城市照明地理信息系统的应用价值——常州城市照明地理信息系统开发实践(二)
2007-02-10
作者：admin
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摘要： 以常州为例，阐述城市照明地理信息系统开发的初步成效和应用价值。
蔡健臣 邵志山
常州市城市照明管理处 (213022)
摘 要 以常州为例，阐述城市照明地理信息系统开发的初步成效和应用价值。
关键词 照明 地理信息系统 开发 应用
5、开发目标
系统的建成将会使常州市城市照明管理人员对路灯进行更有效的管理，同时还可以大大提高路灯管理工作效率，使路灯维护管理工作更及时、更准确，从而节省大量的人力、物力和财力。完备的常州市城市照明地理信息管理系统具备以下功能：
(1)地形图库管理
地形图数据量很大，为了提高显示、查询的效率，采用分幅存放的方式，同时系统提供图库管理功能，实现分幅的拼接和跨图幅查询方式，使得物理上分幅存放的图形在逻辑上成为一个整体。系统除提供对点、线、区三种图元的空间数据和图形属性进行输入和编辑的功能外，最主要的是要实现地形图建库、对图库灵活的管理和方便的数据转换。
(2)数据输入编辑
系统提供丰富有力的路灯设施输入手段，构造网络拓扑关系，建立与路灯设施相关的属性数据库和提供图形属性编辑工具。
对于图形数据输入，系统有多种手段，如数字化仪输入、扫描矢量化、外业探测数据成果表直接转入、其他数据格式的转换、鼠标键盘手工录入等。
(3)城市照明设施管理
系统是通过一些有效的方法快速对目前路灯信息进行全面了解和详细分析，可以快速生成统计结果图，从而能够指导管理人员高效正确的进行管理和抉择。另外通过各种查询工具、量算工具、定位工具等方便地得到想要的资料和信息。同时，路灯线路维护管理子系统还负责挂接外部数据库，维护路灯线路的拓扑完整性和数据一致性。
裁剪输出：提供矩形裁剪、多边形裁剪、圆形裁剪、任意多边形裁剪，可自动添加图示，按一定比例输出；
量算：量算两点或多点间距离、折线长度以及矩形、圆形、任意多边形的周长和面积；
定位工具：对整个数据范围进行分级定位，提供区划、地名等多种方式的检索定位手段；
统计工具：针对某个区域、某类路灯设备进行各种方式的属性统计图，并将结果以直观的表格或统计图(如饼图)等形式打印出来；
查询工具：按照线路进行查询；划定区域位置查询；指定设备类型进行查询；构造检索条件查询；模糊查询；定制条件查询；
辅助数据：提供方便灵活的静态标注和动态标注方式对路灯线路和设备进行标注；
设备库管理：提供集中管理设备，包括设备的专业名称、设备的类型、设备的图形符号，允许用户对设备进行增加、删除、编辑等操作；
对象库管理：提供灯型库管理，光源库管理，灯基础库管理，灯罩库管理等；
多媒体管理：提供丰富的多媒体管理功能。可以为管理维修提供直观的参考资料。
(4)运行管理
与日常办公更紧密结合的运行管理主要是处理路灯运行过程中的日常工作，包括报修、维护台帐、维修记录、撞杆等实现无纸化办公，可以在月末或年终对该段时间出现的问题进行统计，而且还可以为今后采购材料提供有价值的参考，为今后的管理提供历史数据等。
(5)辅助分析
系统具有辅助决策的功能，在已有路灯运行线路上，完成模拟故障范围、寻找电源点、亮度，照度，眩光计算，为决策者准确制定方案提供科学的依据。
(6)WEB发布
通过建立WEB发布系统，用户可通过网页浏览器直接访问地理信息系统的主页，浏览图形，按类型、区域、条件查询设备的信息，实施特定设备搜索，查看路灯设施及其信息，并进行网上办公。这样在浏览器端不用安装任何附加软件，即可方便地浏览和管理系统。WEB发布系统界面见图九。
图九 路灯WEB发布主界面
