GIS技術(shù)下高校基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

　　摘 要：為了推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施管理的信息化，采用地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)技術(shù)，建設(shè)江南大學(xué)校園基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)，對校園基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)行綜合化、一體化管理。 系統(tǒng)提供監(jiān)理成圖、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)查詢、分析、統(tǒng)計(jì)、異常預(yù)警等功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、實(shí)地、實(shí)情地掌握設(shè)施現(xiàn)狀，提升管理水平，以更高的標(biāo)準(zhǔn)、更好的手段和更有效的方法支撐教育事業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)設(shè)施;地理信息系統(tǒng);數(shù)據(jù)分析

　　一、引言

　　校園基礎(chǔ)設(shè)施是為教學(xué)和生活等提供公共服務(wù)的物質(zhì)工程設(shè)施， 是學(xué)校正常運(yùn)行和健康發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是學(xué)校安全與繁榮的根基。 [1]當(dāng)前，高校基礎(chǔ)設(shè)施管理廣泛采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案管理方式，以圖表、文字記錄、工程移交資料為主。 現(xiàn)場監(jiān)管為不定期查看、現(xiàn)場處理、應(yīng)急處置等，存在管理手段不先進(jìn)、管理體制不健全等問題。 [2]

　　地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)是管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的交互式平臺，是以地理信息采集為基礎(chǔ)、 以數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存儲和使用的數(shù)據(jù)源、以計(jì)算機(jī)為平臺的全球空間分析即時技術(shù)。 [3]其基礎(chǔ)思想從測繪學(xué)和地理學(xué)演變而來，其中，作為其重要技術(shù)要素的計(jì)算機(jī)在歷經(jīng)技術(shù)革新后，使 GIS 技術(shù)逐漸由地籍?dāng)?shù)據(jù)庫和土地信息系統(tǒng)互相融合的空間信息體系，發(fā)展成為具有較大規(guī)模的信息管理系統(tǒng)。 [4]GIS 的一大特點(diǎn)是能將研究要素直觀展示在地圖上，這一有別于傳統(tǒng)圖表的分析方式使其由最初的在地理環(huán)境、國土資源等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸拓展到土地資源規(guī)劃[5]、物流運(yùn)輸[6]、環(huán)境整治[7]等領(lǐng)域中。

　　將 GIS 與高校后勤管理工作融合，許多高校進(jìn)行了一些實(shí)踐，吳薇介紹了 GIS 應(yīng)用于南京師范大學(xué)校園地下管線信息系統(tǒng)的情況;[8]孟凡欽[9]、容善華[10]提出了 GIS 在高校房屋管理中的應(yīng)用。 但存在著一些不足：①偏重地下管線數(shù)據(jù)的管理，缺少地上基礎(chǔ)設(shè)施的信息，而地上信息是校園設(shè)施管理必不可少的組成部分;②單一功能的管理系統(tǒng)缺少信息交互， 從而無法支持綜合決策。因此， 依托 GIS 技術(shù)建立一個統(tǒng)一的設(shè)施管理平臺，在基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維層、管理層、戰(zhàn)略決策層提供支撐，是具有現(xiàn)實(shí)意義的研究課題。

　　二、校園基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)建設(shè)

　　1.總體目標(biāo)與遵循的原則

　　校園基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化管理系統(tǒng)的總體目標(biāo)是以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，形成多級管理網(wǎng)絡(luò)。 對復(fù)雜、多源的管線數(shù)據(jù)和空間設(shè)施數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化、 數(shù)字化管理，保證數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性、可用性，為校園規(guī)劃、建設(shè)、管理提供信息資源和技術(shù)平臺。 其設(shè)計(jì)方案遵循的原則如下：

　　(1)標(biāo)準(zhǔn)化。 在數(shù)據(jù)建庫過程中，制定科學(xué)合理、切實(shí)可行、方便好用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，促進(jìn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)、更新、分發(fā)、應(yīng)用和共享。

　　(2)開放性。 面向地理空間信息的發(fā)布、交換、更新和共享，能夠方便地為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供動態(tài)信息支持。

　　(3)先進(jìn)性在開發(fā)平臺選用及體系構(gòu)建上體現(xiàn)國際最新技術(shù)，不僅是現(xiàn)階段成熟的先進(jìn)產(chǎn)品，而且是國際同類產(chǎn)品的主流，符合今后的發(fā)展方向。

　　(4)可擴(kuò)展性。 項(xiàng)目建設(shè)要充分考慮將來的擴(kuò)充，在原系統(tǒng)中增加功能模塊或擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)等，不會對原系統(tǒng)作較大的改動， 最大限度地保護(hù)已有的數(shù)據(jù)資源、保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 同時，在設(shè)計(jì)時還要考慮預(yù)留擴(kuò)充接口， 以適應(yīng)新類型的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的管理要求，以及未來應(yīng)用平臺和業(yè)務(wù)系統(tǒng)對基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的要求。

