第３０卷第１期 ２０１４年１月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏＩ Ｉｆ．３０ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１４
城市三维管网信息系统建设探讨与研究
赵伟山
（甘肃省测绘工程院，甘肃兰州７３００００）
摘要：随着经济社会的快速发展，城市规模扩大，使得地下管线的规模日益扩大。在城市扩建、管线布设过程中， 由于对已有管线信息不清造成的误挖、误伤管线事件时有发生，给人们的生活带来一定困难，因此，探清现有管线分 布情况，建设信息化的科学管理平台势在必行。为保证地下管线信息的科学性、准确性和现势性，通过物探的方法， 科学、准确、完整地探测查明各种地下管线的现状信息，基于ＧＩＳ平台，建立城市三维管网信息系统，合理开发和有效 利用地下空间，为城市基础设施地下改造的规划、设计、施工和管理提供完整、及时、适用的基础设施信息保障。 关键词：地下管线；ＧＩＳ平台；三维管网信息系统 中图分类号：ＴＵ４７０
城市综合地下管线是城市非常重要的基础设
施，担负着城市的信息传递、能源输送和废物排弃等 的功能，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市
的生命线。近年来，我国的城市化建设步人了一个 前所未有的快速发展时期，各种电力、通信电缆等地
上管线也由地上转入地下，使得地下管线错综复杂。
以往对于管线资料的管理大多还处于人工管理阶
段，资料大多是纸质资料，缺乏信息化管理手段，查
阅起来十分困难，而且数据一旦发生变化很难及时
更改。随着信息化技术的不断发展，许多城市也逐 渐建立了二维管线系统，也有少数城市开始了对三
维管线系统的探索。然而管线分布纵横交错，二维 管线系统难以直观的反映各管线之间的立体空间位
置关系。三维可视化技术在城市地下管线管理中的
应用，可以将各管线之间、管线与周边地物之间的空
间位置关系及其它相关的三维景观得到逼真的再 现，大大提高了对空间的感知能力。基于对三维
ＧＩＳ的研究，开发了一套实用的三维管网信息系统。
收稿日期:2018-01-11摇摇摇摇摇摇修回日期:2018-05-15摇摇摇摇摇摇网络出版时间:2018-06-29基金项目:2017年度四川省教育计划理科重点项目(17ZA0043)作者简介:王星捷(1980-),男,硕士,副教授,研究方向为数字城市、智慧城市、三维空间数据处理、大数据应用。网络出版地址:/kcms/detail/61.1450.TP.20180629.1708.076.html基于ArcScene平台的三维管网系统的研究王星捷,李春花(成都理工大学工程技术学院,四川乐山614007)摘摇要:目前二维管网系统较为成熟,但二维管网系统对于重叠的管网数据的表达有限,同样也无法真实地展示出管网的管径、材质信息与管点设备类型等信息。而三维管网技术发展较慢,成熟的系统并不多。大多三维管网系统缺乏地形数据,管网立体的空间效果较差。重点分析了二维管网数据和三维管网数据的相关性,三维管网数据与地形栅格数据之间高程的关系,设计了分层的三维空间数据库。通过ArcScene平台进行了数据整合和系统的实现,实现了二、三维管网数据以及地形栅格数据之间的无缝结合,实现了基础浏览、定位查询以及多种管网分析功能。系统整体空间性强,真实反映出管网的空间关系,且功能齐全。关键词:三维管网;三维空间数据库;ArcScene;地形栅格数据中图分类号:TP319摇摇摇摇摇摇摇文献标识码:A摇摇摇摇摇文章编号:1673-629X(2018)11-0217-04doi:10.3969/j.issn.1673-629X.2018.11.047Researchon3DPipeNetworkSystemBasedonArcSceneWANGXing-jie,LIChun-hua(SchoolofEngineeringTechnology,ChengduUniversityofTechnology,Leshan614007,China)Abstract:Thetwo-dimensionalpipenetworksystemismorematurebuthaslimitedexpressionfortheoverlappingpipenetworkdata,andalsocannotreallydisplaytheinformationofpipediameter,materialinformationandpipetypeequipment.Thedevelopmentofthree-di鄄mensionalpipenetworktechnologyisslow,andmaturesystemsarefew.Mostofthethreedimensionalpipenetworksystemslackterraindata,andthespatialeffectofthepipenetworkispoor.Inthispaper,weemphaticallyanalyzethecorrelationbetweentwodimensionalpipenetworkdataandthreedimensionalpipenetworkdataandtherelationshipbetween3Dpipenetworkdataandterraingriddata.Afterthatwedesignthelayeredthreedimensionalspatialdatabases.ThedataintegrationandrealizationofthesystemarecarriedoutthroughArcSceneplatform.Thesystemrealizestheseamlessintegrationoftwoandthreedimensionalpipenetworkdataandtopographicgridda鄄ta,aswellasbasicbrowsing,positioningqueryandseveralpipenetworkanalysis.Thewholesystemhasstrongspaceandtrulyreflectsthespatialrelationshipofthepipenetworkwithcompletefunctions.Keywords:3Dpipenetwork;3Dspatialdatabase;ArcScene;topographicgriddata0摇引摇言地下管网[1]设施是城市中核心的基础设施,由供水管网、排水管网、电网和燃气管网[2]等地下网络组成。