摘 要：随着计算机软硬件技术的迅猛发展，计算机已深入到社会生活的各个领域和各个层面。对于信息的存储、处理和分析，计算机具有得天独厚的优势，特别是最近十年来地理信息系统技术的发展和成熟，更为利用计算机从事路灯信息的管理提供了充分的手段。本文主要介绍利用计算机技术实现路灯管理信息化和应选择什么样的G I S产品，信息化管理应具备哪些功能要求。
关键词：城市照明 GIS技术 信息管理 基本功能
改革开放以来，我国城市照明的建设蓬勃发展，城区已形成了规模庞大、错综复杂的路灯线路，加之路灯线路的频繁变更，大量的资料需要管理和查询。传统的CAD制图、靠维护人员的记忆和人工统计、分析，这种管理方式效率低下，很难适应快速发展的海量数据管理要求，造成大量的资源浪费，并阻碍了维护效率和服务水平的提高。从城市可持续发展的需要出发，建立一个能快速提供真实准确的路灯信息，并能实现快速查询、综合分析等功能，为城市照明管理和决策部门的日常维护管理、设计施工、分析统计、发展预测、规划决策等提供多层次、多功能综合服务的信息管理系统，已成为当务之急。
总而言之，路灯资料的传统手工管理与城市建设、管理、发展的矛盾日益突出。采用高新技术和方法来高效管理各类路灯设施，满足决策、管理部门和施工单位的需求已成为当务之急。
一、路灯管理信息化的技术基础
在构建路灯信息管理系统时，要考虑的一个重要问题是技术方案。从国内外以往的实践来看，使用计算机实现路灯管理而采取的技术方案主要有五种。
1.管理信息运用数据库管理系统（DBMS），对现有路灯的坐标数据和卡片信息实施整理录入，放置在数据库系统的一个或多个数据表中，在DBMS上开发常规的属性数据管理功能，如录入、修改、删除、查询等。这种方式可以有效地管理现有路灯属性数据和各类设备的卡片资料，便于查询和分类，但这样的系统完全不管理图形，无法解决各类图件的维护问题，更谈不上基于空间数据的检索和分析。
2.使用MIS来存放和处理属性数据，对设计图、竣工图、路灯总图、大样图等图件，则通过另外的图形系统（AutoCAD、CorelDraw等）来录入，以文件的形式单独存储。在这种方案中，属性数据和图形数据是分离的，彼此不相关联，虽然对图件维护提供了手段，但图形数据仅仅停留在复制图件的水平上，图件本身所蕴涵的丰富信息不能被系统自动识别、提取和利用。本质上看，这种方案只是把MIS的思路扩展到了图形数据上。
3.采用数据库和图形挂接的方法，或采用桌面图形信息系统，它是对传统MIS思路的一次真正意义上的超越。基本思路是：在属性数据表中扩展字段来存储对应图形的图元号或数据索引，将图形与对应的属性记录关联起来，从而实现图数互查。在系统的具体实现上，可以在DBMS和图形系统上同时作二次开发，自行构建；也可以使用现成的桌面图形信息系统（如MapInfo、AutoCAD Map等）作为平台来开发。由于实现了图形和属性的关联，使得单个图元具有了“意义”,为基于空间数据的检索分析奠定了基础。但是，这样的系统存在以下缺陷：图形和属性的松散耦合导致关联关系的维护比较复杂；图元间的相互关系（如行政区域间的关系、管线与管线的贯穿、路灯等设施与电缆间的连接关系等等）无法有效管理，深层的分析难以完成，即使能实现，效率也极低；对海量数据的一体化管理缺乏手段。
4.采用实时监控系统，可以远程监控路灯配电设施的运行状态，对路灯的开和关起到了很重要的作用，实时监控系统实现了集中控制，提高了劳动生产率，减少了运行成本，但实时监控系统只管理配电设施及运行状态，大量的路灯信息无法管理。
5.采用地理信息系统来统一管理图形、属性和拓扑信息。
