一种基于ArcGIS工具的用户水量数据自动导入建模软件方法

摘要

一种基于ArcGIS工具的用户水量数据自动导入方法，属于市政工程管网信息领域。本发明首先将几种数据源按统一的数据规范转化为标准数据，然后利用ArcGIS，通过字段属性设置，把用户的用水量数据中的父表编号字段和ArcGIS现有水表图层的水表永久编号字段进行关联，形成具有准确对应关系的完整水表水量中间数据库。把完整的水量数据信息导入到建模软件中，形成了通过水表关联对应水量的完整模型水量数据信息，为下一步水量的合理分配提供了方便。该方法极大简化了传统人工手动录入的工作量，并保证了水量数据导入模型的质量，实现了大批量数据信息导入模型的自动化，具有高效、准确、快捷的特点。本方法可操作性强，无需进行复杂程序的编写。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ArcGIS工具的用户水量数据自动导入建模软件方法。属于市政工程管网信息技术领域。

背景技术

近年来，随着中国经济的快速发展和城镇化建设规模不断扩大，城市日用水量需求明显增加。给水管网是城市的重要基础设施，负责将原水净化后的符合压力和水质标准要求的自来水输送至用户，满足生活和生产用水需要。而要达到城镇保质保量供水的目标，需要对管网从设计到施工再到运行的整个生命周期进行科学控制，以保证所需的水量、水压和水质。因此，给水管网运行管理部门迫切需要一种工具帮助他们分析管网的运行状态，以进行科学决策和有效的提高管理水平。

给水管网水力模型是以计算机软件系统为技术工具，以点线组成的网络来模拟真实管网系统，通过求解管网基本方程组来确定管网每一个组成部分的水力学参数。它能够帮助运行管理人员详细了解管网在不同情况下的运行状态，能够让管网运行管理部门人员通过模型来管理给水管网的日常工作。与传统的主要以人工现场观察，测量，经验管理相比，大大提高了供水企业的管理水平和服务质量。

在管网水力模型建立过程中，用户水量的分配是重要的工作步骤，也是决定模型准确性的重要因素。一般情况下，在建模过程中，用户水量的分配的方法是把处理好的水量数据信息手动输入或小批量导入到建模软件中，并把水量对应到相应的水表或管线节点上，然后在管线图层中根据水表和管线、节点的位置关系，把用户水量分配到水表附近管线或节点上，即进行用户水量的合理的分配。

对于城市规模较大的管网系统而言，管线和节点的数量非常多，用水总量很大。在建模过程中，如果在建模软件环境下用‘LoadBuilder’进行流量分配，则数据进行分析和处理将有一定的难度，如果把大量的用户水量数据用手动的方法输入到水力模型，则数据量多，操作比较复杂，耗时较长，从而在很大程度上会影响建模的进度。针对上述方法存在的不足，对于规模较大的管网水力模型，本发明提出一种在ArcGIS工具平台上，用户水量数据自动导入水力模型的方法。该方法是根据自来水集团营销收费系统提供的水表水量信息，通过ArcGIS软件的水表图层中的水表属性表的关联工具，把水表的永久编号进行对应连接，相应的水量先关联进ArcGIS的水表图层。然后通过ArcGIS工具和模型软件对应的端口把完整的水表水量数据信息导入模型软件。在模型软件中就形成了通过水表关联对应水量的水表水量数据信息，以便下一步进行水量的合理分配。这种方法能够批量的操作，具有方便，快捷，精确的特性。大大减少了工作的复杂性，节约时间成本，提高了建模的进度。

发明内容

本发明目的在于针对用水量数据信息较大的管网模型，在建模软件环境下进行水量的导入和分配，会使后续水量数据的分析和处理存在一定的难度，并且具有耗时较长，容易出错的缺点，提出了一种基于ArcGIS工具的用户水量数据自动导入建模软件方法。通过此方法，能够实现用户水量信息快速的导入到模型软件中，减少了工作量，节约时间，方便水量数据的分析和处理，并保证了水量数据导入的质量，提高了模型建立的效率。

