一、必要性及可行性
必要性：
鄭州市燃氣管網地下設施從1985年開始敷設至今，已有十六年的時間。據最新資料統計，截止2001年初，，已敷設長輸管線76KM，市區中壓管道5601LM，庭院管道1360KM，門站兩個，干式儲氣柜3個(儲氣能力20萬立方米)，年供氣量8500萬立方米，日最大供氣量60萬立方米，供氣面積覆蓋150Km2，民用戶38萬戶，公福戶860戶，工業用戶38戶。以往對這些信息的保存、調用，均以圖紙檔案的方式。隨著管網建設規模的不斷擴大及時間的流逝，資料越積越多，許多管線需要維修、維護，同一管線由于改造變更會出現多份資料，從而給管理帶來困難。隨著計算機應用技術的不斷發展，對地下管網設施信息的保存、調用，目前已發展到“智能’’化的程度。基于計算機地理信息系統技術，可高效、快速、準確的調出所需要的管網信息，并具有分析功能，為燃氣管網的規劃、維修、搶險提供了方便、快捷的手段。地理信息系統的開發，是行業發展、邁向高效管理的必由之路。國外發達國家的發展證實了這一點。結合公司已建和在建的CAD設計系統，計算機調度系統，用戶服務系統以及內部網辦公自動化系統，開發天然氣輸配管網地理信息系統是十分必要的。
可行性：
目前，國內流行的地理信息開發軟件有Maplnfo，ArcView，MAPGIS，GeoStar等。比較這些軟件開發平臺，ArcView適用于較大的地理信息系統，它是由美國ESRI公司研制的aRC／INFO平臺系列產品，是GIS技術的先驅，適用于各種尺度應用系統的開發，尤其是較大的系統多采用該穩定的開發平臺。 其它系統則用于開發較小型的地理信息系統、桌面制圖及管理系統。
經考察，分析如下：
1．地理信息系統的開發，屬于計算機領域的應用開發，能否成功，取決于開發人員對應用軟件的熟悉程度。基于平臺的開發工作，是一種高級語言的開發，系統提供了大量的基本工具庫，經過短期學習和培訓，能夠較快的掌握平臺，具備基本的應用能力。
2．地理信息系統的開發，需要有燃氣行業地下管網的知識、資料，公司有這方面的優勢。
綜上所述，開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統是可行的。
二、系統設計原則
為使地理信息系統的實施滿足公司現階段的需要，并使之成為鄭州市綜合地理信息的一部分，另外考慮在系統內容及功能方面進一步拓展的需要，系統設計應遵循以下原則：
1．標準化原則：系統數據的分類編碼應嚴格遵循現有的國家標準、行業標準，除此之外，還應制定適合鄭州市特點的具有區域推廣應用價值的地方標準。
2．完備性原則：數據庫中存儲的圖形及屬性等信息，應能滿足系統的正常運行和用戶日常工作的需求。系統具有的功能應當完成系統總體方案定義的全部功能，并提供友好的用戶界面。
3．可靠性的原則：一是數據可靠性，圖形信息和屬性數據準確可靠，并可及時補充、更新和備份已變動的數據。二是系統的可靠性，系統無故障率須達到用戶的管理要求，并具備良好的安全保密措施。
此外，系統還考慮到數據的兼容性及技術先進性等原則。
三、系統開發硬件環境
系統開發硬件環境建設原則是：依托公司現有的或即將建設的網絡環境及設備基礎，增加具有適合地理信息系統開發的圖形工作站，可進行數據共享的網管地理信息服務器。
四、系統軟件
系統采用windows NT或(windows 2000)操作系統。
GIS軟件的選擇：經考察國內已建成的天然氣管網地理信息系統，大多采用國外的GIS軟件。國內自行研制的GIS軟件，雖經幾年發展有了相當的基礎，但在功能的穩定性和二次開發上與國外軟件尚存在距離。
軟件性能 ARC/INFO MGE MAPINFO GENMAP SICAD ERDAS IDRISI 制造廠家 ESRI美國 Intergraph 美國 Map-INFO 美國 Gensys 澳大利亞 Siemens 德國 ERDAS 美國 Clark University 美國 操作系統 UNIX √ √ √ √ √ √ × Windows NT √ √ × × × √ × Windows √ √ √ × √ √ √ DOS √ × × × × × √ 數據結構 基本數據結構 矢量 矢量 矢量 矢量 矢量 柵格 柵格 矢量-柵格 √ √ √ × √ √ √ 柵格-矢量 √ √ × √ √ √ √ 數據庫管理系統 內部數據庫 √ √ × × √ × × Access × √ √ √ × × Infomix √ √ √ √ √ × × Oracle √ √ √ √ √ × × Sybase √ √ √ √ √ × × OODBMS √ √ × × × × Dbase √ √ √ √ √ × √ Foxbase √ √ × × × × INFO √ √ × × × √ × 圖像處理功能 √ √ × √ × √ √ DEM模型及分析 √ √ × √ × √ √ 遙感 × √ × × × √ ×