(7)与监控系统的接口
提供与“三遥”监控(SCADA)系统的接口，查看路灯实时运行状态。功能界面见图十。
图十 “三遥”监控接口界面
6、初步成效和实际价值
到2005年7月，包含40km2路灯数据的网络系统投入试运行阶段，占全市路灯总量的20%。下一步，我们将利用电信光缆，与服务中心搭建10M数据专线，实现路灯GIS从建设局→路灯管理处→服务中心的三级网络系统的构建。预计，到2007年7月，整个系统全面建成，全市所有路灯设备数据录入完成。
目前，有条不紊地推进数据录入工作同时，狠抓系统应用。按照“抓应用、促发展、见效益”的指导方针，本着“以用立业”的原则，让系统真正发挥作用。为此，多次组织了GIS应用培训班，从GIS的基本概念、路灯GIS组成、数据内容、功能的操作，由浅入深，使业务部门熟练地掌握系统应用功能，使用到日常工作中。
这一系统的建成和运用，将是常州市路灯管理工作的一大飞跃，它的实际价值主要体现在以下几方面：
①资源共享落到实处
路灯运行网络数据虽由路灯管理部门输入并管理，但当其他部门进行基础设施施工时，通过城市地理信息综合管网系统查询，利用网络技术很快就能查到路灯管线的分布情况，同样，也可能很方便地了解燃气、供水等公共设施的分布情况，从而避免发生掘断、损坏路灯线路等事故。在路灯处管理大楼内，各个业务部门以及位于不同城区的服务中心也可通过各自的客户端直接对路灯设施进行查询和统计分析。
②工作程序简便快捷
当某一局部路灯设施新建或改建时，只要直接在地形图进行输入，计算机网络内的数据便得到了更新，与此同时路灯控制系统图也自动生成，用户便很快地了解路灯现状，减化了以往需要经过收集施工图、查对地形、绘制竣工图、修改路灯数据库、更新控制系统图、晒蓝图、综合统计、打印表格、下发到使用部门等多道工作流程。
路灯控制系统图的生成过程：当路灯数据录入或更新完成后，将显示范围设定为“配电设施”和“控制线路”，便可自动生成全市路灯网络控制系统图。在屏幕中心直观地显示出各个配电设施之间的上下级关系，同时屏幕下部统计出所有配电设施的数量和相关的属性信息。 详见图十一。
图十一 控制线路走向示意图
③数据更新周期缩短。当某一局部路灯设施改变以后，只要将变更部分的路灯数据准确输入系统，计算机网络内数据便统一得到更新，用户能迅速掌握路灯现状。
另外操作人员利用本系统输入路灯运行过程中的辅助信息，包括报修、维护台帐、维修记录、撞杆等，为实现无纸化办公打下基础，提高综合统计工作效率的同时，为今后采购材料提供有价值的参考，为管理提供数据分析的依据。图十二是关于路灯日常报修相关信息输入的界面示意图。
图十二 “路灯报修信息”输入示意图
④数据查询方便快捷。利用简单的空间查询及空间叠加操作，不同使用者可以在电脑屏幕上直接套叠城市的基本资料，如行政区域界线、地形图等，同时再配合相关资料，就可以很方便地知道城市路灯的现状分布和发展状况。
⑤服务水平有效提高。
管理人员运用地图区域的技术思想，按照服务中心配备的维护人员、车辆，划分责任区域，均衡工作量，制定最佳的出行路线。抢修人员利用智能化地理信息分析方法，迅速地查找出电话报修的故障点，做到快速响应，以最短的时间到达故障现场，提升抢修服务质量，降低失误率，减少车辆出行次数，节约燃油开支。从而大大提高路灯系统的自动化管理水平，促进业务规范化、程序化发展，降低成本，提高生产效率和社会服务水平，获取良好的社会效益和经济效益。
以下列举两个维护工作中典型应用案例：
典型案例一：群众报修编号为30961路灯不亮，具体位置不详。
I.抢修人员通过功能中输入：路灯编号=30961，见图十三；
图十三 “输入信号”示意图