　　2.系統(tǒng)建設(shè)

　　江南大學(xué)校園基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化管理系統(tǒng)的建設(shè)由三部分組成。

　　(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

　　對數(shù)據(jù)的管理需要以數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立為前提。 在參考已有的國家、行業(yè)和地方的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與規(guī)程的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際管理需求，制定 出數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)——《江 南大學(xué)地下管線信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》、《江南大學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》。

　　(2)數(shù)據(jù)探測與建庫

　　數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的靈魂，準(zhǔn)確性與完備性兼具。 數(shù)據(jù)的探測采用內(nèi)業(yè)外業(yè)一體化工藝流程，以電磁法、電磁波法為技術(shù)手段， 具體探測對象為全校 3250 畝地上與地下空間。 探測工作包括：①探測各類管線(包括給水、排水、燃?xì)?、?qiáng)電、弱電、通訊等)的走向、埋深、材質(zhì)、管徑、閘閥井、表及特征點(diǎn)(包括起點(diǎn)、終點(diǎn)、分支點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等)的坐標(biāo)。 ②繪制 1:500 校園電子地形圖。 ③采集整理基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)。 測得水電氣等 16 類地下管線 578 公里。整理得到基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)：路燈 5426 只、電梯 62 臺、變電所 32 座、水泵房(站)11 座、道路 33 條、長度 25 公里、橋梁 33 座、水域 416.7 畝、綠地 1280 畝、停車場 26207 平方米。 完成給水、排水、燃?xì)?、路燈、供電、通訊等各類銘牌、?biāo)志樁安裝 11453 個。 探測的同時聘請有相似項(xiàng)目經(jīng)歷的監(jiān)理單位對探測任務(wù)履行、探測作業(yè)及探測成果的全過程監(jiān)理。 最終形成的地形及管線綜合分布圖形數(shù)據(jù)庫成果作為平臺的數(shù)據(jù)源。

　　(3)平臺建設(shè)

　　平臺建設(shè)采用 Oracle 結(jié)合 ArcSDE 存 儲 和 管 理 基礎(chǔ)設(shè)施空間數(shù)據(jù)， 以 ARCGIS 作為圖形平臺， 采用 C/S (Client/Server)、B/S(Browser/Server)混合模式。 系統(tǒng)基于目前國際上先進(jìn)的 SOA (Service-Oriented Architecture)架構(gòu)進(jìn)行搭建，保證后期的擴(kuò)展能力。 [11]實(shí)現(xiàn)了監(jiān)理成圖系統(tǒng)、綜合應(yīng)用系統(tǒng)、Web 端展示系統(tǒng)三大子系統(tǒng)(見圖1)。

　　監(jiān)理成圖子系統(tǒng)。 通過對數(shù)據(jù)在入庫前進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查和數(shù)據(jù)成圖后的圖面檢查，確保入庫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　綜合應(yīng)用 子 系 統(tǒng)。 采 用 C/S 架 構(gòu)，主 要 用 于 實(shí) 現(xiàn)兩 個 目 標(biāo)：管理基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫，實(shí) 現(xiàn) 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 信 息的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、編輯、輸出、更新以及備 份與恢復(fù)等功能。

　　Web 端展示子系統(tǒng)。 采用 B/S 架構(gòu)，主要對基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)及應(yīng)用分析。 包括基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)的信息查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、空間分析、應(yīng)急分析等模塊。

　　三、實(shí)施效果

　　1.良性的設(shè)施信息交互機(jī)制

　　系統(tǒng)的建設(shè)是江南大學(xué)后勤保障系統(tǒng)“條指導(dǎo)、塊管理，條塊結(jié)合[12]”模式的探索與實(shí)踐。 以往“塊”上的后勤管理處各中心調(diào)取各類設(shè)施基礎(chǔ)圖紙及臺賬資料時，需要求助于條線部門，效率較低;部分陳舊的設(shè)施資料存在缺失或準(zhǔn)確度較低等問題，給查找、維護(hù)帶來困難。 由條線部門牽頭建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)綜合了各中心相關(guān)的設(shè)施數(shù)據(jù)，“塊” 上的后勤管理處各中心在參加系統(tǒng)使用方法的培訓(xùn)后， 只要通過登錄系統(tǒng)動動手指就能實(shí)現(xiàn)信息的查閱，并能實(shí)現(xiàn)斷面分析、爆管分析等決策支持功能， 在提高調(diào)取速度的同時也提高了信息結(jié)果的實(shí)用度， 從而保證維修施工項(xiàng)目更好更快地完成。