經調研分析，專業軟件采用美國ESRI公司的ARC／INFO系列產品。理由如下：
1．ESRI公司于20世紀70年代開始研制GIS軟件產品，是公認的GIS軟件鼻祖，現仍是GIS軟件的領頭羊。產品系列全，穩定性好。
2．ARC／INFO系列產品不僅具有強大的空間數據管理功能，而且其分析功能是其它GIS軟件所無法比擬的。尤其是網絡分析功能十分強大，這一功能在管網故障分析中是不可或缺的，它對系統的深層次開發具有重要意義。
3．在數據兼容方面具有優勢。由于系統采用數據開放功能，可直接讀取關系數據庫文件，可無須轉換直接讀取AUTOCAD圖形文件。目前，設計室采用的AUTOCAD設計圖紙，本系統可直接引用。
4．鄭州市規劃局及鄭州市房地產局所建的市區1：1000和1：500電子地圖均采用ARC／INFO系統，為以后使用大比例尺圖提供可能。
五、系統前期的預研
天然氣管網地理信息系統是一個較為復雜的圖形和數據庫相結合的系統。系統基礎信息資料的規范化采集輸入以及日后的系統維護是本項目的難點所在。應該本著“統一規劃，分步實施”，邊建設邊應用，有投入有效益的原則，既要為公司節約項目開發資金，又要建立起穩定可靠，切實可用的天然氣管網地理信息系統。任何急功近利，急于求成，幻想一步到位的開發思想，都是不切實際的。這樣做的結果，必將給本項目留下后患，給公司造成損失。
采用前期預研的方法，充分利用當地的技術優勢和力量，可避免走彎路，減少系統開發后續服務的費用。
地理信息系統的最大特點之一是：基礎地理信息采集數據量 大，信息的現勢性強。應充分利用眾多相關的鄭州市地理信息基礎數據，并考慮逐年更新、充分利用這些資源的便利性，有利于開發后的信息數據維護、城市管網規劃。避免因到非專業部門獲，取數據由于格式不統一而造成的大量問題。
預研步驟：
利用ArcView系統在鄭州市1：1000的電子地圖上進行項目預研。預研的內容有：
1．將鄭州市天然氣主干管網1：1000的地理信息輸入系統。
2．建立系統的信息采集、資料管理、輔助設計、信息分析等功能。
3. 通過預研，系統應基本具備的功能有：
(1)查詢(包括：按地段、按型號、按類型等)
(2)分析(包括：管網故障影響地域等)
(3)統計(基于地圖數據的統計，如：管段長度、閥門總數等)
(4)編輯(包括：基本圖形要素<點、線、面、圓、矩形、多邊形等))的增、刪、．改的編輯。并能記錄權限，若無權，則
禁止修改。
(5)屬性數據的修改
(6) 圖形表格輸出
另外，還應熟悉圖層迭加、測量、視窗變換、數據維護更新、備份，圖例顯示、修改、編輯、立體圖形顯示等功能。
六、系統數據體系
圖形數據層次的設計應兼顧通用性和方便實用的原則，分為基礎地理信息數據、專業應用數據。
基礎地理信息數據：含道路層(街區層：主干道、次干及支路)、單位、鐵路、水系層、建筑物層、其他市政管線層(預留)等。
專業數據層：含主干管層、支管層、專用結點(水井、閥門等)層、用戶層、注記層等。
1．圖形數據
基于1：1000電子地圖上的內容：長輸管線、干管、分配管竣工圖、庭院管網竣工圖、單體圖竣工圖(閥門、三通、跳出、彎頭、閥井、門站、儲配站、區域調壓站、庭院調壓器、工業用戶、大型公福用戶、大中型居民住宅小區)。
高中低壓管線、閥門及單體圖、主要管件、調壓站、儲配站、輔助信息圖等。
2．屬性數據(管網設施及設備屬性信息)：
(1)管線屬性：
管線編號、圖號、所屬配氣站號、燃氣類別、管線類別(高壓／中壓低壓／干管／分配管／庭院管)、 起點(坐標)地址、起點埋深、止點(坐標)地址、止點埋深、敷設年月、實用性質、長度、 壓力等級、管徑、管壁厚度、材質、管內壁粗糙度、防腐層種類、資產原值、建設資金來源、驗收單位或人(編號或名稱)、驗收資料編號、施工單位編號、維修單位編號、竣工圖號、管理(管養)單位編號、使用日期、巡檢周期、維修周期、使用年限、限極保護站號、 理論供氣負荷量、實際供氣負荷量、剩余供氣負荷量、維修記錄表格
(2)調壓站屬性：
編號、圖號、平面圖號、負責人、管轄供氣區域名稱、設計流量、當前實際負荷量、剩余負荷量、工藝圖、資產原值、施工單位、監理單位、驗收單位(人)、驗收日期、驗收資料編號、工程質量級別、竣工圖編號、檔案編號、啟用日期、維修記錄表格
(3)閥門屬性：
編號、圖號、輸出管線編號、輸入管線編號、維修單位(編號，人員)、相關小圖圖名、啟用年月、使用年限、巡檢周期、小維修周期，中修周期、大修周期、閥門類型、規格型號、生產廠家、出廠編號、出廠日期、重量、材質、開旋向、出廠資料檔案編號、流體力學特性、流速與壓損特性表、維修記錄表格
