基于GIS的城市供水管网爆管空间分析及预测

摘要

城市供水管网爆管不仅会浪费大量的水资源，而且还会引起停水、停电，干扰城市交通秩序等现象，严重影响居民的正常生活。为了减少供水管网爆管，对爆管的原因和爆管分析方法的研究具有重要意义。
　　 本文对爆管的不同情况进行了划分，确定了本次爆管的研究对象。结合本次收集到的供水管网和爆管数据，充分考虑爆管数据库建立的层次结构和逻辑结构两个方面，建立了基于GIS的爆管空间分析数据库，这是进行GIS空间分析的数据基础。
　　 以研究区域内的爆管和相关管网数据为基础，建立了基于GIS的爆管的空间叠置分析模型、空间缓冲区分析模型和空间统计分析模型，分析爆管与各个影响因素之间的关系。根据已知管网的爆管率，利用克里格插值方法，对研究区域内供水管网的爆管率进行了预测，基本上实现了空间预测的目的。
　　 对引起供水管网爆管的因素进行了总结，并结合本次的研究实例，确定了建立爆管预测模型的分组变量和解释变量。由于影响爆管因素的最大特点是高度非线性和不确定性，尤其是受一些随机干扰的影响较大，据此，本文根据自适应模糊推理系统(ANFIS)的原理和特点，在MATLAB中建立了爆管模糊预测模型，并对模型进行了检验，预测精度基本满足爆管预测的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出及研究意义

1.1.1课题的提出

1.1.2课题的研究意义

1.2课题的国内外研究现状

1.3课题的研究内容和研究方法

1.3.1课题的研究内容

1.3.2研究区域介绍

1.3.3研究方法

第二章建立基于GIS的爆管数据库

2.1爆管和爆管率的定义

2.2爆管数据的分析处理

2.2.1供水管网爆管数据的收集

2.2.2供水管网爆管数据的整理

2.3建立爆管GIS空间分析数据库

2.3.1爆管数据库的层次结构设计

2.3.2爆管数据库的逻辑设计

2.3.3爆管数据库要素的字段类型

2.4研究区域内爆管相关数据的收集和爆管数据库的建立

2.4.1研究区域内的供水管网数据的收集和整理

2.4.2研究区域内爆管数据的收集和整理

2.4.3研究区域内的爆管数据库建立

第三章基于GIS的爆管的空间分析

3.1 GIS环境下的空间分析

3.1.1 GIS与空间分析

3.1.2 GIS空间分析的基本原理和方法

3.1.3 GIS空间分析模型

3.2利用GIS空间分析工具进行爆管研究的可行性分析

3.2.1爆管的GIS空间叠置分析

3.2.2爆管的GIS缓冲区分析

3.2.3爆管的空间数据统计分析

3.3基于GIS的爆管空间分析模型研究实例

3.3.1爆管的空间叠置分析模型

3.3.2爆管的空间缓冲区分析模型

3.3.3爆管的空间统计分析模型

第四章爆管预测模型的建立

4.1影响爆管的因素总结分析

4.1.1 GIS空间分析中获得的影响爆管的因素

4.1.2影响爆管的其他因素

4.2爆管预测模型简介及分类

4.3常用的爆管统计模型的原理及评述

4.3.1时间线性模型

4.3.2时间指数模型

4.3.3广义线性模型

4.3.4以往统计模型的总结

4.4自适应神经网络模糊推理系统(ANFIS)简介

4.5 ANFIS的结构和原理及其在MATLAB中的实现

4.5.1 ANFIS的结构和原理

4.5.2 ANFIS在MATLAB中的实现

4.6爆管预测模型的建立

4.6.1实例仿真

4.6.2模型的检验

4.6.3模型的总结

第五章结论

5.1主要成果

5.1.1建立了基于GIS的爆管空间分析数据库

5.1.2建立了基于GIS的爆管空间分析模型

5.1.3建立了爆管的模糊预测模型

5.2论文的创新

5.2.1泵站对爆管影响的距离的界定

5.2.2利用ArcGIS的统计插值方法实现空间预测的目的

5.2.3利用ANFIS建立爆管预测模型

5.3不足

5.4继续研究的建议

参考文献

发表论文及参加科研情况

附录：MATLAB主程序代码

致谢