　　2.設(shè)施改造規(guī)劃管理

　　立足于校園地圖的基礎(chǔ)設(shè)施查詢統(tǒng)計(jì)功能，可實(shí)現(xiàn)設(shè)施臺賬資料的可視化，有助于合理測算設(shè)施改造工作量，從而制訂資金支出計(jì)劃。 2016 年，江南大學(xué)進(jìn)行校園基礎(chǔ)設(shè)施修繕及改造項(xiàng)目申報(bào)。 申報(bào)過程中項(xiàng)目工作量的統(tǒng)計(jì)及申報(bào)經(jīng)費(fèi)的測算是關(guān)鍵問題。 利用 GIS 系統(tǒng)，全面了解了全校路燈分布情況、各類不同區(qū)域路燈的數(shù)量情況、各類路燈的建設(shè)年代，綜合上述設(shè)施現(xiàn)狀再結(jié)合一定的策略形成了一套完整詳實(shí)的路燈使用及更換中長期計(jì)劃。 目前路燈更新改造項(xiàng)目正在穩(wěn)步推進(jìn)，在師生中獲得了好評。

　　3.設(shè)施運(yùn)維的精細(xì)管理

　　校園內(nèi)設(shè)施數(shù)量繁多且分散，給日常運(yùn)行維護(hù)造成不便。 每一個閥門井、路燈均張貼帶有編號的銘牌，銘牌編號具有唯一性。 報(bào)修時，報(bào)修人只要記錄銘牌編號，維修人員即可在系統(tǒng)查詢后準(zhǔn)確定位， 從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)維修。 另外，帶有銘牌標(biāo)記的現(xiàn)場設(shè)施也是一個重要的參照物，方便維修現(xiàn)場的管線定位。

　　電梯作為重要的垂直交通工具一旦發(fā)生困人故障，若處理不當(dāng)會產(chǎn)生不可估量的損失。 在對供電線路進(jìn)行停電檢修之前，可以對其進(jìn)行供電應(yīng)急分析，分析結(jié)果以地圖標(biāo)注形式顯示出受其影響的電梯(見圖 2)，直接點(diǎn)擊標(biāo)注位置查詢電梯屬性獲取樓宇管理員聯(lián)系方式，從而及時通知到樓宇管理人員做出提前關(guān)停電梯的處置，避免了在突然斷電時的困人故障發(fā)生。

　　4.水文數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測管理

　　江南大學(xué)地處太湖流域，校區(qū)河網(wǎng)密布，以往雨季到來時校內(nèi)低洼地帶常有內(nèi)澇發(fā)生。 通過監(jiān)測設(shè)備的安裝與集成，實(shí)現(xiàn)了對校園內(nèi)重點(diǎn)流域的水位實(shí)時在線監(jiān)測，圖 3 為實(shí)時水位顯示及歷史水位查詢界面。 安裝于現(xiàn)場的監(jiān)測儀表監(jiān)測水位并上傳至系統(tǒng)，當(dāng)水位超過設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)便會自動進(jìn)行判斷與處理，然后通過告警機(jī)制及時將信息以系統(tǒng)界面形式提示給運(yùn)維及管理人員，以便提前做好準(zhǔn)備及防范工作，保護(hù)學(xué)校資產(chǎn)不受影響，從而維護(hù)校園穩(wěn)定秩序。

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　　摘  要：信息網(wǎng)絡(luò)體系的發(fā)展推動現(xiàn)代信息傳導(dǎo)速率得以有效提升，GIS技術(shù)與信息技術(shù)的一體化融合使現(xiàn)代高校地理教育工作規(guī)劃布局更為科學(xué)，進(jìn)一步提高了高校地理專業(yè)教育能力，為我國專業(yè)化人才培養(yǎng)夯實(shí)了教育與技術(shù)基礎(chǔ)。以GIS技術(shù)在高校地理教學(xué)方面的應(yīng)用為核心，對GIS技術(shù)的地理教學(xué)優(yōu)勢及非GIS技術(shù)教學(xué)實(shí)踐下的教育問題進(jìn)行深入闡述，為GIS技術(shù)在高校地理教學(xué)方面的合理運(yùn)用提供理論性參考。

　　四、結(jié)束語

　　加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施管理是高校工作的重點(diǎn)之一。 江南大 學(xué) 以GIS技術(shù)為依托建立的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化管理系統(tǒng)提高了學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施信息化管理水平，促進(jìn)學(xué)校精細(xì)化管理;保障學(xué)校設(shè)施管理高效率、高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn);為學(xué)校設(shè)施規(guī)劃、建 設(shè)、管理決策和緊急事故處理提供依據(jù)。

　　系統(tǒng)從2015 年建成使用至今，也發(fā)現(xiàn)了不足：系統(tǒng)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性逐漸變差。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的更新依賴外單位的測繪，而測繪周期為一年左右，當(dāng)頻繁的零星改造行為發(fā)生后，無法及時測繪做到數(shù)據(jù)的更新。 未來可從制度建設(shè)與技術(shù)創(chuàng)新上同時入手進(jìn)行改善。 [13]

《GIS技術(shù)下高?；A(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用》

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