(4)閥井屬性：
編號、圖號、輸出管線編號、輸入管線編號、維修單位(編號，人員)、相關小圖圖名、啟用年月、使用年限、巡檢周期、小維修周期；中修周期、大修周期、維修記錄表格
(5)壓力表屬性：
編號、圖號、調壓表類型、規格型號、生產廠家、出廠編號、啟用日期、精度等級、量程、鑒定周期、鑒定類別、安裝地址(編號，名稱)、啟用日期、使用年限、上次鑒定日期、維修記錄表格、測量對象名稱及編號、相關小圖圖名
(6)接管點屬性：(變徑點，接管點，跳出點)
編號、圖號、輸出管線編號、輸入管線編號、輸入管徑、輸出管徑、相關小圖圖名、描述
(7)調壓器屬性：
編號、圖號、生產廠家、規格型號、出廠編號、出廠日期、啟用年月、使用年限、輸出管線編號、輸入管線編號、維修單位(編號，人員)、相關小圖圖名、巡檢周期、小維修周期、中修周期、大修周期、維修記錄表格、出廠資料檔案編號
(8)陰極保護站屬性
編號、保護管網狀況、保護面積、保護年限、陽極井深、陽極材料及尺寸、回路電阻、保護電位、維修記錄
(9)RTU站屬性：
a．RTU：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
b．無線電臺：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
c．天線：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員，維修記錄表格、竣工資料檔案號
d．地線系統：
編號、接地電阻值、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
e．交流電源：
編號、供電系統圖編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄表格、竣工資料檔案號
f．變送器：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、精度等級、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
(10)門站屬性：
編號、工藝平面圖號、進站設計壓力、出站設計壓力、最大設計瞬時小時流量、最小設計瞬時小時流量、平均供氣能力(日、月、年)、竣工站區平面圖號、供電系統圖號、供水系統圖號、供暖系統圖號、啟用日期、施工單位、工程總造價、驗收單位、工程建設責任人、竣工檔案編號
(11)儲備站屬性：
編號、工藝平面圖號、進站設計壓力、出站設計壓力、最大設計瞬時小時供氣能力、最小設計瞬時小時供氣能力、最大平均儲氣量、竣工站區平面圖號、供電系統圖號、供水系統圖號、供暖系統圖號、啟用日期、施工單位、工程總造價、驗收單位、工程建設責任人、竣工檔案編號
壓縮機屬性：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、總功率、進口壓力、出口最大工作壓力、每分鐘壓縮排氣量、大修周期、運行負責人、維修負責人、維修記錄表格、啟用日期、使用年限、安裝單位、總造價、驗收單位、竣工檔案編號
儲氣柜屬性：
編號、最大平均儲氣量、活塞最大行程、活塞最大上升速度、工作壓力、密封油最大安全維持時間、倒柜周期、總造價、運行負責人、維修負責人、維修記錄表格、啟用日期、使用年限、設計單位、施工單位、竣工檔案編號
(12)居民樓天然氣用戶屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、居民天然氣用戶數、點火日期、維修人員、抄表員、灶具總容量、熱水器總容量、壁掛爐總容量、其他燃氣具總容量
(13)工業用戶屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、設計流量、點火日期、維修人員、抄表員
流量表屬性：
生產廠家、規格型號、出廠編號、精度等級、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、鑒定周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
(14)公福用戶屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、設計流量、點火日期、維修人員、抄表員
流量表屬性：
生產廠家、規格型號、出廠編號、精度等級、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、鑒定周期、維修單位、維修人員、維修記錄表格竣工資料檔案號