本发明的技术方案如下：

一种基于ArcGIS工具的用户水量数据自动导入建模软件方法，；其特征在于，包含以下步骤：

(1)用户水量数据的处理；

通过自来水公司的营销部门获取需要年份的用户年用水量数据，获取的水量数据信息包括用户编号、用户名称、用户地址、用水类型、父表编号和对应的用水量；其中，用户编号指每个用户的水表编号，也称为子表编号；父表编号指楼门表的编号，也称为总表编号，一个父表编号可能对应多个用户编号；在建模过程中需要计算出父表编号对应的水量数据，把一个父表包含的所有子表的水量数据进行求和，得到父表编号对应的年总用水量；

(2)用户水量数据关联进ArcGIS；

在ArcGIS工具平台上，包含了整个管网的属性信息，并分为多个图层，包括管线、节点、阀门、测流井、排气阀、消火栓和水表图层；ArcGIS工具平台的水表图层又包括水表的永久编号LONGNO、用户地址、用水类型、安装年代、使用材料、水表口径、用水类别、所属营业所；水表的永久编号和步骤(1)中水量数据的父表编号有信息对应关系，利用这种对应关系和ArcGIS软件的连接工具，以父表编号为关联项把用户地址、用户类型和小时平均用水量关联进ArcGIS工具水表图层中；形成包含完整水表水量的‘Shp’格式文件；

经过步骤(1)处理后的水量数据，用于ArcGIS中的数据关联；在ArcGIS工具软件的菜单项中，找到水表图层，然后打开水表图层的水表属性表，在属性表的下拉菜单中找到‘连接和关联’工具；打开‘连接’工具，在连接数据属性框中把‘选择该图层中连接将基于的字段’设置成ArcGIS水表的永久编号LONGNO，在‘选择要连接到此图层的表’设置时，找到步骤(1)保存文件中的‘xls’格式文件，并加载到该设置的属性框中，并把‘选择此表中要作为连接基础的字段’设置成‘父表编号’，然后确定连接；这样设置能够使ArcGIS水表的‘LONGNO’字段和水量数据的‘父表编号’字段完成对应连接关系，否则，水量数据将无法正确连接到对应用户水表；在ArcGIS中完成了水表永久编号和用户水量数据的关联，把水量数据连接到对应的水表上，形成了带有水量的水表图层；关联数据成功后，打开ArcGIS的水表图层，在水表属性表中，选择导出数据工具，把完整的水表图层导出为‘Shp’格式文件，形成了水量数据中间数据库；

(3)‘Shp’格式水表图层文件导入建模软件；

ArcGIS软件和建模软件WaterGEMS有数据连接端口，通过‘Shp’格式文件进行数据之间的导入和导出；步骤(2)形成的‘Shp’格式水表图层文件中间数据库，通过ArcGIS软件与建模软件WaterGEMS的数据接口，再通过数据添加或加载数据的方式导入到建模软件中；水表数据导入建模软件过程中，需把水表定义为节点；建模软件中节点和管线有很好的几何对应关系，水表以节点的形成通过坐标关系在模型软件中形成新的水表图层，能使水表与管线形成正确的几何位置关系；

水表图层的导入通过建模软件的建模器工具完成，把包含水量数据的水表以节点的形式导入建模软件WaterGEMS中，建模软件能够识别‘Shp’格式文件，首先把选择数据源类型设置成‘Shp’格式，然后找到上述保存的中间数据库‘Shp’文件，进行添加数据；下一步把水表设置成节点导入建模软件，坐标单位设置成‘m’，容差值设置为0.02米，依次对表格中各项属性进行设置，可按类型分为点和多义线；对点进行设置，表类型属性设置成‘节点’，节点所对应的关键字段设置成‘OBJECTID’，节点对应的X、Y坐标字段设置为‘自动’，即根据水表的坐标和模型中的管线坐标进行自动的位置匹配，然后再经过初始化连接运行，通过水表的坐标关系以节点的形式在模型软件中形成新的水表图层。

进一步，步骤(1)中用户水量数据的处理具体为：首先将用户编号即子表编号对应的月用水量用Excel工具求和，得到年用水量，再用Excel工具中的数据透视表功能，在‘选择要添加到报表的字段’中选择‘父表编号’和‘用户水量’，在属性行标签中设置为‘父表编号’，在数值中的值字段设置为求和，形成求和项用户水量；通过批量处理把父表编号包含的子表编号水量相加，形成父表编号年用水量信息；再把父表编号年用水量转化为小时平均用水量；最终，形成包含父表编号、用户地址、用户类型和用户水量数据的数据库，并保存为‘xls’格式文件。

