm的管网重要节点。
　　本子系统的实施，将准确控制各级管网主要管线点的绝对平面、高程位置。武汉水司引进美国Ashtech公司生产的GG-24型双星系统动态GPS，交武汉水司管网管理部门专业测绘队伍负责，以保证施测的进度和质量。
（三）城市地形图补测、补绘信息收集子系统
　　1、收集城市勘测部门已完成的地形修测图。
　　2、收集房地产测绘部门已完成测量的房屋地形竣工图。
　　3、收集发展用户工程设计测量成果图。
　　作为管网系统载体的基本地形图是保证供水管网质量的重要前提，特别是在当前城市基础测绘严重滞后的情况下，我们抓紧这项工作，收集以上三种图，由公司勘测队结合各项工作的实际需要完成了大量的图形编绘工作。
　　（四）管网图形的校核、订正、补测、补绘子系统
　　对于长期以来形成的历史疑点，由管网维护、抢修及管理部门组织专业队伍，坚持不懈地利用管道维护、抢修及市政配合工程等各种机会对管网的各项技术参数进行校核、测定及订正。各管网图形使用部门在工作中发现管网图上的疑点，可填写图形修改通知单（见附表1），交管网管理部门，组织专门人员进行勘定、修正。
　　（五）图形修编计算机管理子系统
　　利用计算机技术对竣工图等相关资料、数据进行存储、处理并及时将其中地物、地貌、附属设施信息补绘在相应的管网基本图形上，供水管道按规格管径大小分别逐项修编各种比例的基本图形。要求如附表2
　　（六）制度管理子系统
　　为了保证系统的健康运作，必须认真总结实践中的经验、教训，摸索科学的管理模式及可操作性强的程序、制度。先后制定了《管网管理制度》、《供水管道基本建设工程管理制度》、《供水管网基本图形动态管理规定》等制度、规定，以保证系统的正常运作。
　　（七）人才培训子系统
　　与教育部门联合办学，从实际出发，以实践为主、理论为辅，以管网详查工作为教学环境，着力培养管网基础管理工作一线的技术业务骨干。
　　管网基本图形作为企业的重大业务技术成果之一，有其巨大的使用价值，不仅为企业所必需，而且也担负着重大的社会责任，供水管网基本图形动态管理系统的运作需要大量人、财、物的投入，涉及到管网规划、管道设计、施工、监理、运行、调度、维护等各个生产、建设、管理部门。笔者认为，应当将各类管道工程竣工资料返回率作为衡量供水企业管网管理水平的重要指标，并遵循市场经济规律，利用经济制约手段来开展管网基础资料管理工作，这些问题还需在今后工作中不断地摸索和实践，不断完善管网基本图形动态管理系统的运行机制。