(15)住宅小區屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、住宅樓總數、居民天然氣用戶數、點火日期、維修人員、抄表員、灶具總容量、熱水器總容量、壁掛爐總容量、其他燃氣具總容量
在具有1：1000鄭州市地圖基礎數據的基礎上，對1：1000 市區圖的管網分布進行布丁式方法錄入。
七、系統主要功能
根據系統要實現的功能及圖形分類原則，進行計算機編程模塊設計。主要分為：
(一)數據錄入模塊設計：其中包括干管錄入模塊；支管及入戶管錄入模塊；管網屬性資料錄入模塊。
(二)查詢模塊設計：其中包括管網圖形信息查詢模塊；管網屬性信息查詢模塊；
查詢功能：
1．實現圖數及數圖查詢。即可在圖形目標上進行查詢并將查詢結果以新圖表示，同時檢索出相應屬性庫；也可以根據屬性進行任意復雜程度的邏輯查詢，并將查詢結果以圖形方式表示。具體可分為：管線線狀信息查詢；檢修管網、閥門等特殊結點查詢；管線斷面信息查詢；參考點位圖查詢；指定點重新生成點位圖；圖元量算(指定區域內點數、指定管線長度、指定點間距等)。
2．管道資料查詢：可按口徑、壓力級別、影響范圍、故障類別、調壓器類型、維修日期、管齡和材質等進行查詢；
3. 閥門資料查詢：可按閥門編號、維修日期等進行查詢；
4．調壓器資料查詢：可按調壓器編號、類型、維修日期等進行查詢；
5．歷史資料查詢：可查詢改建前的管道、閥門、調壓器等資料；
6．規劃資料信息查詢：如規劃新的煤氣管網等。
7．地址匹配查詢：
用地址匹配功能，用戶能快速有效的獲得所需要的地圖。
8．預留：相關自來水、污水、電纜、電訊設施查詢；管網輸配實時信息查詢。
(三)日常工作管理模塊：其中包括文件資料管理模塊；系統維護管理模塊；
(四)分析模塊
管網圖形信息分析模塊提供以下功能：
1．圖層疊加分析功能。提供多種比例尺、多層次圖形選擇疊加。提供不同比例尺圖形的無級放大及在不同視野范圍內的自動顯示控制。
2．提供主要圖形信息的漫游功能；爆管處理：根據爆管點確定管位，氣體泄露量，確定關閥方案等。
3．閥門開關影響范圍分析。
4．管網跟蹤：當某一段泄露時能快速找到應關閉的閥門，準確找到應隔離的用戶，有助于隔離決策。
5．具有對現有圖形數據歸納分析的功能，為應急處理和調度起輔助決策作用。
6. 地圖測量
(五)輔助設計模塊：
該功能能通過AUTOCAD實現，開發輔助設計子系統技術具有管網的平面設計；管網縱斷面設計；常規設計工具；設計圖紙輸出；修改原設計及設計變更資料管理等功能；同時設計數據接口轉換程序，將CAD數據轉入ArcView系統。
(六)文字資料及表格管理功能：
系統實現對文字資料、表格數據、圖紙檔案的電子化管理。
(七)統計模塊：
管網屬性信息統計模塊提供以下功能：
基于地圖數據的統計。提供用戶日常工作中常用的統計功能。如：統計管網公里數、管段長度、閥門總數等。
(八)編輯模塊
基本圖形要素<點、線、面、圓、矩形、多邊形等))的增、刪、改的編輯。并能記錄權限，若無權，則禁止修改。
屬性數據的修改
不同圖層數據復制
圖形表格輸出
視窗變換
數據維護與更新
數據備份
(九)輸出模塊：
其中包括圖形輸出模塊；屬性信息統計分析報表輸出模塊。
八、信息輸入步驟
以覆蓋鄭州市38萬用戶的六個營業所為基礎，在1：1000的鄭州市電子地圖上準確的做出天然氣管網地理信息圖，并輸入相關屬性數據。本步驟完成后，可提供調度中心，搶險部門試用，提出修改完善意見，以建立完善的系統框架。
九、系統應用
本系統建成后，可成為天然氣管網建設、搶險、普查、預警等工作的有力助手。以下簡單力口以說明。
1、搶險
當接到險情通知后，調用本系統可迅速查明險情所在路段，利用系統選擇最短的搶險路徑，并確定閥門關斷方案，以迅速隔離險情。最短路徑問題，計算機可采用圖論中的Dijkstfa算法加以解決。
2、預警：
利用本系統數據庫所具有的功能組合，可將地下埋設的管道規定預警時限，在管道埋設到達一定年限時，自動提醒人們加以關注，防止因管道腐蝕、老化造成燃氣跑、漏、冒等危險，防患于未然。
3、巡線：
管線密布在市區，巡線工要不遺漏不重復地跑遍每一點并非易事。而利用計算機在地理信息圖上選擇描繪歐拉通路與哈密爾頓通路的方法，可以為巡線人員解決這一難題。
另外還有其它一些用途，鑒于文章篇幅，在此不一一列舉。
十、結束語
由于管網信息需每年變更，所以，應在年度管網普查、拆遷、規劃、維護中對計算機地理信息系統資料進行及時變更，以保證本系統建立后，切實發揮出它的作用。
