數字媒體技術在供水管網系統中的應用

朱華明

（健雄職業技術學院，江蘇 太倉 215400）

1 WEBGIS供水管網系統運行模式

1.1 供水管網系統框架

WEBGIS通過Internet擴展了傳統GIS的應用空間和手段，系統通過WEB技術實現網上發布，Internet網中任一個網絡節點都可以共享其它網絡節點的地理信息，使得GIS成為全球化的地理信息系統。WEBGIS城市供水管網信息系統的總體結構是一個基于B/S（瀏覽器/服務器）模式的三層體系結構。

WEBGIS作為一種分布式的GIS系統，為了使其具有良好的可用性、可維護性和可擴展性，必須根據WEBGIS系統涉及的基本業務活動，對其各個組成部分及邏輯層次進行有效的規劃和有機的組織。因此本系統將采用基于.NET平臺的WEBGIS模型具有四層結構：即數據服務層、GIS服務層、WEB服務層以及表現層。數據服務層提供數據存儲管理服務，是用SQL SERVER數據庫統一存儲管理空間數據與屬性數據等。

WEB服務層介于客戶端和GIS服務層之間，該層主要存儲系統網站的應用程序。應用程序通過WEB服務器（IIS）發布到網絡中，這樣客戶端就可以通過訪問地址直接與系統進行交互，傳遞客戶端請求并獲取服務端提供的結果。同時通過應用程序可以與GIS服務器關聯，實現GIS功能的處理。

表現層是通過DIV+CSS技術進行排版布局，再結合SUPERMAP IS.NET組件，表現系統可提供的功能、信息，并實現與用戶的動態交互。表現的界面主要以窗體界面為主，統一的界面風格，使用戶易于熟悉掌握，并且易于實現功能子系統間的集成。

1.2 供水管網功能介紹

地圖操作包括鷹眼圖、圖層控制、縮放控制條、地圖編輯、地圖模式切換等。雙向查詢它們分別為SQL查詢、選擇查詢（點選/多邊形選/框選等）。緩沖區分析即與線相結合，將查詢規定范圍內所有地物，可將他們作為施工依據。空間分析有垂直凈距分析、橫截面分析和剖面分析。統計分析根據給定的條件進行相應統計，并用特定模式的圖表表示出來。報表輸出是將查詢結果和統計結果用表格表示，進而實現打印與保存。

2 數字媒體技術在系統中的運用

目前GIS技術與計算機輔助設計技術相結合，利用可視化技術實現供水管網信息系統中的地面、設施、建筑、水質面和管網結構等的三維顯示。運用數字媒體技術對三維可視模型進行細化處理。利用CAD系統的準確、靈活和平面表達直觀的特點；3D建模技術的實體真實體現的特點，再融入三維模擬功能強大，場景真實的3DGIS環境中，使直觀和真實的展現管道環境的效果。其中包含了地下管道的模型、建筑的模型、環境的模型等。

從設計軟件的角度來看，數字媒體技術主要是AUTOCAD、SolidWorks設計，3D模型建立，Photoshop后期處理。

2.1 Solid Works管道建模

3D草圖編輯Solid Works的管路系統使用3D草圖作為管路系統中管道和管筒延伸的參考，管道系統中的3D草圖只包含直線和圓弧，直線代表管道的延伸，在圓弧的位置將需要選擇適當的彎頭；分割實體主要對草圖實體的分割；運用設計庫設計，在管道系統設計中，Solid Works可以根據路線情況自動添加一些必要的管路附件，從設計庫中拖放管路附件到相應的點上，即可在管路中添加管路附件。

2.2 AUTOCAD與3DMAX三維建模

運用AUTOCAD進行粗建模，把模型進行存儲，導入cad圖到3D MAX，用File的Import。然后把側面圖群組，在左視圖放正。正面墻的cad圖就在前視圖放正（正視圖從標要 X，0；Y，0；Z，0），擺好后把它們凍結（右鍵的Freeze selection）。對照CAD圖進行擠壓等編輯，并賦予材質，進行渲染輸出。

3 數字媒體技術的實現

數字媒體技術的實現主要運用了數據集成技術。在設計時要對主要圖層的分層進行設計，AutoCAD設計中要注意比例尺寸。數據集成技術是將規范化的三維圖形通過數據采集和轉換進入GIS中。

供水管網所需圖像經過數字媒體技術設計軟件完成后需要與空間數據庫進行集成才能為WEBGIS系統所使用，目前的數據集成主要有以下幾種：

3.1 由3DMAX系統做出相應的3D模型，經過一系列處理，形成一個模型集。經過必要的簡化和優化后，將3D模型作數據轉換成WEBGIS系統所能夠接受的文件格式，然后放人內存或外存，這樣就建立了一個組件模型庫。在WEBGIS中需要某個模型時，直接從組件模型庫中調入對應的組件模型，WEBGIS系統會自動為該模型加上語義屬性，并重建拓撲關系。此方式的優點是模型可重用，避免了重復進行數據格式轉換。缺點是建立這樣的模型庫費時費力，需要較大的投入。

3.2 單格式轉換方式。先在3D系統中制作整個或部分場景模型，再將這個場景模型直接進行數據轉換放入到WEBGIS中去。這種方式目的性太強，只是為了某個區域、某個階段而進行，對于大范圍的區域的場景模型顯得力不從心，也無法反映場景長時期內的動態變化。

3.3 中心數據庫方式。建立一個專門用于存放圖形數據的中心數據庫，并提供若干接口。與CAD的接口功能體現為3D系統建立模型后將圖形數據存入中心數據庫，也可從中心數據庫提取出某個模型地圖形數據,對此模型進行再編輯與WEBGIS的接口.表現為WEBGIS系統從中心數據庫提取圖形數據并補足語義屬性，然后在場景中插入幾何對象，WEBGIS系統也將自身建立的場景模型的圖形數據存放到中心數據庫。這種方式在理論上可達到最佳的效果，但其算法的復雜性阻礙了自身的實現，目前還沒有一個像樣的原型出現。但它確實是一種有潛力的模式。

[1]張雄,黨志良,張賢洪,李冬梅.WEBGIS 及三維可視化技術在銅川新區供水管網中的應用研究[J].給水排,2006

[2]胡勝華,何宗宜,陶利佳.AutoCAD與GIS數據轉換的研究[J].測繪通報,2007

[3]馬先立,吳信才,曾文.WEBGIS在供水管網信息系統中的應用及其實現[J].現代計算機,2002