摘　要：利用GIS对管道安全运行进行管理，具有实用性强、操作简单、投资小、可靠性高、先进性强等优点，同时它具有集系统性、适用性、兼容性为一体的优势，可以便捷、可靠、安全地对管道沿线情况进行动态数据管理。数字化管网GIS系统是面向管网管理的庞大的信息系统，并且是基于GIS平台进行的，而国内外又有许多不同类型和特点的GIS软件，如何从管道系统全局出发，选择成熟的GIS平台以保证数字管道系统的安全性、稳定性和可扩展性，是数字管道系统建设需要解决的首要问题。结合天然气管网系统的实际特点，探讨了管网系统GIS平台选型的依据和条件，通过对目前国内外几种主流GIS平台的特点进行比较和分析，总结出了各个GIS平台的优缺点，以及ArgGIS平台与其他几种GIS平台相比具有的优势。结果表明，ArcGIS平台是进行数字化管网系统开发的理想选择。

关键词：数字化  管网  GIS平台  选型  依据  探讨

1、引言

天然气长输管道建设在近几年高速发展，面对越来越密集的管网、复杂的管道设备、时刻变化的实时监控信息、管道周边的应急资源及不断提高的安全运营管理需求，传统的建设理念、手段和方式越来越难以适应管网建设及安全稳定运行的需要。为了提高长输管道的科学管理水平、保证管道的运营安全、满足管道完整性管理的需求，需要将现代化的计算机和GIS技术应用于管道管理，将地图、设备信息、环境信息等统一管理，并实现信息共享。利用GIS对管道安全运行进行管理，具有实用性强、操作简单、投资小、可靠性高、先进性强等优点，同时它具有集系统性、适用性、兼容性为一体的优势，可以便捷、可靠、安全地对管道沿线情况进行动态数据管理^[1]。

数字化管网GIS开发是基于GIS平台进行的，而国内外又有许多不同类型和特点的GIS软件，如何从管道系统全局出发，选择成熟的GIS平台以保证数字管道系统的安全性、稳定性和可扩展性，是数字管道系统建设需要解决的首要问题。

2、GIS平台选型依据和条件

数字化管网系统的GIS应用是与管道运行管理业务密切联系的，与纯地理学上的GIS具有很大的差别。数字化管网GIS系统是面向管网管理的庞大的信息系统，使用GIS技术的基本目的是对管道设备数据、环境数据进行有效的管理、查询以及统计分析，监控实时数据，为管道运营、应急处理等提供决策支持。在天然气管网管理过程中，GIS将管道沿线的地理环境、地面设施、交通、人文景观、地质条件、各类地质灾害和自然灾害等影响管道安全运营的主客观因素和技术数据纳入数据库，在地理坐标上得到有机整合，构筑起数字管网，为管道可研、勘察设计、施工和运营管理提供一个高效率的数据采集与处理平台和管理与决策支持系统，实现系统间的数据交换和共享，保证数据的完整性^[2]。

根据管网系统的特点，选择平台时要考虑到界面友好、强大的二次开发能力、良好的网络拓扑分析能力以及较强的数据分析和数据转换能力。平台要满足开放的开发环境、开放的数据库和引用组件技术等条件。还要充分考虑管网企业的管理模式和发展来构建GIS系统。要考虑到能够满足实际需要，在构建GIS系统时充分考虑数据共享和重复使用问题，避免将来重新投资开发适合新要求的数据共享接口。更要避免就功能而功能，或者求大求全，造成资金的浪费^[3]。以下是进行平台选型的主要依据^[4]：

1)系统的可伸缩性。网络技术和环境日趋成熟完善，在管网系统开发过程中应遵循“统筹规划，分步实施”的原则。平台的“可伸缩性”可以保证系统的分步实施不会因为平台的提升和系统规模及功能需求的扩展而陷入进退两难的境地。

2)系统的可集成性。管网系统建设中，根据用户多方面的业务需求一般需要建设多个系统，系统之间如何协同工作，如何与用户已建的其他信息系统协同工作，这就对管网信息系统的集成能力提出了更高的要求，例如与SCADA、EAM以及EDMS系统的接口建设。所以，选择的GIS平台应能够满足系统集成功能的需求，全面考虑GIS系统与其他系统的集成，避免出现“信息孤岛”现象。

3)系统的安全性。系统的安全性应具有三个方面的意义：一是系统自身的坚固性，即系统应具备对不同类型和规模的数据和使用对象都不能崩溃的特质，以及灵活而强有力的恢复机制；二是系统应具备完善的权限控制机制以保障系统不被有意或无意地破坏；三是系统应具备在并发响应和交互操作的环境下保障数据安全和一致性。

4)多操作系统支持。GIS平台应支持Windows、Unix、Linux操作系统。

5)多数据库支持。GIS平台应支持Oracle、SQLServer等大型数据库。

6)管网模型。管网模型是管网系统数据分析处理的基础，是系统向更高技术水平发展的基础，是GIS应用向纵深发展的交汇点。管网模型可以保证数据质量、提高系统建设效率，因此需要考虑所选GIS平台是否具有优秀的管网模型。

7)网络拓扑功能。网络拓扑功能对于管网建设及运行管理非常重要，可以利用网络连通关系、父子关系进行最短路径分析、上下游追踪分析，同时拓扑关系的建立可以提高管线编辑的工作效率，例如当管点移动时，与该管点相连的管线会自动跟随移动。

8)二次开发功能。管网系统的开发需在GIS功能的基础上叠加大量管道运营业务的应用，如SCADA系统接口、应急管理等，这些应用的专业性很强，因此要求所选用的GIS平台必须具有强大的二次开发能力，满足实际应用的需要。