四、管网基本图形专业化管理发展要求

　　在完善运行机制的同时，还应强化供水管网基本图形的专业化管理。其技术发展要求主要有以下几个方面：
　　（一）重要管线点的三维坐标定位
　　要制作规范标准的地下管网图必须对重要管线点进行三维坐标测设定位。武汉水司原来的供水管线是采用相对位置定位的，即采用现场参照物进行三角交叉（栓点）定位，由于供水管道埋设后使用时间一般都很长，一旦地面的建筑物（参照物）发生变化，地下管线定位就失去依据，造成错位情况。如果将管线点进行三维坐标定位，不论地面上发生何种变化，例如修建道路覆盖了管道阀门、建筑物拆迁、战争、洪涝灾害或地震等情况，均可利用三维坐标定位的管网基本图形，迅速查找到地下管线。武汉水司勘测队已采用全球卫星定位系统（GPS）建立了武汉供水管线首级控制网，并对DN600mm以上的阀门进行了三维坐标定位。今后还需测设DN100mm以上的管线点，不断完善管线控制网。
　　（二）供水管网图形矢量化处理
　　计算机中的管网图形显示有光栅和矢量二种方式。光栅格式是以像素点的排列来表达图像，矢量格式是以基本几何图形单位（如直线、弧线、圆、矩形等）来表达图形。光栅图像和矢量图形的最大区别在于，矢量格式的图形在计算机中通过一定技术处理容易识别图中的图素（如自动识别并统计管网图中的阀门符号），按图素的属性还可分层存贮，各层次可以用不同的颜色来表示。管网图扫描进入计算机中，以光栅图像格式存在，将光栅图像转换成矢量图形，称之为图形矢量化。武汉水司的供水管网基本图形动态管理系统在构建初期，因管网图的准确度和精度都很差，如果一次性处理成矢量图形，系统性能价格比不高，故先将管网图形扫描成光栅图像，利用计算机的性能和优势对管网图进行有效的管理和控制，当时把工作重点和力量主要放在管网资料的整理、普查、详查和管线勘测上，通过几年坚持不懈的努力，才形成了一套完整、准确、现势性较强的管网详图。随着GIS技术的发展和武汉水司供水管网综合管理信息系统的需要，完全有必要将现有的供水管网基本图形进行矢量化处理。近期，武汉水司管网管理部开始对管网图形矢量化处理，由于目前供水管网GIS还没有形成统一的行业标准，针对计算机系统中常用字体不能与现行的国家标准《地形图图式》相对应等系列问题，武汉水司在图形矢量化成图的初级阶段，制定了《武汉市供水管网基本图形矢量化数字处理技术要求》，其中管网图形数据分层见附表3。标准图见附图4
　　（三）管网图形的修编
　　随着城市建设的发展，管网基本图形在不断地发生变化，需要根据工程竣工图等信息反馈资料，不断修改管网基本图形，需要有结合给水专业特点和管网具体情况的高效率修改管网图形的计算机软件。该专用软件应包含有通用的地形图图式和专业用的供水管道图例等图形调用库，还应具备当修改了管网详图（1:500），其它比例的图由计算机自动完成修改等功能（也称图库联动修改）。现在武汉水司的供水管网基本图形的修编采用的是华中科技大学的EDIS 和AUTO CAD等通用软件，今后还需引进、开发一些专业应用软件。
　　（四）管网图形浏览与图库管理
　　武汉水司供水管网基本图形动态管理系统中现有3000多张管网详图，要在计算机中快速查找到所需的图形，需建立分类检索、图形浏览功能的图形管理数据库，建立总图与详图以及图块与图块之间的拓扑结构关系，既可按道路名称、单位名称、图号等地理位置进行文字模糊查询，又可按地理位置空间从管网总图浏览到管网详图。
　　（五）数字测图内外业一体化
　　外业数据采集、数据处理、自动绘制成数字图形的连续过程，称为数字测图内外业一体化。这一技术应用到供水管网图的测绘工作中，还应包含外业测量与现状基本管网图现场结合等方面内容，即外业测图时能现场调用内业已有的管网基本图形，在此基础上进行修测，直接成为数字图，以提高工作效率，不断提高管网基本图形系统的精度与质量。
　　（六）管网多功能图形的分解与叠合
　　根据自来水行业在管网管理上分工明细的特点，需以供水管网基本图形为基础，制作阀门管理、消防管理、工况分析、管网调度等多功能的专业图形，并分别由各专业部门适时维护管理。与此同时，还需采用计算机技术将各专业图形信息综合起来，供决策部门查询和使用，例如管网中阀门启闭情况的查询、用户用水量的查询、管网压力的调查等。
　　（七）竣工图库的连接
　　管网基本图形表达了地下供水管线的平面空间位置信息，在设计及其他部门，时常还要对已埋设的地下管道的节点作详细查询，以了解管道节点、配件组装等情况，这就需要建立管道工程竣工图管理数据库，建立基本图形与竣工图库的连接关系，在计算机上查询基本图形的同时，可便捷地调用竣工图阅览管道安装详细情况。

五、管网基本图形的加密与保护

　　管网基本图形是武汉水司的一笔重要财富，必须对其进行妥善保护，以免流失。管网基本图形属档案中的“秘密”级资料，原来的供水管网基本图形主要以纸图形式存在，对此武汉水司已形成了一套严密的机制。而计算机管网基本图形是近年来产生的新生事物，急需针对今后各部门使用的具体情况，制定保密制度。按“秘密”级档案工作的基本要求，设置计算机上的使用权限和级别。目前，管网基本图形系统在武汉水司管网管理部的计算机局域网上已按使用人员、图形编辑人员和系统管理人员三个级别设置了计算机操作口令和使用权限。
　　管网综合管理信息系统今后将在武汉水司各部门广泛使用，由于计算机图形数据具有易于拷贝、复制、修改等特点，容易造成管网基本图形的流失和版权的侵犯，因此必须对计算机管网图形进行加密处理。计算机中心正在进行此项研制工作。管网基本图形在管网管理部的计算机中已进行了加密处理，以图形特殊格式压缩存贮在硬盘和光盘上。一般情况下，需要特定软件才能将其打开并转换成通用图形格式（dxf），图形在计算机中转出与收回的日常工作由系统管理员负责。
　　目前，计算机管网基本图形的底图（计算机底图）保存在武汉水司管网管理部，以此为底版绘制出的透明纸图将晒制成蓝图（纸图）分发到公司各部门使用，底版图在计算机中的图形分辨率为300线(dpi)。由于使用范围广，被盗流失的可能性大。只有严格限制300线的底版图的流通，才能有效保证图形数据的安全。按档案管理要求，管网管理部每年备份完整的一套基本管网图形光盘交公司档案馆保存。

