二三維可視化城市管線管理系統

史高峰

鞍山市城鄉規劃設計研究院有限公司 遼寧 鞍山 114001

引言

城市地下管線是城市重要的基礎設施之一，城市地下管線的安全運行保障了城市有效和高質量的運行，是整個城市和社會發展所必須具有的重要物質基礎[1]。城市地下管線大部分是以圖紙資料為主要保存方法，由于圖紙存在局限性，而且沒有相關屬性信息，從而造成地下管線數據不僅更新難度大，而且更新周期長，無疑會增加圖紙數量，加大了管理難度。并且隨著城市人口數量的集中化發展，城市新建小區和基礎設施規劃也逐漸增多，使得管線權屬單位所管理的管線也逐漸增多，管線交叉事故頻頻發生。為此，建立了二三維可視化城市管線管理系統，采用數據庫技術及軟件編程二三維技術來實現城市地下管線數據的管理，以滿足工程建設查找管線資料的需要，也可幫助管線權屬單位更好的管理各類管線數據，從而使地下管線的管理步入科學化、規范化、信息化的軌道。

1 系統總體架構

二三維可視化城市管線管理系統采用SQL Server數據庫技術、C#面向對象編程技術、空間數據庫管理技術，ArcGIS API for Silverlight和Skyline平臺提供二維和三維顯示技術，針對網絡分析的幾何網絡模型等，為綜合管線管理提供二三維操作體驗。系統客戶端采用B/S架構模式，用戶通過Internet瀏覽器進行管線數據的綜合分析與顯示，系統管理端采用C/S架構模式，用戶通過專用客戶端進行管線數據的添加與修改。

2 地上三維建筑模型構建技術

地上三維建筑模型利用Skyline Terra ExplorerPro加載shp地形數據文件生成。Skyline 軟件是利用航空影像、衛星數據、數字高程模型和其它的2D或3D 信息源等創建的一個交互式環境[2]。地上建筑數據來源于1:500地形圖中的屬性數據，包括建筑層數、每層高度、建筑結構材質、周長與面積等信息。通過C#編程語言及Skyline COM接口讀取shp文件，形成二維建筑結構圖，通過設置建筑的每層高度以及貼圖材質等信息，自動構建三維建筑模型。

3 地下管線三維模型構建技術

每根管線由起始管點和終止管點定義，包括管點的坐標、管線直徑、管線材質、埋深、埋設方式、管線類型等信息。編程中使用ILayer61接口建立管線圖層，根據管線數據庫中起始管點和終止管點的坐標，利用IPosition61接口創建管線方向向量，并通過數據庫中材質和管徑信息創建三維管線。

4 二維管線管理子系統

二維管線管理系統主要包括“工具”、“圖層”、“數據”、“工具條”、“鷹眼”、“二三維聯動”等6部分。其中“工具條”部分能夠實現常用的距離測量和面積測量等功能；“工具”部分能夠實現路名查詢和人口估算等功能；“圖層”部分包括了所有與規劃有關的數據圖層，包括道路、總規、控規、管線等；“數據”部分能夠實現萬圖、影像圖等類型圖庫的顯示；“二三維聯動”部分能夠實現不同數據圖層之間的對比切換顯示。

二維管線系統提供了管線規劃設計必要的參考數據，通過二維管線數據、管井數據、影像數據、總規數據、水系數據和植被數據之間的對比顯示，從而確定地下管線和管井在城市的空間位置，避免管線和管井數據與建筑物之間的相互矛盾和干擾，為工程管線規劃、設計和管理提供依據。二維管線系統數據涵蓋如下：坐標及高程數據、植被數據、道路規劃數據、用地數據、道路紅線數據、基礎地形圖數據、總規和修規數據。

5 三維管線管理子系統

三維可視化城市管線管理系統主要功能如下：

5.1 信息查詢

地上建筑信息查詢，包括地理坐標信息，建筑高度，占地面積，材質等信息。地下建筑信息查詢，包括窨井的地理坐標，形狀、材質、直徑、高度；管線的形狀、材質和直徑。

5.2 地形挖洞

地形挖洞可以看到選定區域的窨井位置、管線類型、數量等信息，不僅可以在管線規劃時明確現有管線所處空間方位，管線間的空間距離等信息，為管線規劃提供必要手段。同時也可以防止道路施工時管線挖斷事故的發生。

5.3 坡度分析

坡度和坡向是在城市管線規劃設計中具有決定作用，傳統方法是用人工方法計算區域坡度，但是此方法不僅效率低下，而且存在很大的誤差。為此，利用Terra Explorer中的坡度分析模塊，可以得到選定區域的坡度和坡向信息。

5.4 剖面分析

鼠標左鍵在三維場景中點擊起始點位置，畫一條用于坡面分析的線，左鍵確認第二點，右鍵結束。信息框中顯示兩點之間的空間距離、高程差和坡度信息，并彈出地形坡面信息框，圖中顯示由起始點到結束點之間的坡面一系列點的高程值，主采樣點為白色豎線，次采樣點為藍色豎線。

6 系統研制意義

系統改變了利用圖紙資料對管線數據進行管理的模式，采用數據庫的管理方式進行管理，具有更高的效率。通過利用此系統，可以實現二維管線空間數據與屬性數據的結合，代替傳統圖紙式的管理方式，方便資料查閱與數據統計。

二三維可視化城市管線管理系統可按照地下管線的數據結構和屬性信息，建立滿足城市建設需求的管線數據庫，實現管線空間數據和屬性數據的一體化存儲與管理。

二三維可視化城市管線管理系統可對涉及地下空間工程的施工進行有效管理，并為施工提供相應區域的地下管線資料，從而減少管線事故發生。

利用本系統可以實現對地下管線的普查，摸清地下管線的現狀信息，為今后對地下管線資產的管理提供數據支撐。