燃气管网GIS数据标准研究

  摘要：为满足上海燃气（集团）燃气管网数据整合要求，本文在分析现有各平台数据存在格式不统一、内容不一致的基础上，从数据分类、存储格式、图层要求、符号要求、属性要求和标注要求共6个层面出发，研究制定了燃气管网的统一的GIS数据生产技术规范，实现了集团业务数据有效整合，为集团智慧燃气平台建设提供数据支撑。

        关键字：燃气管网；GIS数据；数据标准；智慧燃气

        0.引言

        为积极响应智慧燃气建设，上海燃气（集团）有限公司从2015年起已逐步推进业务整合，旨在基于现有信息化系统的基础上，复用和整合已有燃气管网核心数据资源，建立统一的智慧燃气GIS支撑平台。

        平台建设，数据先行。经过多年的信息化建设，燃气管网数据已日趋庞大，而由于各分公司都有各自的GIS平台，燃气管网数据整体存在数据格式不统一、数据内容不一致的问题，导致无法实现集团层面的数据有效整合。

        为解决上述问题，集团在2016年底至2018年初，多次牵头去各浦东、崇明、大众、市北、金山等分公司深入调研，召开全体技术骨干开展学术研讨会，结合集团要求及各自业务需求，制定了企业标准-上海燃气（集团）燃气GIS数据标准。

        该标准主要对数据类型划分、存储格式、数据分层、图形表达、属性字段及标注引线共6个方面做出了明确要求，旨在解决集团燃气数据整合问题，建立统一的GIS地理信息数据库，为智慧燃气GIS平台建设提供数据支撑。

        1.燃气GIS数据现状分析

        由于各平台建设初期的性和局限性，目前集团燃气管网数据存在以下缺陷：

        （1）数据格式不统一： 数据格式与各分公司用于数据生产的工具软件有较大关系，且燃气管网设施的图形关系较复杂，没有成熟的可借鉴的管线数据库标准，因此存在因CAD、ArcGIS以及第三方工具软件的差异带来的数据格式的不兼容。

        （2）数据内容不一致：由于各分公司的经营理念和管理模式不同，关注的管网数据的细节内容不尽相同，导致了实际的数据内容存在较大的差异，主要体现在管网图层的GIS数据分层、图形表达、属性字段以及信息承载的不一致上。

        因此，为解决上述缺陷，需建立规范统一的GIS数据标准，推进集团燃气数据整合，为智慧燃气建设打下坚实基础。

        2.燃气GIS数据标准制定原则

        为解决目前数据存在的客观问题，且需满足各分公司的实际业务需求，燃气GIS数据标准需遵循以下4个基本原则：

        （1）完整性：在对各公司燃气数据全面分析的基础上，形成涵盖燃气基础管网和设施日常管理对象的GIS数据定义。

        （2）规范性：数据描述规范，做到5个明确，即图形表示明确、类型明确、格式明确、数据项意义明确、取值范围明确。

        （3）可扩展性：在数据架构一致的基础上，允许个性化定义扩展，例如自定义编码格式、外挂属性自定义。

        （4）可操作性：数据项的选取应符合集团及各公司的日常管理的实际需求，数据维护项和实际管理内容对应。

        3.燃气GIS数据标准制定技术思路

        以国家相关标准规范为基准，参考燃气管网已有数据，首先明确燃气数据分类，再以每类数据特点及用户业务需求为前提，分别从存储格式、图层要求、符号要求、属性要求及标注要求等方面详细制定企业级燃气管网数据标准，搭建统一的燃气GIS数据标准框架体系。

