摘 要： 城市照明地理信息作为城市照明管理信息化的解决方案，已经被越来越多的业内照明管理者认同并实施。住建部《“十二五”城市绿色照明规划纲要》也明确提出“积极推进城市照明信息化平台建设，建立城市照明信息监管系统”的要求。本文结合无锡照明地理信息系统的建设及管理经验，从系统概述、功能分析、日常管理、应用前景等几方面对照明地理信息系统进行阐述，旨在与业内同行探讨交流，提高照明地理信息系统的应用价值。
关键词： 城市照明 地理信息系统 信息化 建设 管理
一、照明地理信息系统概述
1. 系统建设背景
近年来，随着城市现代化进程的加快，无锡的城市公共照明事业取得了较大的发展，照明设施的数量与日俱增，覆盖范围日益扩大，功能也不断拓展。另外，无锡率先实施了事业单位分类改革，照明管养分离，管理人员明显减少，但管理的精细化要求不断提高。传统路灯管理手段主要有人工记忆管理、CAD图纸管理、设施信息系统静态管理等方式，在管理效率及管理精度上都存在缺陷，不能满足管理要求。
靠维护员的记忆管理路灯及线路、人工统计、分析各类数据，对人依赖性较大且容易出错。AutoCAD图纸化管理，逐项管理及查阅取用，效率不高，另外没办法管理设施的属性，无法查询统计及形成报表。一般的设施信息管理系统(MIS)大多是基于数据库的信息管理系统，只有数据，没有图形（图形与属性分离），虽然能做查询统计，但是没有图形相关联，不能对每个设备进行准确的定位，也不能对空间关系进行分析。
照明地理信息系统的提出，为较少人员精细化管理海量数据提供了解决方案。地理信息系统特别重视对海量空间数据的有效管理，特别重视对拓扑结构的管理和拓扑关系的自动生成，特别强调与空间相关的查询统计、空间分析（多边形叠置、缓冲分析、网络分析等），提供多种空间数据录入和输出手段。路灯设备和各类线路分布在城市的三维空间，数据量庞大，设备和线路都有很强的空间意义，同时本身还有很强的业务属性规则，设备与线路之间还具有十分复杂的连接关系，因此需要通过地理信息系统将业务属性数据与空间分布信息关联起来，实现图数互查。图元间的相互关系（称为拓扑信息，如配电箱与路灯、配电箱与井、路灯与路灯等连接关系等）通过有效管理，可以进一步实现深层的分析功能（如送电线路分析、故障分析等）。
根据以上情况，结合照明发展实际需要，无锡照明管理处2005年开始组织实施照明地理信息系统一期，2009年又开展了系统二期建设。
2. 系统定义
地理信息系统(Geography Information System，以下简称GIS系统) 是在计算机软硬件支持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并回答用户问题等为主要任务的应用技术系统。照明地理信息系统是建立在计算机应用平台上，以照明专业数据信息和空间地形图信息为基础，实现对照明设施动态属性管理和空间分布管理的综合信息系统。系统为照明规划、设计、运行、抢修提供科学依据及应用平台，实现照明图和数据的统一管理及存储。
3. 系统构成
GIS系统由系统硬件设备（服务器、客户机、网络），系统软件平台（操作系统、开发平台、数据库平台），地理信息数据库（空间分布数据、属性台账数据）和使用用户构成。
4. 系统数据组织结构
根据不同的数据处理特点GIS系统将数据划分为业务数据、空间数据、元数据。业务数据为系统的基础信息查询统计及分析提供素材，空间数据为系统空间展示及分析提供支撑，元数据用于定义系统数据格式及规则。主要数据组织结构如下图：
图1：数据组织结构图
二、照明地理信息系统功能分析
无锡照明地理信息系统经过两期的开发建设，建成了以GIS系统为核心，项目、电费、设施、运维等拓展的照明综合业务系统，实现了照明设施及照明业务的全信息化管理。针对GIS系统方面，主要有以下功能特点：
1. 图形分层管理
无锡照明地理信息系统采用了图形分层展示和数据分级存储管理体系，与传统的信息系统（MIS）数据库系统（DBS）相比较，具有更直观的人机界面和操作体验。
系统按照照明设施的特性把图形分为点线面三种模式描述。点图层主要包括路灯、配电箱、接线井、点状景观灯等信息，线图层主要包括路灯管线、控制线、模拟送电线等信息，面图层主要包括面状景观灯、养护分区等信息。通过三类图层间的有机组合，照明设施的全貌直观生动的展示在电子地图上，便于查阅分析。如下图：