II.系统根据条件快速检索出该套路灯位于娑罗家园小区内小游园西侧，同时在屏幕中定位，并在屏幕下部显示出该套路灯的控制箱编号、灯型。光源等信息，见图十四；
图十四 检索结果示意图
III.点击多媒体信息，便显示出该套路灯的灯型的照片和灯型结构图。见图十五。
图十五 灯型照片示意图
典型案例二：永宁北路箱式变压器出现故障，需要掌握该箱式变影响范围。
I.进入本系统，使用路名或配电设备库查找出永宁北路箱式变的地理位置后；
II.点击主菜单中“运行管理”模块中“模拟故障范围”；
III.系统会快速检索出由受该箱式变控制的所有路灯及其线路走向，并在屏幕上以黄色和绿色两种颜色交替闪烁，清晰直观。同时在屏幕下部统计出受该箱式变控制的永宁北路10m单挑灯、聚景苑小区入口7m单挑灯、聚景苑小区内庭院灯、永宁北楼小区庭院灯的灯型、光源，盏数、套数等信息。见图十六。
图十六 影响范围示意图
⑥路灯“盲区”“一目了然”。在“完善城市路灯建设，排查路灯“盲区”，“老小区综合整治””的工作中，GIS发挥了重要作用。打开路灯GIS，城市路灯分布一目了然，技术人员轻松直观地判别出盲区的大致区域，现场查看有了针对性，缩短了现场排查的工作周期，提高了工作效率，为“满意在路灯”的服务提供更有力的保障。
三、路灯GIS系统的深化应用和前景展望
1、深化应用和完善
在系统逐步完善、推广应用的同时，有些问题特别值得注意：
首先，建立GIS是一个“系统工程”。怎样建立一个长效机制来保证基础数据的及时更新，才是展现其真正价值的基本。一方面地形图数据是整个系统的基石，一旦更新滞后，整个系统的使用价值将大打折扣。路灯数据又是它的精脉，收集、整理与录入需要投入很大的人力和精力，只有保证其正确性、全面性和及时性，才能使系统永葆生命力。这就需要设立专门维护机构，配备具有高度责任心的人员，纳入日常管理。
其次，系统规范管理和安全保密工作需要高度重视。为科学、有效地管理系统，与其相关日常管理、台帐记录、设备维护、故障处理等管理工作均需制度化、规范化。为了做到安全保密，系统网络不能直接与外网联接，确保系统与外网的安全隔离，严禁未经允许私自携带外部存储设备在服务器或客户机上进行存取文件。城市电子地形图、路灯图形和属性数据、进入系统的密码等均属于保密范畴。常州市城市照明管理处已专门制定了《常州市地理信息系统管理制度》，对这一系统的日常管理工作做了详细规定，明确责任人，但是真正要把制度落到实处是一项长期而又艰巨的工作。
2、前景展望
(1)功能展望：GIS强大的空间分析功能和图形显示功能，为路灯设施数据管理和维护工作提供了有力的现代化手段。但是，还有许多不尽人意的地方，如设计绘图功能相对薄弱等，可通过与不同技术之间的融合来克服。随着GIS应用的深入研究，单一的GIS应用系统所存在的缺陷和不足将被逐步解决和弱化。融合各种技术手段，不管是与遥感遥测、卫星定位及仿真虚拟技术结合，抑或是在3S、4S的集成概念中，所体现的都是一种多个系统、多种技术集成的思想，这同时也将促进GIS的更深入应用。基于GIS系统为平台，走“城市规划、建设、管理和服务”的数字化道路，与路灯工程建设、12319热线服务、城市应急的联动系统结合应用，将成为今后路灯GIS的发展方向。
(2)应用展望：常州市城市照明GIS系统内容包括了道路、小区、广场等城市道路照明以及城市夜间景观照明信息。系统构架和数据结构都具有科学性、灵活性和可扩充性。在系统逐步完善发展的同时，已经为整个常州市城市照明的管理打下了良好的基础，建议以常州市城市照明GIS为基础，逐步扩展到整个城市照明范围，发挥其综合效能，避免重复建设，节约大量的开发投入。
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