以上為我們對開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統的粗淺認識，不當之處請指正。
必要性：
鄭州市燃氣管網地下設施從1985年開始敷設至今，已有十六年的時間。據最新資料統計，截止2001年初，，已敷設長輸管線76KM，市區中壓管道5601LM，庭院管道1360KM，門站兩個，干式儲氣柜3個(儲氣能力20萬立方米)，年供氣量8500萬立方米，日最大供氣量60萬立方米，供氣面積覆蓋150Km2，民用戶38萬戶，公福戶860戶，工業用戶38戶。以往對這些信息的保存、調用，均以圖紙檔案的方式。隨著管網建設規模的不斷擴大及時間的流逝，資料越積越多，許多管線需要維修、維護，同一管線由于改造變更會出現多份資料，從而給管理帶來困難。隨著計算機應用技術的不斷發展，對地下管網設施信息的保存、調用，目前已發展到“智能’’化的程度。基于計算機地理信息系統技術，可高效、快速、準確的調出所需要的管網信息，并具有分析功能，為燃氣管網的規劃、維修、搶險提供了方便、快捷的手段。地理信息系統的開發，是行業發展、邁向高效管理的必由之路。國外發達國家的發展證實了這一點。結合公司已建和在建的CAD設計系統，計算機調度系統，用戶服務系統以及內部網辦公自動化系統，開發天然氣輸配管網地理信息系統是十分必要的。
可行性：
目前，國內流行的地理信息開發軟件有Maplnfo，ArcView，MAPGIS，GeoStar等。比較這些軟件開發平臺，ArcView適用于較大的地理信息系統，它是由美國ESRI公司研制的aRC／INFO平臺系列產品，是GIS技術的先驅，適用于各種尺度應用系統的開發，尤其是較大的系統多采用該穩定的開發平臺。 其它系統則用于開發較小型的地理信息系統、桌面制圖及管理系統。
經考察，分析如下：
1．地理信息系統的開發，屬于計算機領域的應用開發，能否成功，取決于開發人員對應用軟件的熟悉程度。基于平臺的開發工作，是一種高級語言的開發，系統提供了大量的基本工具庫，經過短期學習和培訓，能夠較快的掌握平臺，具備基本的應用能力。
2．地理信息系統的開發，需要有燃氣行業地下管網的知識、資料，公司有這方面的優勢。
綜上所述，開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統是可行的。
二、系統設計原則
為使地理信息系統的實施滿足公司現階段的需要，并使之成為鄭州市綜合地理信息的一部分，另外考慮在系統內容及功能方面進一步拓展的需要，系統設計應遵循以下原則：
1．標準化原則：系統數據的分類編碼應嚴格遵循現有的國家標準、行業標準，除此之外，還應制定適合鄭州市特點的具有區域推廣應用價值的地方標準。
2．完備性原則：數據庫中存儲的圖形及屬性等信息，應能滿足系統的正常運行和用戶日常工作的需求。系統具有的功能應當完成系統總體方案定義的全部功能，并提供友好的用戶界面。
3．可靠性的原則：一是數據可靠性，圖形信息和屬性數據準確可靠，并可及時補充、更新和備份已變動的數據。二是系統的可靠性，系統無故障率須達到用戶的管理要求，并具備良好的安全保密措施。
此外，系統還考慮到數據的兼容性及技術先進性等原則。
三、系統開發硬件環境
系統開發硬件環境建設原則是：依托公司現有的或即將建設的網絡環境及設備基礎，增加具有適合地理信息系統開發的圖形工作站，可進行數據共享的網管地理信息服務器。
四、系統軟件
系統采用windows NT或(windows 2000)操作系統。
GIS軟件的選擇：經考察國內已建成的天然氣管網地理信息系統，大多采用國外的GIS軟件。國內自行研制的GIS軟件，雖經幾年發展有了相當的基礎，但在功能的穩定性和二次開發上與國外軟件尚存在距離。
軟件性能 ARC/INFO MGE MAPINFO GENMAP SICAD ERDAS IDRISI 制造廠家 ESRI美國 Intergraph 美國 Map-INFO 美國 Gensys 澳大利亞 Siemens 德國 ERDAS 美國 Clark University 美國 操作系統 UNIX √ √ √ √ √ √ × Windows NT √ √ × × × √ × Windows √ √ √ × √ √ √ DOS √ × × × × × √ 數據結構 基本數據結構 矢量 矢量 矢量 矢量 矢量 柵格 柵格 矢量-柵格 √ √ √ × √ √ √ 柵格-矢量 √ √ × √ √ √ √ 數據庫管理系統 內部數據庫 √ √ × × √ × × Access × √ √ √ × × Infomix √ √ √ √ √ × × Oracle √ √ √ √ √ × × Sybase √ √ √ √ √ × × OODBMS √ √ × × × × Dbase √ √ √ √ √ × √ Foxbase √ √ × × × × INFO √ √ × × × √ × 圖像處理功能 √ √ × √ × √ √ DEM模型及分析 √ √ × √ × √ √ 遙感 × √ × × × √ ×