上述设置能够使水表以节点的形式进入模型软件，因为建模软件中节点和管线有很好的几何对应关系，只有把水表设置成节点的形式，才能使水表与管线也形成正确的几何位置关系，否则，在建模软件中生成的新水表图层和管线将出现混乱关系。最终，完成了用户水量数据导入建模软件的过程，以便下一步进行水量的准确分配。

本发明所述的一种基于ArcGIS工具的用户水量数据自动导入建模软件的方法的有益效果主要体现在：

1.本发明所述的方法，能够利用用户水量数据信息，通过ArcGIS工具平台，先把数据通过关联的方法连接到ArcGIS软件中，形成中间数据库，再通过ArcGIS软件和WaterGEMS模型软件的接口，把水量数据自动导入模型中，很大程度上提高了整个管网模型建模的效率。

2.该方法极大简化了传统人工手动录入水量数据的工作量，并保证了水量数据导入模型的质量，只需对水量数据进行一定的处理，通过ArcGIS工具软件即可实现大批量水量数据信息导入模型的自动化，具有高效、准确、快捷的特点，提高了建模的进度，更为后续水量的准确分配提供了保障。同时本专利所述的方法可操作性强，无需进行复杂程序的编写，保证了本发明的可实施性。

附图说明

图1为本发明工作的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明是在给水管网模型的建立过程中，针对实际情况，提出的一种基于ArcGIS工具的用户水量数据自动导入建模软件的方法。具体的操作步骤如下：

1.从自来水公司相关部门获取所需要的用户水量数据，数据信息主要包括用户编号、父表编号、用户类型、用户地址和对应的用户水量等。

2.用Excel工具对原始水量数据进行批量的处理，首先将用户编号(子表编号)对应的月用水量用Excel工具求和，得到年用水量，再用Excel工具中的数据透视表功能，在‘选择要添加到报表的字段’中选择‘父表编号’和‘用户水量’，在下面属性行标签中设置为‘父表编号’，在数值中的值字段设置为求和，形成求和项用户水量。通过批量处理把父表编号包含的子表编号的水量相加，形成父表编号年用水量信息。再把父表编号年用水量转化为小时平均用水量。最终，形成包含父表编号、用户地址、用户类型和用户水量数据的数据库，并保存为‘xls’格式文件。

3.在ArcGIS管线图中，找到水表图层，然后打开水表图层的水表属性表，在属性表的左上角的下拉菜单中找到‘连接和关联’工具。

4.打开‘连接’工具，在连接数据属性框中把‘选择该图层中连接将基于的字段’设置成水表的永久编号‘LONGNO’。在‘选择要连接到此图层的表’设置时，找到步骤(1)处理的‘xls’格式文件，并加载到该设置的属性框中，并把‘选择此表中要作为连接基础的字段’设置成‘父表编号’。然后确定连接，这样设置能够使ArcGIS水表的‘LONGNO’字段和水量数据的‘父表编号’字段完成对应连接关系，即把水量数据连接到了对应的水表上。

5.关联数据成功后，打开ArcGIS的水表图层，选择导出数据工具，把完整的水表数据图层导出为‘Shp’格式文件保存，形成中间数据库。

6.通过ArcGIS工具软件与建模软件WaterGEMS的数据接口，把包含水量数据水表图层以节点的形式导入建模软件WaterGEMS中，水表的导入通过建模软件的建模器工具完成，找到上述保存的中间数据库‘Shp’文件，进行添加数据。下一步把水表定义成节点导入建模软件，坐标单位设置成‘m’，容差值设置为0.02米，依次对表格中各项属性进行设置，可按类型分为点和多义线。对点进行设置，表类型属性设置成‘节点’，关键字段设置成‘OBJECTID’，X、Y字段为‘自动’，然后再经过初始化连接运行，通过水表的坐标关系以节点的形式在模型软件中形成新的水表图层。

7.在建模软件中，就形成了通过水表关联对应水量的水表水量数据信息。以便下一步进行水量的合理分配。