        4.燃气GIS数据分类及内容

        燃气GIS数据按照用途分为：基础数据、专业数据及辅助数据。其中：

        （1）基础数据：为用户提供基础底图服务，包括：水系数据、交通数据、管线数据、境界与政区数据、地貌数据、植被与土质数据、地名数据[1][2]。

        （2）专业数据：指用户的核心业务数据，包括：管线数据、设施和管件数据、标注文本。

        （3）辅助数据：指用户的辅助业务数据，包括：管理中心、门站、站点、重要用户、调压箱、阀门井、表房、信息球、警示标志等。

        5.燃气GIS基础数据标准

        基础数据更新频率较低，建议采用缓存地图服务，格式为：PNG、JPEG、BMP、MIXED，可显著提高地图传输的速度[3]。

        地图服务包括：基础地图服务、地址匹配服务、遥感影像服务[4]。

        基础地图服务的数据标准符合《国家公共地理框架数据电子地图数据规范CH/Z9011-2011》[5]。

        6、燃气GIS辅助数据标准

        6.1存储格式

        辅助数据更新频率高，建议采用动态地图服务，格式为：MDB、GDB、SHP、DWG，具有更高的灵活性[3]。

        6.2图层要求

        辅助数据图层主要包括：

        管理中心：总公司（点）、管理中心（点）；门站：门站（点、面）；站点：站点（点、面）；重要用户：重要用户（点、面）、重要用户遮盖（面）；辅助设施：调压箱（点）、阀门井（点）、表房（点）、信息球（点）、警示标志（点）等。

        6.3符号要求

        应符合表1的规定。

        表1  符号要求[6]

        6.4属性要求

        辅助数据属性只需表达基本属性，主要包括：名称、所属公司、地址；

        7燃气GIS专业数据标准

        7.1燃气GIS管线数据标准

        7.1.1管线分类

        燃气管线一般可依据气质、压力级制、敷设方式、材质及运行状态进行分类，具体如下：

        （1）按气质的不同，分为天然气、液化气。

        （2）按压力级制的不同，分为次高压管线、中压A管线、中压B管线、低压管线[7]。

        （3）按敷设方式的不同，分为直埋管线、架空管线、穿越管线、桥管管线[8]。

        （4）按材质的不同，分为钢管、塑料管、铸铁管、绝缘管（镀锌管，也称白铁管）。

        （5）按状态的不同，分为运行、废除两类。

        7.1.2存储格式

        存储格式与6.1存储格式保持一致。

        7.1.3图层要求

        图层划分应明显区别不同类别管线，且不宜过多，因此，管线图层的划分满足：

        （1）管线按照气质、压力级制、管线敷设方式、运行状态来划分图层。

        （2）每一个运行管线图层均对应一个废除管线图层。

        举例：天然气次高压架空管线、废除管线等。

        7.1.4颜色要求

        颜色依据管线设计压力划分，应符合表2的规定。

        表2  颜色要求

        7.1.5线型要求

        线型取决于管线的敷设方式，应符合表3的规定。

        表3  线型要求

        7.1.6属性要求

        管线图层属性因管线的敷设方式不同而不同，属性分为通用属性和补充属性。

        废除管线图层的属性比运行管线图层多出废除日期、废除工程编号两个字段。

        通用属性，即指直埋管属性。补充属性指穿越、桥管、架空管线除包含直埋管属性外的特有属性。具体属性字段如下：

        （1）通用属性应包括：管线点点号、管线点平面坐标地面及管顶或管底高程、管线点类别及特征、管线材质、管径或横断面、特殊信息（如煤气的压力方式）、连接关系、埋设年代权属单位、管线点所在图幅编号、作业单位作业者作业日期[6]。

        （2）补充属性为除通用属性外的特殊属性，可在系统建设时依据需求进行调整。

        属性要求应整理成完整的数据字典，明确每个图层包含的字段名称，字段类型、是否为必填，说明项，说明项中详细列出取值范围等要求。

        7.1.7标注要求

        管线标注分为标注文本、标注引线两类。

        每个正常管线图层均对应一个管线标注文本图层。管线标注文本按管线压力级制不同，随层标注。

        所有运行管线、运行管线设施的标注引线合并为一个标注引线图层。

        管线标注仅标注管线距离，图上管线均以米（m）为单位。

        尺寸线标注样式应符合《燃气工程制图标准》[9]。

        7.2燃气GIS管件设施标准

        7.2.1设施管件分类

        设施：包括调压器、阀门、牺牲阳极、外加电流阴极保护、水井、立管、计量表。

        管件：包括弯管、异径接头（大小头）、三通、管帽、管塞、盲板、法兰、平承法兰、套筒、补偿器、钢塑转换、增湿器、绝缘设施。

        7.2.2存储格式

        存储格式与6.1存储格式保持一致。

        7.2.3图层要求

        设施管件图层划分原则：

        （1）每一个运行管线设施管件均有一个对应的点图层。

        （2）每一个运行管线设施管件均另对应一个相应的线图层，图形和该设施管件图例一致，走向和所在的管线方向一致。

        （3）每一个运行管线设施管件图层均对应一个废除管线设施管件图层。

        举例：阀门点、阀门线、废除阀门点、废除阀门线。

        7.2.4符号要求

        应符合表4的规定。

        表4  符号要求[6]

