【技术实现步骤摘要】
一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法及系统
[0001]本专利技术涉及城市地下管网应急处置
，特别是一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法及系统。
技术介绍
[0002]城市地下管线为城市生产、居民生活担负着资源输送、信息传递、废物排放等功能，是城市基础设施的重要组成部分，更是发挥城市功能、确保城市经济、社会协调可持续发展的重要物质基础。管网安全管理是城市安全运行管理的重要内容，直接关系人民群众生命财产安全。当前，我国地下管网使用规模不断增长，地下管网安全隐患点多面广，管网事故时有发生。仅2022年一年，就发生了千余起地下管网泄露爆炸事故。地下管网泄露事故发生后不但会造成直接的经济损失，也会对居民的生命安全和财产安全造成威胁。因此研究快速全面的适应城市复杂管网的泄露关阀方法，能够有效减少管网泄露造成的损失，并针对性地全面性地给出应急保供措施，能有效地保证居民的生命安全和财产安全。
[0003]目前，对于管网关阀分析的研究主要聚集在改进遍历的算法上面，比如申请号为CN201911287302.0的《一种基于三维地下管道的爆管搜索方法》和申请号CN202010933324.6的《一种基于图式理论的供水管网爆管分析方法及分析系统》，在无向图的广度优先遍历算法中加入有向图进行分析。但是大部分研究中，有向图均只有单一来源，应用到管网上时，只能对简单的气源单一的管线进行关阀分析，面对现在多元且复杂的城市管网时经常会出现漏析的情况，无法给用户提供安全的应急保供方案。并且这些研究中对管网数据的存储和管理仍...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过ArcCatalog创建地理数据库，将管网数据中的点图层、线图层入库，并保留需要的属性；S2、基于GIS对地理数据库中的管段、三通及阀门数据进行处理，重构管线与管线、管线与阀门之间的拓扑关系，对点数据与线数据进行拓扑检查并对节点重新编号；S3、基于GIS建立管网几何网络数据集；S4、根据管网几何网络数据集确定管网泄露上游一级二级关阀路径；S5、根据管网几何网络数据集确定管网泄露下游一级二级关阀路径；S6、根据管网泄露上游一级二级关阀路径、管网泄露下游一级二级关阀路径确定管网泄露后的影响区域。2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤是：S1.1、利用ArcCatalog创建地理数据库，并在地理数据库中创建要素数据集，在要素数据集中新增点要素、线要素；S1.2、将管网数据中管段、三通、阀门数据导入地理数据库的要素数据集中；S1.3、保留关阀分析所需要的管网属性信息。3.根据权利要求2所述的一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法，其特征在于，所述管网属性信息包括点数据的坐标信息、管网线数据的区别干线支线、环网非环网的字段标识。4.根据权利要求1所述的一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤是：S2.1、在要素数据集中创建拓扑，并对点要素添加点必须在线上的拓扑规则，生成拓扑检查并编辑修改；S2.2、在输入要素中输入线图层，点要素中分别输入阀门点图层和三通点图层，保留打断后的管线图层；S2.3、在要素数据集中创建拓扑，并对点要素添加点必须作为线的端点的拓扑规则，生成拓扑检查并编辑修改；S2.4、将线要素的起点、终点以及起终点分别转出；S2.5、利用转出的要素起点、终点以及起终点的坐标信息作为连接所用的基于字段，分别将起点的属性表和终点的属性表连接到起终点的属性表上，利用起终点的属性表中的唯一标识字段对起点和终点进行重新编号并转到线要素的属性表上。5.根据权利要求1所述的一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤是：S31、创建几何网络，输入地理数据库中的要素数据集并为几何网络附上名称，将要素数据集中的所有要素类添加进几何网络中；S32、将几何网络的流向设置为根据数字化方向建立流向；S33、将地理数据库中已设置好流向的几何网络数据集同地理数据库中的所有要素集保存到一个MXD格式的地图文档中。6.根据权利要求1所述的一种基于GIS的城市复杂多源管网爆管分析方法，其特征在