路灯信息和与路灯相关的地形、环境信息从根本上讲都是地理信息。地理信息除了具有信息的一般特性，如共享性、客观性外，还具有区域分布性（具有空间定位的特点）、数据量巨大、信息载体多样等特殊性质，这就决定了传统数据库管理的观念与方法不能有效地管理和分析纷繁复杂的地理信息，因而地理信息系统（Geographic Information System ,GIS）作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学及相关学科为一体的新兴学科，近30年来迅速兴起。地理信息系统是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。GIS技术将地理信息相关的空间位置、属性特征及时域特征进行统一的管理，按一种新的方式组织和使用地理信息，以便更有效地分析和获取新的地理信息；同时地理信息系统的应用也改变了地理信息分发和交换的方式。
作为新的通用技术，GIS并非仅仅在所管理的数据内容方面与众不同，在理论和方法上也有很多特色，相应地许多新的重要功能也是传统方法无法提供的。例如，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，等等。而这些功能正是一个完备的路灯信息系统所应具备的。
二、地理信息系统引入城市照明信息管理的作用
1.提高信息的共享程度。如通讯网络数据虽由相关部门输入并管理，当其他部门施工时，通过共享查询很快就能得到电缆的分布情况，同理，也能较方便地了解其他公共设施的分布情况，以免发生掘断光缆、凿穿煤气管道等事故。
2.提高数据的更新周期。当某一局部路灯设施改变以后，只要将改变部分的路灯图输入，则计算机网络内的数据便得到了更新，这样用户能很快地了解路灯设施的现状。
3.查询很方便。利用简单的空间查询及空间叠加操作，不同使用者可以在电脑屏幕上直接套叠城市的基本资料，如行政区域界线、地形图等，同时再配合各项相关资料，可得知城市路灯设施的现状分布和发展状况。
4.提高路灯管理水平。利用网络分析，可以方便的实现模拟故障范围，寻找电源点；利用缓冲分析，可以制定合理的巡检区域和线路等等，这样能大大提高对于路灯系统的自动化管理水平，促进业务规范化、程序化发展，降低成本，提高生产效率，以及为社会服务的水平。
通过对以上几种信息系统技术方案的分析，我们可以看到，为了真正实现路灯空间数据、属性数据、拓扑关系的一体化管理，充分利用现有路灯及地形数据，必须利用GIS技术。
三、怎样的GIS产品符合需要
目前中国市场上的GIS产品种类较多，在实施路灯信息系统时究竟应该选用怎样的GIS产品作为系统平台呢？
1、用国外的还是国产的？
GIS最初是在美洲和欧洲发展起来的，国外的GIS产品进入中国较早，市场运作力度较大，在界面和功能上也有其独到之处，因而有较大影响。但是使用国外产品也存在明显的问题。
首先是语言和使用习惯的问题，国外软件很多并未汉化或汉化不充分。再次是所需投资大。国外功能较为齐备的系统，软件价格高，升级费用也高。对数据安全和保密有一定要求，使用国外软件会存在隐患。国外软件也并非面面俱到，对于复杂地图的编绘和出版，国外软件就不够完善，特别是在满足用户特殊需要方面存在不足。由于地域间隔和理解交流上的困难，国外企业很难及时满足这种需求。
从“六五”到“八五”期间，我国的GIS技术得到了长足的发展。特别是“九五”期间，原国家科委将GIS作为独立课题列入“重中之重”科技攻关计划，给予了充分的重视和支持，技术发展速度明显加快。国产GIS产品由于充分了解本国需要，从中国各个领域的应用工程中不断汲取经验，必将越来越符合中国GIS应用实际，在加上政府的重视和支持，可以预见本国GIS产品和产业的发展速度还将加快，很可能凭借后发优势实现对国外产品的全面超越。特别应当指出的是，科技部关于中国GIS应用情况的调查表明，在已经使用国外GIS软件的用户中，有相当一部分用户并不满意，计划在今后的投资中采用国产软件。所以选用国产GIS产品不论从现在还是将来来看，都是较为适宜的。
