城市地下三維管網管理系統的建立

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400000)

一、前言

近些年來，國家越來越重視基礎設施的建設，尤其是城市地下管網的建設，被擺在了城市規劃的重要位置。在符合實際情況的條件下，建立一套完整的城市地下管網管理系統迫在眉睫。本文依據三維GIS理論，以skyline軟件為開發平臺，以城市地下管線數據為實驗對象，實現了地下管線的三維可視化，建立了一套相對完善的城市地下三維管網管理系統。

二、管網數據

在本系統中，以熱力、給水、排水、通訊、電力、燃氣等六種管線為實驗數據，每種管線都由管點和管線數據構成，包含了管點和管線數據的空間信息和屬性信息。

三、三維場景的建立過程

(一)數據處理與制作

1.空間校正：將柵格數據與矢量數據進行空間校正，盡量選擇明顯的地方，位移點要均勻分布在圖像上。

2.DEM數據的制作：利用Arcgis中的“3D Analyst工具”創建DEM。

3.制作三維地形數據MPT：在Terra Builder中新建一個工程，添加影像圖和DEM，生成MPT，最后保存為fly工程。

(二)建立三維場景

1.數據導入：啟動TE Pro，打開fly工程，依次將所有shp文件都導入TE Pro。

2.地上三維場景的建立：在TE Pro中創建建筑物和道路模型，并導入一些輔助要素的3D模型，使三維場景看上去更加逼真。

圖3-1 三維場景

3.創建管線模型：選擇pipelines，通過導入的shp文件創建管線，然后設置管線半徑、顏色、可視距離等。

圖3-2 管線模型

4.創建管點模型：skyline軟件中沒能自動創建出管點模型，因此，為了使管線之間連接更自然、更真實，這里我們使用3ds Max 2012軟件來創建管點模型。包括雙頭管、三頭管、四頭管、閥門等管點模型。

圖3-3 管點模型

四、管網管理系統的設計與實現

(一)系統主界面的設計

系統主界面包括菜單欄、工具欄、工程樹和3D窗口。下面對每種控件進行介紹：

1.菜單欄：包括文件管理、距離測量、管線查詢、管網分析和管線統計。

2.工具欄：包括打開、保存、打印、剪切、復制、粘貼、幫助7種常用的功能。

3.工程樹：可以在此看出圖層的數量和狀態，選擇打開或者關閉。

4.3D窗口：顯示當前各圖層。

(二)系統功能的設計

1.菜單功能：包括打開、保存、另存為、打印、退出5種標準項。

2.距離量測功能：包括水平、垂直和空間距離的量測。

3.管線查詢功能：包括點查詢、線查詢和面查詢。

點查詢：點擊任一管線，系統就會顯示出該管線的各種屬性特征。

線查詢：在窗口中任一區域畫一條直線，系統會自動匹配出與該直線相交的管線，并顯示這些管線的屬性。

面查詢：在窗口中任一區域畫一個面，系統會自動匹配出該面內包含的管線，并顯示這些管線的屬性。這里給出某面查詢結果，結果如圖4-1所示。

圖4-1 面查詢

4.分析功能：視域分析和剖面分析。

視域分析：某點在空間內基于一定角度的可視范圍。如圖4-7所示，綠色區域為可見范圍，紅色區域為不可見。

圖4-2 3D視域

剖面分析：首先確定某區域管線數據的縱斷面，之后求出與該面相交的管線，之后在直角坐標系內繪制出各相交管線的具體位置，并在統計表中給出各管線的序號、類型、距離、埋深等屬性信息。結果通過編程得以實現，某分析結果如圖4-3所示。

圖4-3 剖面分析

五、結論

本文在研究了一些學者的論文和某些公司制作的管網管理系統的前提下，建立了城市地上地物和地下管網的三維場景，實現了城市地下三維管網管理系統。

由于能力有限，本系統還存在不足之處，導致該系統的功能不夠完善，未能實現開挖分析、爆管分析、連通性分析等功能。所以我會繼續努力學習并加以改進，希望得到老師或相關專業人士的一些建議或意見。