于，所述步骤S4的具体步骤是：S4.1、设定两个上游判定一级阀门的布尔变量has_upfirstFM_GX和二级阀门的布尔变量has_upfirstFM_ZX，初始值为TRUE；确定泄露点发生所在位置，利用ArcEngine类库中的流向分析获取泄露点上游所有管段信息存储在集合A中，视为上游有效边集合，通过管线类型标识判断管段是否为干线，若是干线则在集合A中找出管线类型为干线的管段存储在集合B中，将集合B视为上游有效边集合，进入步骤S4.2；若为支线，将集合A视为上游有效边集合，进入步骤S4.2；S4.2、在上游有效边集合中进行规定流向的结点遍历，即通过管段的终点编码去匹配上一管段的起点编码或管段的起点编码去匹配下一管段的终点编码，遍历过程中，每个结点判断是否遇到环网标识，若遇到环网标识进入步骤S4.3，未遇到环网标识则进入步骤S4.4；S4.3、在环网上，分别向连接环网结点的上游和下游进行结点遍历，进入步骤S45；S4.4、未遇到环，则继续在上游有效边集合中进行上游结点遍历，进入步骤S45；S4.5、按规定的流向进行遍历，在遍历过程中在未遇到分支前是否遍历到阀门，若遍历到阀门则进入步骤S4.6；若在遇到分支前没遍历到阀门则进入步骤S4.7；S4.6、判断一级阀门的布尔变量has_upfirstFM_GX是否为TRUE，若为TRUE则进入步骤S4.8；若为FALSE则进入步骤S4.9；S4.7、需要依次遍历各分支，在多分支中选出其中一条分支进行遍历，进入步骤S4.10；S4.8、将阀门编码存入上游一级阀门数组up_firstFM_code中，将遍历过的路径存入上游一级关阀路径数组up_firstEdges中，将一级阀门的布尔变量has_upfirstFM_GX变为FALSE；将上游有效边集合中已遍历过的管段删除后重新组成上游有效边集合，判断集合是否为空，若为空则停止遍历输出上游一级阀门数组和二级数组；集合若不为空则进入步骤S4.2；S4.9、将阀门编码存入上游二级阀门数组up_secondFM_code中，将遍历过的路径存入上游二级关阀路径数组up_secondEdges中，输出上游一级阀门数组和二级阀门数组并以up_firstEdges、up_secondEdges两个数组区分上游一级二级关阀路径；S4.10、按规定的流向进行遍历，遍历过程中，每个结点判断是否遇到环网标识，若遇到环网标识进入步骤S4.11，未遇到环网标识则进入步骤S4.12；S4.11、在环网上，分别向连接环网结点的上游和下游进行结点遍历，进入步骤S4.13；S4.12、未遇到环，则继续在上游有效边集合中进行上游结点遍历，进入步骤S4.13；S4.13、继续按规定的流向进行遍历，遍历过程中在未遇到分支前是否遍历到阀门，若遍历到阀门则进入步骤S4.14；若在遇到分支前没遍历到阀门则进入步骤S4.15；S4.14、判断一级阀门的布尔变量has_upfirstFM_GX是否为TRUE，若为TRUE则进入步骤S4.16；若为FALSE则进入步骤S4.17；S4.15、继续遍历分支，判断集合是否遍历完，若未遍历完，则删除已遍历的管段进入步骤S4.7继续遍历；若集合已遍历完则进入步骤S4.20；S4.16、判断二级阀门的布尔变量has_upfirstFM_ZX是否为TRUE，若为TRUE则进入步骤S4.18；若为FALSE则进入步骤S4.19；
S4.17、将阀门编码存入上游二级阀门数组up_secondFM_code中，将遍历过的路径存入上游二级关阀路径数组up_secondEdges中；支线遍历完成，将已遍历过的管段删除后进入步骤S4.7；S4.18、将阀门编码存入上游一级阀门数组up_firstFM_code中，将遍历过的路径存入上游一级关阀路径数组up_firstEdges中，将二级阀门的布尔变量has_upfirstFM_ZX变为FALSE；将已遍历过的管段删除后判断当前遍历的支线集合是否为空，若为空则支线遍历完成，将二级阀门的布尔变量has_upfirstFM_ZX调回TRUE并进入步骤S4.7；集合若不为空则进入步骤S4.10继续支线遍历；S4.19、将阀门编码存入上游二级阀门数组up_secondFM_code中，将遍历过的路径存入上游二级关阀路径数组up_secondEdges中；将已遍历过的管段删除后判断当前遍历的支线集合是否为空，若为空则支线遍历完成，将二级阀门的布尔变量has_upfirstFM_ZX调回TRUE并进入步骤S4.7；集合若不为空则进入步骤S4.10继续支线遍历；S4.20、上游关阀遍历已完成，输出上游一级关阀数组up_firstFM_code以及二级关阀数组up_secondFM_code，并以up_firstEdges、up_secondEdges两个数组区分上游一级二级关阀路径。7.根据权利要求1所述的一种基...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊楠，刘傲儒，王继燕，付林，李进，沈高云，唐浩然，赵强，雍志玮，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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