图2：图形分层展示和数据分级存储管理体系
2. 数据分级存储
系统数据库设计将空间信息、台帐属性、多媒体信息分开存储，便于各子系统间便捷应用，同时通过触发器动态维护各系统信息的关联更新（比如在设施管理子系统中修改配电箱容量，GIS子系统、电费子系统中的配电箱容量自动同步更新）。以路灯为例，空间信息表描述了路灯的GIS编码、设施名称、地理坐标、线路编码、送电配电箱编码、设施状态等信息。属性信息表则通过灯杆信息表、灯具信息表、光源信息表、多媒体信息表四张表，分级描述了路灯的道路归属、管理归属、养护责任、灯杆高度、灯杆类型、生产厂家、灯具型号、光源类型、镇流器类型、功率、设施图片等信息。多级表结构较为详细的描述了照明设施的特征及参数。
3. 设施建设状态管理
系统设计将照明设施的建设状态划分为设计、施工、竣工、移交以及非处管状态五种情况。涵盖了整个照明设施的全生命周期。在一张设施专题图上根据不同颜色的符号，可以很清晰的了解照明设施的状态，为照明规划建设及后期管理维护提供了可靠分析依据。
4. 送电情况空间分析
照明用电情况在日常照明管理中是非常重要的一个环节。但因为现场错综复杂，实际运行中也时有割接变动，导致送电情况管理及分析起来非常困难。GIS系统设计了基于空间数据拓扑关系的送电模拟线路，线路根据送电经过的负荷点自动生成。通过送电线路分析可以直观的展示该配电设施所有出线走向、连接情况并能形成线路负荷清单及统计报表。分析结果可以再结合三遥系统、电费系统等进一步实现照明用电合理性分析、照明设施运行质量分析等。如下图：
图3：基于空间数据拓扑关系的送电模拟线路
三、照明地理信息日常管理
地理信息系统是一套动态系统，其成果反映的是城市照明设施的动态分布及连接关系情况。因此，要对系统的数据进行动态更新维护，将照明设施的新建、改建、拆除、负荷调整等变动同步实施到照明地理信息系统中去，确保系统数据的准确性、时效性、完备性。
1. 建立制度
制度是加强系统管理的根本保障，因此需要先从制度上入手。通过建立地理信息系统管理制度，明确组织分工、人员职责权限、适用范围、操作规定、监督考核等，为以后工作的开展奠定基础。
2. 数据变更录入
照明设施日常建设养护导致变动较多，要把变动情况及时反映到GIS系统中，需要很大的工作量。如何及时准确的完成变更调整工作，一直是系统管理人员比较头疼的问题。无锡照明处经过几年的系统建设与管理，建立了一套切实可行的方法。首先设计GIS变更信息备案表作为系统变更调整的依据，凡是涉及照明设施的新建、拆除、迁移、改造、恢复、配电设施负荷变动等事宜，均需填报GIS变更备案表，做到变动有审批，有依据。然后设计标准的路灯设施登记表、配电设施登记表，规范变更信息填报与审核。最后根据填报表格设计系统自动解析导入模块，将变更数据信息智能录入，减轻录入人员工作量。
3. 日常数据核查
GIS系统涉及路灯、景观灯、配电箱、窨井、送电管线等大量照明设施，每类设施又由很多条属性信息组成（如路灯由灯杆信息、灯具信息、光源信息、送电信息等组成）。确保每条数据的准确性难度非常大。因此，需要建立日常数据核查机制，由设施专管员、用电专管员等专业人员制定定期计划对专管设施的GIS系统数据情况与现场实际进行比较核对，完善数据信息，确保数据准确无误。
4 . 规范数据取用
GIS系统涉及的基础地形数据及路灯业务数据属于机密数据，因此在数据取用方面需要建立相关制度及规范。系统操作人员均应采用密码登陆使用系统，系统权限应根据不同操作人员需要定制分配。因工作需要，需从GIS系统中取用相关资料数据的，应填写地理信息系统资料取用申请单，并填报具体内容，经审批后取用。
四、结论及应用前景
地理信息系统作为一门新兴技术学科，在国土、测绘、规划、交通、市政等行业均得到了广泛的应用。而在我们照明行业中，地理信息系统的应用也逐渐展开，很多城市都相继建设了各具特色的GIS系统。上面介绍的无锡照明地理信息系统功能特点只是常用的几个方面，该系统在照明辅助设计、方案审查、抢修分析、养护质量考核、设施健康档案、数据统计等方面还有很多值得挖掘的价值。此外，基于浏览器架构的WebGIS，基于智能手机系统的照明移动巡检等GIS延伸功能我们也在积极探索中。随着物联网技术、云计算技术、大数据技术等新技术的不断成熟，GIS系统在照明管理方面的应用将更加广阔，照明管理的信息化水平也将迈上新的台阶。