城市地下三维管网管理系统的建立

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400000)

一、前言

近些年来，国家越来越重视基础设施的建设，尤其是城市地下管网的建设，被摆在了城市规划的重要位置。在符合实际情况的条件下，建立一套完整的城市地下管网管理系统迫在眉睫。本文依据三维GIS理论，以skyline软件为开发平台，以城市地下管线数据为实验对象，实现了地下管线的三维可视化，建立了一套相对完善的城市地下三维管网管理系统。

二、管网数据

在本系统中，以热力、给水、排水、通讯、电力、燃气等六种管线为实验数据，每种管线都由管点和管线数据构成，包含了管点和管线数据的空间信息和属性信息。

三、三维场景的建立过程

(一)数据处理与制作

1.空间校正：将栅格数据与矢量数据进行空间校正，尽量选择明显的地方，位移点要均匀分布在图像上。

2.DEM数据的制作：利用Arcgis中的“3D Analyst工具”创建DEM。

3.制作三维地形数据MPT：在Terra Builder中新建一个工程，添加影像图和DEM，生成MPT，最后保存为fly工程。

(二)建立三维场景

1.数据导入：启动TE Pro，打开fly工程，依次将所有shp文件都导入TE Pro。

2.地上三维场景的建立：在TE Pro中创建建筑物和道路模型，并导入一些辅助要素的3D模型，使三维场景看上去更加逼真。

图3-1 三维场景

3.创建管线模型：选择pipelines，通过导入的shp文件创建管线，然后设置管线半径、颜色、可视距离等。

图3-2 管线模型

4.创建管点模型：skyline软件中没能自动创建出管点模型，因此，为了使管线之间连接更自然、更真实，这里我们使用3ds Max 2012软件来创建管点模型。包括双头管、三头管、四头管、阀门等管点模型。

图3-3 管点模型

四、管网管理系统的设计与实现

(一)系统主界面的设计

系统主界面包括菜单栏、工具栏、工程树和3D窗口。下面对每种控件进行介绍：

1.菜单栏：包括文件管理、距离测量、管线查询、管网分析和管线统计。

2.工具栏：包括打开、保存、打印、剪切、复制、粘贴、帮助7种常用的功能。

3.工程树：可以在此看出图层的数量和状态，选择打开或者关闭。

4.3D窗口：显示当前各图层。

(二)系统功能的设计

1.菜单功能：包括打开、保存、另存为、打印、退出5种标准项。

2.距离量测功能：包括水平、垂直和空间距离的量测。

3.管线查询功能：包括点查询、线查询和面查询。

点查询：点击任一管线，系统就会显示出该管线的各种属性特征。

线查询：在窗口中任一区域画一条直线，系统会自动匹配出与该直线相交的管线，并显示这些管线的属性。

面查询：在窗口中任一区域画一个面，系统会自动匹配出该面内包含的管线，并显示这些管线的属性。这里给出某面查询结果，结果如图4-1所示。

图4-1 面查询

4.分析功能：视域分析和剖面分析。

视域分析：某点在空间内基于一定角度的可视范围。如图4-7所示，绿色区域为可见范围，红色区域为不可见。

图4-2 3D视域

剖面分析：首先确定某区域管线数据的纵断面，之后求出与该面相交的管线，之后在直角坐标系内绘制出各相交管线的具体位置，并在统计表中给出各管线的序号、类型、距离、埋深等属性信息。结果通过编程得以实现，某分析结果如图4-3所示。

图4-3 剖面分析

五、结论

本文在研究了一些学者的论文和某些公司制作的管网管理系统的前提下，建立了城市地上地物和地下管网的三维场景，实现了城市地下三维管网管理系统。

由于能力有限，本系统还存在不足之处，导致该系统的功能不够完善，未能实现开挖分析、爆管分析、连通性分析等功能。所以我会继续努力学习并加以改进，希望得到老师或相关专业人士的一些建议或意见。