經調研分析，專業軟件采用美國ESRI公司的ARC／INFO系列產品。理由如下：
1．ESRI公司于20世紀70年代開始研制GIS軟件產品，是公認的GIS軟件鼻祖，現仍是GIS軟件的領頭羊。產品系列全，穩定性好。
2．ARC／INFO系列產品不僅具有強大的空間數據管理功能，而且其分析功能是其它GIS軟件所無法比擬的。尤其是網絡分析功能十分強大，這一功能在管網故障分析中是不可或缺的，它對系統的深層次開發具有重要意義。
3．在數據兼容方面具有優勢。由于系統采用數據開放功能，可直接讀取關系數據庫文件，可無須轉換直接讀取AUTOCAD圖形文件。目前，設計室采用的AUTOCAD設計圖紙，本系統可直接引用。
4．鄭州市規劃局及鄭州市房地產局所建的市區1：1000和1：500電子地圖均采用ARC／INFO系統，為以后使用大比例尺圖提供可能。
五、系統前期的預研
天然氣管網地理信息系統是一個較為復雜的圖形和數據庫相結合的系統。系統基礎信息資料的規范化采集輸入以及日后的系統維護是本項目的難點所在。應該本著“統一規劃，分步實施”，邊建設邊應用，有投入有效益的原則，既要為公司節約項目開發資金，又要建立起穩定可靠，切實可用的天然氣管網地理信息系統。任何急功近利，急于求成，幻想一步到位的開發思想，都是不切實際的。這樣做的結果，必將給本項目留下后患，給公司造成損失。
采用前期預研的方法，充分利用當地的技術優勢和力量，可避免走彎路，減少系統開發后續服務的費用。
地理信息系統的最大特點之一是：基礎地理信息采集數據量 大，信息的現勢性強。應充分利用眾多相關的鄭州市地理信息基礎數據，并考慮逐年更新、充分利用這些資源的便利性，有利于開發后的信息數據維護、城市管網規劃。避免因到非專業部門獲，取數據由于格式不統一而造成的大量問題。
預研步驟：
利用ArcView系統在鄭州市1：1000的電子地圖上進行項目預研。預研的內容有：
1．將鄭州市天然氣主干管網1：1000的地理信息輸入系統。
2．建立系統的信息采集、資料管理、輔助設計、信息分析等功能。
3. 通過預研，系統應基本具備的功能有：
(1)查詢(包括：按地段、按型號、按類型等)
(2)分析(包括：管網故障影響地域等)
(3)統計(基于地圖數據的統計，如：管段長度、閥門總數等)
(4)編輯(包括：基本圖形要素<點、線、面、圓、矩形、多邊形等))的增、刪、．改的編輯。并能記錄權限，若無權，則
禁止修改。
(5)屬性數據的修改
(6) 圖形表格輸出
另外，還應熟悉圖層迭加、測量、視窗變換、數據維護更新、備份，圖例顯示、修改、編輯、立體圖形顯示等功能。
六、系統數據體系
圖形數據層次的設計應兼顧通用性和方便實用的原則，分為基礎地理信息數據、專業應用數據。
基礎地理信息數據：含道路層(街區層：主干道、次干及支路)、單位、鐵路、水系層、建筑物層、其他市政管線層(預留)等。
專業數據層：含主干管層、支管層、專用結點(水井、閥門等)層、用戶層、注記層等。
1．圖形數據
基于1：1000電子地圖上的內容：長輸管線、干管、分配管竣工圖、庭院管網竣工圖、單體圖竣工圖(閥門、三通、跳出、彎頭、閥井、門站、儲配站、區域調壓站、庭院調壓器、工業用戶、大型公福用戶、大中型居民住宅小區)。
高中低壓管線、閥門及單體圖、主要管件、調壓站、儲配站、輔助信息圖等。
2．屬性數據(管網設施及設備屬性信息)：
(1)管線屬性：
管線編號、圖號、所屬配氣站號、燃氣類別、管線類別(高壓／中壓低壓／干管／分配管／庭院管)、 起點(坐標)地址、起點埋深、止點(坐標)地址、止點埋深、敷設年月、實用性質、長度、 壓力等級、管徑、管壁厚度、材質、管內壁粗糙度、防腐層種類、資產原值、建設資金來源、驗收單位或人(編號或名稱)、驗收資料編號、施工單位編號、維修單位編號、竣工圖號、管理(管養)單位編號、使用日期、巡檢周期、維修周期、使用年限、限極保護站號、 理論供氣負荷量、實際供氣負荷量、剩余供氣負荷量、維修記錄表格
(2)調壓站屬性：
編號、圖號、平面圖號、負責人、管轄供氣區域名稱、設計流量、當前實際負荷量、剩余負荷量、工藝圖、資產原值、施工單位、監理單位、驗收單位(人)、驗收日期、驗收資料編號、工程質量級別、竣工圖編號、檔案編號、啟用日期、維修記錄表格
(3)閥門屬性：