        7.2.5属性要求

        不同设施管件，属性各不相同，相比于管线属性，设施管件属性要复杂许多。

        属性分为通用属性和补充属性，通用属性指各类设施管件均包含的属性，补充属性指除通用属性外，各类管件设施特有的属性。

        废除设施管件属性比与其对应的运行设施管件属性多出废除日期、废除工程编号两个字段。

        通用属性至少包括：设施管件点点号、埋设年代权属单位、设施管件点所在图幅编号、作业单位、作业者、作业日期。

        数据字典具体要求可参照管线属性要求。

        7.2.6标注要求

        每个运行管线设施管件图层（点）均对应一个标注文本图层(点)，举例：阀门标注文本。

        所有废除管线设施管件图层合并为一个废除设施标注文本图层，举例：废除设施标注文本。

        设施管件标注内容应符合：设施管件材质缩写+口径+设施管件英文缩写[10]，其中：

        （1）ST表示钢管、CI表示铸铁管，PE表示塑料管。

        （2）口径用公称直径表示，单位统一采用毫米(mm)，可省略不写。

        （3）设施管件的英文缩写应符合表5的要求。

        此外，应用于管道材质转换的设施管件，采用转换前（转换后）材质标注；变径三通、异径接头需两个口径标注；弯管需在口径后加角度标注，角度用圆周的占比表示。

        表5  设施管件名称中英文对照表

        8、总结

        为响应智慧燃气建设的号召，提升燃气信息化管理水平，需积极推进智慧燃气GIS支撑平台的建设，而结合上海燃气（集团）已有燃气信息管理平台，发现各平台存在数据格式不统一、数据内容不一致的问题，难以实现数据自然整合。因此，本文以数据完整性、规范性、可扩展性及可操作性四大原则为前提，针对以上数据现状问题进行了充分调研、仔细梳理并深入研究，从数据分类、存储格式、图层划分、符号表达、属性要求以及文本标注6个方面详细阐述了数据整合要求，制定了统一的燃气管网GIS数据标准，为实施GIS平台整合提供数据支撑，有效推进智慧燃气建设。

        参考文献：

        [1]中国测绘科学研究院等.基础地理信息标准数据基本规定GB 21139-2007 [S].北京:中国标准出版社,2007.

        [2]陈建光,吴洪举.城市规划建设与管理信息系统信息规范标准化探讨[J].北京测绘,2000年04期.

        [3]武汉市国土资源和规划信息中心等.城市政务电子地图技术规范CH/T4019-2016[S].北京,2017.

        [4]国家测绘地理信息局.国家公共地理框架数据电子地图数据规范CH/Z9011-2011[S].北京,2011

        [5]国家测绘局测绘标准化研究所,西安地图出版社.地图印刷规范GB/T14511-2008[S].北京:中国标准出版社,2008．

        [6]上海市测绘院.地下管线测绘规范DGTJ08-85-2010[S].上海,2010.

        [7]上海燃气工程设计研究有限公司（原上海燃气设计院）.DGJ08-10-2004、J10472-2004  城市煤气、天然气管道工程技术规程[S].上海,2005.

        [8]陈伟清.城市地下管线敷设中存在的问题与对策[J].北京测绘,1999年01期.

        [9]中国市政工程华北设计研究总院.燃气工程制图标准CJJ T 130-2009[S].北京,2009.

        [10]中国国家标准化管理委员会等.燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统 第2部分：管件 GB 15558.2-2005[S].北京,2005.

        作者简介：陈宏玉（1986-），女，江苏盐城，硕士，中级工程师，从事工程测量和地理信息系统方面的工作。