城市综合地下管网信息系统作为城市地理信息系统的重要组成部分是城市科学规划、管理和辅助决策等工作的重要工具。本文结合昆明市综合地下管网信息系统设计和开发的实际工作，探讨了地下管网空间数据模型的建立和应用。 1、地下管网空间数据模型的建立 空间数据模型是城市地理信息系统的核心。网络空间数据模型作为空间数据模型的一种，在网络数据表达和网络空间分析等方面起着极其关键的作用。由于网络空间数据的特殊性，一般的GIS软件均有专门的网络模块用来建立、维护和应用网络空间模型。而地下管网空间数据模型和通用的网络空间模型相比有其特殊性，在建立城市地下管网地理信息系统时，常用的GIS网络模块所建立的通用网络空间模型不能满足地下管网信息系统建设的需要，尤其是在爆管分析、故障危害范围查询等网络分析方面。因此，有必要对地下管网空间数据进行分析并建立一种能充分满足地下管网信息系统建设需要的空间数据模型。
1、地下管网空间数据模型的建立
空间数据模型是城市地理信息系统的核心。网络空间数据模型作为空间数据模型的一种，在网络数据表达和网络空间分析等方面起着极其关键的作用。由于网络空间数据的特殊性，一般的GIS软件均有专门的网络模块用来建立、维护和应用网络空间模型。而地下管网空间数据模型和通用的网络空间模型相比有其特殊性，在建立城市地下管网地理信息系统时，常用的GIS网络模块所建立的通用网络空间模型不能满足地下管网信息系统建设的需要，尤其是在爆管分析、故障危害范围查询等网络分析方面。因此，有必要对地下管网空间数据进行分析并建立一种能充分满足地下管网信息系统建设需要的空间数据模型。
1.1地下管网数据特点分析
首先，地下管网数据作为一种基本网络数据，满足网络数据的一般特性，其基本构成包括弧段、结点和附件（管网附属设施）。由于在地下管网信息系统中不需要考虑面状拓扑，因此在考虑地下管网数据组织模型时，可进行适当的简化，去掉与多边形有关的信息，以减少数据量和提高系统的运行效率。
其次，地下管网数据有区别于一般网络数据的特殊性。地下管网数据包括两种基本类型：树状管网和环状管网。一般来说，排水管道等重力管线多为树状管网，燃气、给水等管线多为环状管网。树状管网由于多为重力管线，其弧段均为单向弧段，方向由起始结点的高程确定。燃气、给水等压力管线在设计时为了尽可能减少事故造成的影响，大多采用环状设计，同时大、中城市的燃气、给水等管网都采用多个源头，使得这些管线呈多源环状分布。
1.2 地下管网数据模型
所谓模型，是人们为了理解事物而作出的一种抽象，而这种抽象正是处理系统复杂性的基本手段，即：针对特定目的而把握事物重要的性质，忽略无关紧要的性质。在综合地下管网信息系统中首先要建立的是空间数据组织模型，它实际上是一种静态的对象模型，侧重于管网数据的组织方法；其次是建立用于数据处理、分析等的空间分析模型。
1.2.1 地下管网数据组织模型
管网的数据组织模型采用的是网络拓扑模型。网络拓扑模型中的POLYVRT(POLYgon conVeRTor,———多边形转换器）模型由于记录的是链（弧段）信息，数据量较小，能很好地反映网络结点与线性要素之间的关系，因此适合于与线性要素所包含的线段无关的网络分析等应用。DIME模型（Dual Independent Map MODEL———双重独立地图编码模型）由于记录了每一条线段的详细信息，适合于诸如缓冲区建立、断面分析等需要处理线性要素细节的网络应用。为了兼顾两种模型的优点，地下管网采用了POLYVRT模型和DIME模型的混合模型，即同时记录段和链（弧段），但对这两种模型进行了简化和改造，去掉了与网络分析无关的一些信息，如与多边形有关的信息，同时在弧段数据中增加该弧段包含的段信息。由于其中包含的段信息只记录了段的编号，因此数据量增加不大，同时还提高了系统的总体运行速度与效率。地下管网的数据组织模型包括结点、段、弧段等数据的基本存储结构，其基本逻辑结构见图1。
1.2.2地下管网空间分析模型
管网的空间分析模型是用于管网数据处理、网络分析所用的拓扑数据模型。因此，要求建立的模型尽可能地反映现实世界的数据特征，同时对其进行抽象，使得用数学方式建立的模型能快速、高效地实现各种分析应用。从上面所述可知地下管网在空间特征上表现为树状网络和多源环状网络。因此，在建立地下管网空间分析数据模型时也需分别建立树状和环状两种模型，以满足不同管网类型的需要。由于树状模型比环状模型结构简单，在处理环状管网数据时，应针对不同应用的需要，如果该应用可不考虑其环状特点，如管线点号自动生成等，则可将环状管网简化为树状模型进行处理。
管网的树状模型可用数据结构中的树来表达。其结构比较简单，此处不再赘述。管网的环状结构可用图来表达。在不考虑流向的情况下，使用无向图表示；在顾及管网流向的情况下，则需用有向图来表示。带流向的环状管网均为压力管线，管段在管网运行时的流向由当时所在位置的压力确定，因此管段的具体流向是动态的。在综合地下管网信息系统中，由于不对地下管网进行实时监测，所以不能获得管段在某一时刻的真实流向，但在管网源头已知的情况下，可判断出每个管段在各种压力变化情况下可能出现的流向。利用有向图建立环状管网数据模型，应自动生成每个管段（弧段）的可能流向，使得建立的模型能充分满足网络分析的需要。环状管网的有向图数据结构采用十字链表数据结构存储，如图2所示。