六、管网基本图形管理队伍的构建

　　管网基本图形管理是一项新兴的事业，必须造就一批具有进取和奉献精神的管理人员和队伍。这支队伍是实现管网基本图形进入专业化管理的重要依靠力量，他们的素质如何，在很大程度上决定管网基本图形动态管理系统运作的成败。因此，要不断提高整个员工队伍的政治、科学文化和业务技术素质，使他们成为有理想、有道德、有文化、有纪律的劳动者。作为供水管网基本图形动态管理系统，更需要造就一批能够掌握和熟练操作先进测量技术及仪器的中、高级技术工人；造就一批既懂管网图形专业知识、又会操作计算机的图形修编人员；造就一批能够将计算机技术应用到供水管网管理实际工作中的技术人员；造就一批熟悉管网业务、会经营、勇于开拓、善于决策的管理干部。
　　管网基本图形动态管理系统在构建阶段投入了大量的人、财、物，参加人数多且人员流动性大。在该系统转入正常运作阶段后，应调整和稳定队伍，设立专门岗位，教育他们爱岗敬业。为了调动员工的工作积极性，武汉水司管网管理部已开始对从事管网基本图形管理岗位的人员实行月度奖金考核的办法，根据员工现任岗位职称、职务和德、能、勤、绩等方面情况综合考核。在管网管理部图形室还对图形修编人员的月工作任务实行计量考核，并与工作能力、工作实绩直接挂钩；为了充分发挥员工在管网动态管理中的主观能动性，加强他们的责任感，参照勘察设计工作按区域分片成立设计小组的做法，图形室里也开始推行图形修编人员分片负责的办法，具体划分成汉口东片、汉口西片、汉阳片和武昌片。各片人员负责将返回来的竣工资料及时修编到各种比例的基本管网图上，各片人员负责与设计小组联系，及时了解和跟踪较大管道工程（DN≥300mm）施工图设计、施工等信息和进展情况，并对管网发展新区域及时增补新的有坐标控制的1：500管网基本图。图形室要求图形修编负责人要清楚本片管网基本图形动态修编情况，还要根据图纸修改通知单或有关人员通过管网详查采集的资料，进行图形修编，不断解决管网基本图形中存在疑难问题。
　　为了提高队伍成员的专业技术素质，发挥他们的创造才能，除要求他们完成日常工作外，还要进行管网基本图形动态管理系统中的各项技术课题研究。例如，管网图形方面的课题有：管网数字化总图的制作标准、管网详图的矢量化技术要求、管网图形修编计算机操作程序等；图形测绘方面的课题有：管网基本图形的数字平板测图要求、采用经纬仪测数字图形的工艺程序、全球定位（GPS）系统操作手册，计算机图形按比例缩放技术等。对于这些课题，都值得深入钻研，每个成员还应有侧重面，培养各自的专业技术特长，成为管网基本图形动态管理系统中的技术业务骨干。

七、进一步加强管网基本图形动态管理系统的建设

　　现势性是管网基本图形在生产部门中得到认可并广泛应用的根本原因。图纸上的地物、地貌、管线只有随着城市建设的不断发展而不断更新，才能保持其自身价值，具有生命及活力。
　　管网基本图形动态管理系统由工程竣工资料信息反馈、城市地形图补测补绘信息收集、管网节点三维坐标数据测设、管网技术参数的校核测定、管网图形的补测补绘及校核、管网图形计算机修编等7个子系统组成。它覆盖了基本管网图形变化的各个环节及要素。目前管网管理部已初步形成责权清晰、分工明确、通力协作、监督制约等机制。管网图的修改变换只有通过该系统所包含的各个子系统的高效动作才能保证其统一、高效。通过近两年来的实际运作表明:该系统是科学合理的，只有在此基础上不断加以完善，才能使其健康发展。

2000年9月10日

附表1　　　

附表2

注:“√”表示该栏对应比例的管网基本图需要修编。

附表3