編號、圖號、輸出管線編號、輸入管線編號、維修單位(編號，人員)、相關小圖圖名、啟用年月、使用年限、巡檢周期、小維修周期，中修周期、大修周期、閥門類型、規格型號、生產廠家、出廠編號、出廠日期、重量、材質、開旋向、出廠資料檔案編號、流體力學特性、流速與壓損特性表、維修記錄表格
(4)閥井屬性：
編號、圖號、輸出管線編號、輸入管線編號、維修單位(編號，人員)、相關小圖圖名、啟用年月、使用年限、巡檢周期、小維修周期；中修周期、大修周期、維修記錄表格
(5)壓力表屬性：
編號、圖號、調壓表類型、規格型號、生產廠家、出廠編號、啟用日期、精度等級、量程、鑒定周期、鑒定類別、安裝地址(編號，名稱)、啟用日期、使用年限、上次鑒定日期、維修記錄表格、測量對象名稱及編號、相關小圖圖名
(6)接管點屬性：(變徑點，接管點，跳出點)
編號、圖號、輸出管線編號、輸入管線編號、輸入管徑、輸出管徑、相關小圖圖名、描述
(7)調壓器屬性：
編號、圖號、生產廠家、規格型號、出廠編號、出廠日期、啟用年月、使用年限、輸出管線編號、輸入管線編號、維修單位(編號，人員)、相關小圖圖名、巡檢周期、小維修周期、中修周期、大修周期、維修記錄表格、出廠資料檔案編號
(8)陰極保護站屬性
編號、保護管網狀況、保護面積、保護年限、陽極井深、陽極材料及尺寸、回路電阻、保護電位、維修記錄
(9)RTU站屬性：
a．RTU：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
b．無線電臺：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
c．天線：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員，維修記錄表格、竣工資料檔案號
d．地線系統：
編號、接地電阻值、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
e．交流電源：
編號、供電系統圖編號、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄表格、竣工資料檔案號
f．變送器：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、精度等級、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、維修周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
(10)門站屬性：
編號、工藝平面圖號、進站設計壓力、出站設計壓力、最大設計瞬時小時流量、最小設計瞬時小時流量、平均供氣能力(日、月、年)、竣工站區平面圖號、供電系統圖號、供水系統圖號、供暖系統圖號、啟用日期、施工單位、工程總造價、驗收單位、工程建設責任人、竣工檔案編號
(11)儲備站屬性：
編號、工藝平面圖號、進站設計壓力、出站設計壓力、最大設計瞬時小時供氣能力、最小設計瞬時小時供氣能力、最大平均儲氣量、竣工站區平面圖號、供電系統圖號、供水系統圖號、供暖系統圖號、啟用日期、施工單位、工程總造價、驗收單位、工程建設責任人、竣工檔案編號
壓縮機屬性：
編號、生產廠家、規格型號、出廠編號、總功率、進口壓力、出口最大工作壓力、每分鐘壓縮排氣量、大修周期、運行負責人、維修負責人、維修記錄表格、啟用日期、使用年限、安裝單位、總造價、驗收單位、竣工檔案編號
儲氣柜屬性：
編號、最大平均儲氣量、活塞最大行程、活塞最大上升速度、工作壓力、密封油最大安全維持時間、倒柜周期、總造價、運行負責人、維修負責人、維修記錄表格、啟用日期、使用年限、設計單位、施工單位、竣工檔案編號
(12)居民樓天然氣用戶屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、居民天然氣用戶數、點火日期、維修人員、抄表員、灶具總容量、熱水器總容量、壁掛爐總容量、其他燃氣具總容量
(13)工業用戶屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、設計流量、點火日期、維修人員、抄表員
流量表屬性：
生產廠家、規格型號、出廠編號、精度等級、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、鑒定周期、維修單位、維修人員、維修記錄、竣工資料檔案號
(14)公福用戶屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、設計流量、點火日期、維修人員、抄表員
流量表屬性：