它的特点有:涉及区域面积广、设施数量随城市发展每年递增且越来越快、种类各式各样[3]、空间关系复杂[4]等等。在管网信息展示上,简单的二维展示已经不能反映各种层叠管网真实的空间关系。如果没有一个能够真实直观地反映地下网络环境的软件,那么不管是在管网建设、管网维护或是与管网建设无关的交通道路施工和楼房修建中,都会因为地下管网信息不精确导致巨大的事故。文中通过对二、三维管网数据以及地形数据的分析,设计数据之间的逻辑关系。利用Arc鄄Scene平台技术,实现了二、三维数据与地形数据的无缝整合,清楚直观地展示了各个管线之间的空间关系以及与地形之间的关系。实现了三维管网[5-6]基础浏览、定位查询以及管网分析等功能。1摇系统架构设计系统整体架构从下到上分别为:数据层、业务逻辑层、表现层。数据层按数据类型分为空间数据和属性数据。业务层就是根据系统的功能划分为不同的功能第28卷摇第11期2018年11月摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇计算机技术与发展COMPUTERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENT摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇Vol.28摇No.11Nov.摇2018模块,完成到达用户的不同目的。最终用户看到的就是表现层,表现层实现用户操作系统和获取系统反馈的信息。具体结构如图1所示。
基于网络的数字管网三维可视化管理平台
基于网络的数字管网三维可视化管理平台是一种基于云计算、传感器、物联网和虚拟现实等技术的管网管理平台。它不仅可以实现对管网设备的实时监测和数据采集，还可以将数据信息以三维可视化的形式呈现，帮助管理者更直观地了解管网的运行状况和问题存在，并对管网的运行和维护提供更加智能和高效的解决方案。
一、三维可视化
管网平台的三维可视化功能是平台的一大亮点，其可以将管网的各种设备、管道等信息以三维立体的形式展现出来。我们可以像玩游戏一样操作这个应用，通过拖拽、旋转、放大、缩小等操作来查看管网的各类信息。在三维可视化的平台中，不仅可以准确显示各个管道的位置和路径，还可以实时动态地显示管网的流量、压力等参数信息，同时可以进一步完善管网的拓扑结构。
二、实时监控
基于网络的数字管网三维可视化管理平台继承了智能化技术的优点，使管网变得更加智能和高效。通过各种传感器的网络化布置，可以实现对管网的实时监控，及时发现和解决故障和一些异常情况，从而保证了管网的正常运行和稳定性。
三、数据分析
基于网络的数字管网三维可视化管理平台不仅可以实时监控管网的运行状况，还可以进行数据分析，也就是将管网的运行数据进行系统分析，从而得到一组清晰的指标，指导管理者优化管网的维护和管理。通过数据分析，可以更好地预测管网的运行状况，及时做出相应的处理措施。
四、智能化模型
基于网络的数字管网三维可视化管理平台提供了一种新构建的智能化模型，使用这种模型可以更加精准地描述管网中的各种设备和管道之间的关系。同时，智能化模型还大大减少了人工干预和繁琐的工作，提高了效率。
以上是关于基于网络的数字管网三维可视化管理平台的一些简单介绍，相信随着科技的不断进步和发展，这种管理平台一定会有更广泛的应用和更好的发展。
城市三维地下管线管理系统
一、城市地下管线
城市管网是城市最重要的公共基础设施之一，与城市的发展和居民的日常生活息息相关。根据不同的市政建设，管网分为供水、排水、通信、电力等多种类别，其分布也遍及地下、空中、水下等。城市地下管线是城市建设的重要内容和城市生存和发展的生命线。具有规模大、范围广、管线种类繁多、空间分布复杂、变化大、增长速度快、形成时间长等特点。触及城市的各个角落，与人民生活息息相关。
当今的城市中布满了各种各样的管线，类似于以前手工的管理模式和管理手段已无法满足“合理规划、科学管理、优质服务”的要求。对于突发事故的应变能力和处理效率难以适应企业集团高速发展的需求，各级管线管理单位需要一种更为方便、及时的方式，来管理自来水、供暖、排污、燃气、电信信号等管线资源——管线系统，要求科学管理管网资源及相关的管网信息，实现整个管网的协调与统一。同时各种综合信息，如工程报表、维修维护信息等也需要以管网信息为依据，要做到科学化管理。
传统的二维GIS方式管理管网，总是受到平面显示范围的限制，无法从纵深上直观反映管网间真实的空间位置，难以对大量的管线信息进行有效的描述和表达。管线三维模型能直观地描述管线的三维特征及管线间的空间关系，能真实地反映地下管线的空间分布状况。
城市三维地下管线管理系统是以计算机网络为载体，GIS软件为平台的应用型技术系统，整合城市地下综合管线数据资源，实现了地下管线的三维可视化管理、存储、查询、分析、定位等功能，形成了一套完善的城市地下综合管线数据资源管理数字化、可视化的三维管线系统。管线采用二三维一体化的设计方式，平面视图管线表现为二维方式，转换视角，管线表现为三维方式，可以直观查看管线与周围地形、地物、建构筑物的关系。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，可以大大提高对管线信息的理解、认识、定位、判断、利用。可以提供包含基本的空间查询、属性查询、空间统计服务，基于管线数据的空间分析服务。三维管线是普通管线系统平台的高端形式，更直观、更立体地展现管线现状。可快速导入三维模型数据，包括基础底图的三维模型和管线三维模型，显示叠加后的效果；导入二维矢量图层，系统可自动将二维渲染成三维模型。三维效果让管线显示更加直观，实现对地下管线不同角度的查看。