9)平台组件的完备性。平台组件包含编辑平台、Web发布平台、三维显示平台、PDA支持平台。用户不仅能够完成基本的编辑操作、地图发布，而且可以进行深层次的应用扩展，如三维显示、PDA浏览等应用。

10)市场占有率。数字化管网系统是一个投资大、功能复杂、管理海量数据的庞大系统。需要选择一个安全稳定的GIS平台。市场占有率在一定程度上代表着GIS平台的成熟度。选择市场占有率高的平台，可以降低投资风险，并且其完备的技术资料和高质量的售后服务也将保证系统开发的顺利进行。

11)性价比优势。管网系统开发需要选择性价比高的产品。投资小，开发效率高，系统稳定，厂商能够提供优质技术支持服务。以较小的投入成本获得最大的收益。

3、GIS平台选型

3．1国内外主流GIS平台对比分析

目前，国内外的GIS平台纵多，详见表l和表2。

国外GIS技术发展较早，形成了一系列具有代表性的、成熟的GIS平台产品，如：ArcGIS平台、Maplnfo平台、G／Technology平台。国内GIS产业起步较晚，随着计算机技术的飞速发展，国产GIS平台也逐步发展起来，2006年，中国企业自主研发的GIS软件在国内的市场份额已经超过30％。其中，SuperMap平台和MapGIS平台是比较成熟的平台。以上几个GIS平台都是比较优秀的产品，在国内市场占有较大份额，它们以其自身的特点，适用于不同的行业领域，拥有不同的客户群。

各个GIS平台优缺点以及与选型依据的对比如表3：

通过几个国、内外主流GIS平台的对比分析^[7]发现：

1)MapInfo不支持多操作系统，不直接支持多数据库，且不具有管网模型，而且网络拓扑功能较弱，因此只适用于中小型系统的开发，故不采用；

2)G／Technology虽然具有长输管道系统开发的数据模型，以设施为管理对象，具有专用管网模型，能够大大提高开发效率，使系统开发趋向标准化、规范化和专业化，并且方便系统后续的升级和维护。但是G／Technology具有许多局限性，它只适用于Windows平台和Oracle数据库，系统的可集成性不高，并且平台的开放性较低，因此不采用；

3)SuperMap平台近几年发展迅速，甚至在日本的大量GIS产业中应用，但是由于系统稳定性较差，在多用户并发访问、数据同步、底层网络互联等存在较为突出的问题，而且没有长输管道数据模型，市场占有率与ArcGIS相比差距还很大，因此也暂时不采用；

4)MapGIS平台最大的优势是数据处理与制图，在国内地质行业应用最广。但也存在系统稳定性差的问题，而且只支持Windows操作系统，而且没有长输管道数据模型，市场占有率也有ArcGIS无法相比，故不采用。

3．2 ArgGIS平台的优势

ArcGIS与以上几种平台相比，具有更多的优势：

1)产品类型丰富，个性化定制功能强，可以满足管网系统开发中的多方位的个性化需求；

2)支持全系列的操作系统，适用于多种数据库；

3)集成性强，开发的管网系统可以实现与其他信息系统无缝集成；

4)ArcGIS具有可伸缩性，灵活的组件式平台不仅满足了根据实际情况进行组合式开发的需要，而且保证了系统开发可分步实施；

5)ArcGIS产品性能稳定，售后服务优良，具有很高的市场占有率，这将是管网系统开发顺利进行的有力保障。

ArcGIS的不足之处在于构建系统投资成本较大，但是管网系统作为一个高起点、高标准、实用性强的信息系统，必须具有良好的延伸性、集成和安全性，具有海量数据存储与处理、高效并发访问的能力，ArcGIS开发前期投入大的缺点完全可以忽略。其强大的功能性也决定了它的复杂性，所以开发难度大，对设备要求高也是必然的。基于以上几方面的分析可知，ArcGIS平台是进行数字化管网系统开发的理想选择。

4、结束语

GIS应用于管道安全管理，是现代信息技术和网络技术在提高管道安全管理水平上一种新的尝试。选择合适的GIS平台并应用到天然气管网系统中，能够及时、直观、形象地对影响管道安全的风险因素进行评估，同时对影响管道安全的重大管道事故隐患及重大危险源进行监控，以及发生事故后提供救援决策，有利于管理部门及时、准确地掌握管道发生重大事故的可能性以及最大限度地减少事故造成的各项损失。利用GIS进行管道管理，不仅提高了效率，而且节约了人力和物力，同时也使管道安全的管理趋于规范化和科学化。

参考文献：

[1]赵忠刚，姚安林，赵学芬．GIS技术在油气管道安全管理中的应用[J]．管道技术与设备，2006，(1)：15-l8

[2]王卫强，王勇，吴明，吴玉国，王东冬．GIS在长输油气管道的应用现状与发展趋势[J]．油气储运，2007，26(7)：1-5

[3]冯锦霞．供水管网GIS系统平台的选型与开发探讨[J]．城镇供水，2012，(1)：49-51

[4]《天然气管网及LNG接收站系统数字化技术应用研究》报告

[5]罗灵军，张远，周平，蒋扬德．常用GIS基础软件对比研究[J]．城市勘测，2001，(1)：29-34

[6]郑江玲．地理信息系统(GIS)应用软件性能分析与比较[J]．东北测绘，2001，24(4)：l7-20

[7]陈舒怡．GIS软件平台对比分析[J]．今日湖北(下半月)，2011，(12)：80-81

本文作者：刘毓

作者单位：中海石油气电集团有限责任公司