2、选用基于工作站以上配置的，还是选用基于微型计算机的？
完整的GIS系统，不只是一个软件，还包括硬件环境、操作系统、数据和人员等诸多因素，所以在系统选型时应该通盘考虑。现有GIS产品对硬件的需求各不相同，有基于微机的、有基于工作站、小型机甚至更高端系统的。基于不同硬件的GIS系统在功能上并不存在实质性的差别，微机的处理速度和能力也在迅速提高。目前，各个单位用于日常办公的基本上都是微机，使用Windows系列的操作系统，在这种配置下往往已经运行了多种软件如办公系统、收费系统等。GIS系统在客户端采用微型计算机，有利于充分利用现有硬件，节省投资，操作人员容易接受，便于掌握，也有利于路灯系统与现有其它系统的集成和数据共享。
3、选用单机版的还是网络版的？
GIS产品已经从单机发展到基于计算机网络环境的客户机/服务器或浏览器/服务器模式，这是计算机科学与技术发展的结果。单机的GIS系统，数据只能存储在单一的机器上，由一人操作，而路灯相关的数据资料极为庞大，依靠单个人员录入和维护是难以承担的，而且也与路灯管理的工作分工和业务流程矛盾，不利于数据动态更新和共享。网络版GIS系统允许多人并行操作同一数据，利用操作系统和数据库提供的权限控制机制和互斥功能来维护数据的安全和统一，允许多个部门依照业务流程动态维护路灯数据，保证数据的现势性，更重要的是，服务器上的路灯数据可供所有需要的部门或客户随时查询检索，便于及时处理事故、组织施工，强化社会服务职能，使路灯数据的作用得到最大限度的发挥。因此路灯单位，特别是大中城市的路灯管理单位，应该选用网络版GIS系统。
4、选用全功能型的GIS,还是桌面图形信息系统？
现在市场上有一些号称地理信息系统的软件，实际上只是桌面图形信息系统。这类软件界面比较美观，图形绘制功能设计独到便于使用，通过与数据库记录的挂接实现图形的属性管理和查询。正如前面所说，这种系统的缺陷是不能管理图形拓扑、空间分析能力低，大数据量处理困难，没有图库管理模块、不能处理三维模型，等等。这些缺陷使得采用这种软件作为平台的管线信息系统不能有效运转，数据不能充分利用。相反，一个功能齐备的GIS软件，应该自动维护空间拓扑，有效管理海量数据，具有图库管理、数字地形模型、空间分析检索等模块，路灯信息管理系统信息化理应采用以上述功能为基本表征的全功能型GIS软件。
综合以上分析，笔者认为，我国路灯信息管理系统信息化的GIS平台应采用界面优美、符合国人使用习惯的国产系统；应该使用以微机作为客户端操作环境的网络版全功能型GIS产品。
四、路灯信息管理系统应具备的功能
路灯地理信息管理系统是一个网络版的GIS系统，它主要采用GIS技术、数据库访问技术将各类路灯设施在地图上生动形象地表现出来。此系统建成之后进行路灯管理的相关人员可通过各自的客户端在地图界面上直接对路灯设施进行统计，查询和分析等操作。同时，该系统以数据可视化的形式，为领导决策提供一种新的决策支持方式，提供科学依据和基础。
所以系统的建成将会使路灯管理人员对路灯进行更有效的管理，同时还可以大大地提高路灯管理工作效率，使路灯维护管理工作更及时、更准确，从而节省大量的人力、物力和财力。完备的路灯地理信息管理系统应具备以下基本功能：
1、地形图库管理