生產廠家、規格型號、出廠編號、精度等級、設備原值、啟用日期、使用年限、巡檢周期、鑒定周期、維修單位、維修人員、維修記錄表格竣工資料檔案號
(15)住宅小區屬性：
編號、竣工圖編號、產權單位、管轄天然氣營業所編號、供氣調壓器編號、住宅樓總數、居民天然氣用戶數、點火日期、維修人員、抄表員、灶具總容量、熱水器總容量、壁掛爐總容量、其他燃氣具總容量
在具有1：1000鄭州市地圖基礎數據的基礎上，對1：1000 市區圖的管網分布進行布丁式方法錄入。
七、系統主要功能
根據系統要實現的功能及圖形分類原則，進行計算機編程模塊設計。主要分為：
(一)數據錄入模塊設計：其中包括干管錄入模塊；支管及入戶管錄入模塊；管網屬性資料錄入模塊。
(二)查詢模塊設計：其中包括管網圖形信息查詢模塊；管網屬性信息查詢模塊；
查詢功能：
1．實現圖數及數圖查詢。即可在圖形目標上進行查詢并將查詢結果以新圖表示，同時檢索出相應屬性庫；也可以根據屬性進行任意復雜程度的邏輯查詢，并將查詢結果以圖形方式表示。具體可分為：管線線狀信息查詢；檢修管網、閥門等特殊結點查詢；管線斷面信息查詢；參考點位圖查詢；指定點重新生成點位圖；圖元量算(指定區域內點數、指定管線長度、指定點間距等)。
2．管道資料查詢：可按口徑、壓力級別、影響范圍、故障類別、調壓器類型、維修日期、管齡和材質等進行查詢；
3. 閥門資料查詢：可按閥門編號、維修日期等進行查詢；
4．調壓器資料查詢：可按調壓器編號、類型、維修日期等進行查詢；
5．歷史資料查詢：可查詢改建前的管道、閥門、調壓器等資料；
6．規劃資料信息查詢：如規劃新的煤氣管網等。
7．地址匹配查詢：
用地址匹配功能，用戶能快速有效的獲得所需要的地圖。
8．預留：相關自來水、污水、電纜、電訊設施查詢；管網輸配實時信息查詢。
(三)日常工作管理模塊：其中包括文件資料管理模塊；系統維護管理模塊；
(四)分析模塊
管網圖形信息分析模塊提供以下功能：
1．圖層疊加分析功能。提供多種比例尺、多層次圖形選擇疊加。提供不同比例尺圖形的無級放大及在不同視野范圍內的自動顯示控制。
2．提供主要圖形信息的漫游功能；爆管處理：根據爆管點確定管位，氣體泄露量，確定關閥方案等。
3．閥門開關影響范圍分析。
4．管網跟蹤：當某一段泄露時能快速找到應關閉的閥門，準確找到應隔離的用戶，有助于隔離決策。
5．具有對現有圖形數據歸納分析的功能，為應急處理和調度起輔助決策作用。
6. 地圖測量
(五)輔助設計模塊：
該功能能通過AUTOCAD實現，開發輔助設計子系統技術具有管網的平面設計；管網縱斷面設計；常規設計工具；設計圖紙輸出；修改原設計及設計變更資料管理等功能；同時設計數據接口轉換程序，將CAD數據轉入ArcView系統。
(六)文字資料及表格管理功能：
系統實現對文字資料、表格數據、圖紙檔案的電子化管理。
(七)統計模塊：
管網屬性信息統計模塊提供以下功能：
基于地圖數據的統計。提供用戶日常工作中常用的統計功能。如：統計管網公里數、管段長度、閥門總數等。
(八)編輯模塊
基本圖形要素<點、線、面、圓、矩形、多邊形等))的增、刪、改的編輯。并能記錄權限，若無權，則禁止修改。
屬性數據的修改
不同圖層數據復制
圖形表格輸出
視窗變換
數據維護與更新
數據備份
(九)輸出模塊：
其中包括圖形輸出模塊；屬性信息統計分析報表輸出模塊。
八、信息輸入步驟
以覆蓋鄭州市38萬用戶的六個營業所為基礎，在1：1000的鄭州市電子地圖上準確的做出天然氣管網地理信息圖，并輸入相關屬性數據。本步驟完成后，可提供調度中心，搶險部門試用，提出修改完善意見，以建立完善的系統框架。
九、系統應用
本系統建成后，可成為天然氣管網建設、搶險、普查、預警等工作的有力助手。以下簡單力口以說明。
1、搶險
當接到險情通知后，調用本系統可迅速查明險情所在路段，利用系統選擇最短的搶險路徑，并確定閥門關斷方案，以迅速隔離險情。最短路徑問題，計算機可采用圖論中的Dijkstfa算法加以解決。
2、預警：
利用本系統數據庫所具有的功能組合，可將地下埋設的管道規定預警時限，在管道埋設到達一定年限時，自動提醒人們加以關注，防止因管道腐蝕、老化造成燃氣跑、漏、冒等危險，防患于未然。
3、巡線：
管線密布在市區，巡線工要不遺漏不重復地跑遍每一點并非易事。而利用計算機在地理信息圖上選擇描繪歐拉通路與哈密爾頓通路的方法，可以為巡線人員解決這一難題。
另外還有其它一些用途，鑒于文章篇幅，在此不一一列舉。
十、結束語
由于管網信息需每年變更，所以，應在年度管網普查、拆遷、規劃、維護中對計算機地理信息系統資料進行及時變更，以保證本系統建立后，切實發揮出它的作用。
以上為我們對開發鄭州市天然氣輸配管網地理信息系統的粗淺認識，不當之處請指正。
