基于流向的管网爆管分析算法

收稿日期:2012-06-15;修回日期:2012-07-22。基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100184110019)。作者简介:李平(1986－)，男，四川绵阳人，硕士研究生，主要研究方向:地理信息系统;李永树(1957－)，男，四川人，教授，博士生导师，博士，主要研究方向:地理信息系统、遥感数据处理与制图、地面沉降预报与控制。文章编号:1001－9081(2012)S2－0045－03基于流向的管网爆管分析算法李平*，李永树(西南交通大学地理信息工程中心，成都610031)(*通信作者电子邮箱623703215@qq．com)摘要:针对传统的爆管分析关闭不必要阀门的问题，提出了一种基于管道流向的爆管分析方法。该方法在分析了传统爆管分析算法特点的基础上，利用地理信息系统(GIS)网络拓扑及图的深度优先遍历思想，结合管道内部流体的流向，对传统爆管分析算法进行了改进。通过现场试验及数据分析，效果令人满意。关键词:网络拓扑;深度优先遍历;流向分析;爆管分析中图分类号:TP208文献标志码:AArithmeticresearchofpipeburstanalysisinpipenetworkbasedonflowdirectionLIPing*，LIYong-shu(GISEngineeringCenter，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract:Thepipeburstanalysisisverycommonandimportantfunctioningasandwaterpipenetworkinformationsystem．Accordingtothequestionthattraditionalpipeburstanalysisclosesvalveswhicharenotnecessary，thispaperputforwardananalysismethodofpipeburstbasedonflowdirection．ThemethodfirstanalyzedthetraitsoftraditionalpipeburstanalysisandusedGeographicInformationSystem(GIS)networktopologyandthethoughtofdepthfirsttraversal，thenstudiedthealgorithmofpipeburstanalysiswhichisconnectedtothetraitofliquidflowanalysisinpipenetwork．Agreatdealofexperimentsanddataanalysishavebeendoneonyieldscenetoimprovethetraditionalalgorithmofpipeburstanalysis，atlast，agoodresulthascomeout．Keywords:networktopology;depthfirsttraversal;flowanalysis;pipeburstanalysis0引言随着城市化进程的不断加快，城市燃气及供水等管网也在不断地进行扩建和延伸，导致了城市管网的日趋复杂及爆管事故的频繁发生，严重地影响了人们的正常生产和生活［1］。怎样便捷地查询爆管位置及周围地理环境，快速地关闭相关阀门，在最短时间内到达事故地点并及时地进行抢修，一直是业界研究的热点问题［2］。目前，一些管网信息系统已经不同程度地实现了管网爆管分析功能［3］，但还存在着管网拓扑结构不够完善等问题，以致在构建几何网络时不能生成相应的网络元素，使得分析结果不够准确。通常，爆管分析采用简单的广度优先算法，没有考虑管网内的流体流向，这样，经过分析出来的关停阀门数量较多，关闭了可以不必关闭的阀门［4］，而且在后续的影响区域分析中，关停阀门数量过多将导致受影响的区域过广，这给实际生产应用中带来了很多不便。基于此，本文在分析了GIS网络的拓扑关系及深度优先遍历思想的基础上，结合管网内部流体的流向，对传统的最近阀门关停搜索算法进行了一些改进。1GIS网络拓扑进行正确的管网爆管分析的前提是建立正确的网络拓扑关系。在网络的拓扑关系中，由于目前管网信息系统中通常将管道等线状设备抽象为网络的弧段，阀门和调压箱等点状设备抽象为网络的节点［5］，网络节点位于多条弧段的衔接处和相交处，所以，在GIS网络拓扑中就简化为只考虑弧段与弧段、弧段与节点的拓扑关系问题。GIS网络中通过节点－弧段的拓扑结构来存储拓扑关系，每个节点包括节点的标识号、地理位置、关联弧段数、关联弧段标识号、其他属性数据;每条弧段包括