地形图数据量很大，为了提高显示、查询的效率，应该分幅存放，同时系统要提供图库管理功能，实现分幅图的拼接和跨图幅查询方式，使得物理上分幅存放的图形在逻辑上成为一个整体。另外，用户地形图资料来自规划、测绘部门或城建档案馆，很可能是其它图形系统的数据格式，这时数据转换是必须的。总之，系统除提供对点、线、区三种图元的空间数据和图形属性进行输入和编辑的功能外，最主要的是要实现地形图建库、对图库灵活的管理和方便的数据转换。
2、数据输入编辑
系统要提供丰富有力的路灯设施输入手段，构造网络拓扑关系，建立与路灯设施相关的属性数据库和提供图形属性编辑工具。
对于图形数据输入，系统要有多种手段，如数字化仪输入、扫描矢量化、外业探测数据成果表直接转入、其他数据格式的转换、鼠标键盘手工录入等。
3、路灯设备管理
系统是通过一些有效的方法快速对目前的路灯信息进行全面的了解和详细的分析，并可以快速生成统计结果图，从而能够指导管理人员高效正确地进行管理和抉择，另外通过各种查询工具、量算工具、定位工具等方便地得到想要的资料和信息。同时，路灯线路维护管理子系统还负责挂接外部数据库，维护路灯线路的拓扑完整性和数据一致性。
裁剪输出：提供矩形裁剪、多边形裁剪、圆形裁剪、任意多边形裁剪，可自动添加图示，按一定比例输出。
量算：量算两点或多点间距离、折线长度以及矩形、圆形、任意多边形的周长和面积。
定位工具：对整个数据范围进行分级定位，提供区划、地名等多种方式的检索定位手段。
统计工具：针对某个区域、某类路灯设备进行各种方式的属性统计图，并将结果以直观的表格或统计图（如饼图）等形式打印出来。
查询工具：按照线路进行查询；划定区域位置查询；指定设备类型进行查询；构造检索条件查询；模糊查询；定制条件查询。
辅助数据：提供方便灵活的静态标注和动态标注方式对路灯线路和设备进行标注。
设备库管理：提供集中管理设备，包括设备的专业名称、设备的类型、设备的图形符号，允许用户对设备进行增加、删除、编辑等操作。
对象库管理：提供灯型库管理，光源库管理，灯基础库管理，灯罩库管理等多媒体管理：提供丰富的多媒体管理功能。可以为管理维修提供直观的参考资料。
4、运行管理
运行管理主要处理路灯运行过程中的日常工作，包括报修、维护台帐、维修记录、撞杆等实现无纸化办公，也可以在月末或年终对该时间段出现的问题进行统计，而且还可以为今后采购材料提供有价值的参考，为今后的管理提供历史数据等
5、辅助分析
系统具有辅助决策的功能，在已有路灯运行线路上，完成模拟故障范围、寻找电源点、亮度，照度，眩光计算，为决策者准确制定方案提供科学的依据。
6、WEB发布
通过建立WEB发布系统，用户可通过网页浏览器直接访问地理信息系统的主页，浏览图形，按类型、区域、条件查询设备的信息，实施特定设备搜索，查看路灯设施及其信息，并进行网上办公。这样在浏览器端不用安装任何附加软件，即可方便地浏览和管理系统。
五、路灯信息管理系统的未来发展
随着计算机技术和GIS技术的发展以及应用需求的不断深入，路灯信息管理系统也将不断发展，以下几个方向正日益受到关注：
1、与互联网的结合
互联网正日益成为大众生活和工作的一部分。采用互联网技术的路灯信息系统可以有效拓展工作站点的分布区域，方便普通市民的查询和报修。
2、与日常办公更紧密的结合
路灯地理信息管理系统需要更紧密地集成办公环境下的各类数据，将工作流的概念引入路灯管理，使得与路灯相关的所有办公环节构成一个整体。
3、向综合的集成系统发展
路灯地理信息管理系统将广泛集成GIS技术、全球定位技术、多媒体技术、CAD技术、无线监控及人工智能技术，结合给水、排水、燃气、公交、道桥等地理信息系统共同构建城市市政公用综合系统，从而进行城市公用设施的管理、综合分析与处理。
