三维管网信息管理论文

1系统设计目标

基于统一的空间参照，聚合城市基础地理信息公共资源，融合管线数据的空间、属性和时序特征，构建城市综合管网三维信息管理系统，实现对管线设计规划、施工建设、运行维护的全生命周期的管理。对管线数据进行深度挖掘，实现数据的增值。进行GIS空间分析、三维建模及宏观的数据统计分析，为管线抢修、业务决策提供支持。聚合基础空间信息构建的三维场景，更加具有视觉感受力与可识别度。可以方便数据查询，发现数据中存在的问题。对于非管线专业的人也能看懂三维管线图中的设备设施。在展示规划管线时，可以更直观地了解设计数据是否合适，辅助分析功能可以更直观地审核设施设计数据。三维管线不但具有与二维相同的查询、分析等功能，而且具有二维不具备的三维分析功能，如立体设施量算、间距分析等，功能更加丰富。

2系统架构与关键技术

2.1系统体系架构

城市地下管线综合管网三维信息管理系统承担了城市综合管线数据的实时补录、快速更新、定期维护、各种管线信息查询、满足各种需求的统计、管线数据及给管线数据的分析和对外服务等工作，为城市建设提供一套信息丰富、现势性强的地下综合管网数据库，也可为其他相关行业提供数据和应用服务

2.2管网数据分层与组织

基于公共地理空间框架的应用集成模式，把“数字城市”的核心技术应用于城市综合管网三维信息系统的建设。在统一的空间框架内，构建基于区域信息资源整合、交换与应用的数据分层与组织模式。

2.3管网三维数据体系构建

系统以城市综合管线图、各专业的管线图及设计、规划、竣工与运维数据为主要数据来源，以标准化的三维管网附属设施库为基础，以管网数据驱动的参数化建模技术为核心，辅以管线数据的时序信息，涵盖规划、现状与废弃等时态特征，构建城市综合管网三维数据体系。

3系统主要功能实现

3.1管线数据监理检查对外业探测的管线数据进行检查分析，以保证进入城市管网数据库的数据完整性和正确性。

3.2海量数据存储将城市海量的空间与属性数据的分层整合存储在大型数据库中，数据分层和数据结构严格按照国家和地方标准进行设计。

3.3地图快速访问利用ESRI专业的空间数据引擎ArcSDE，实现城市海量的空间数据的管理。

3.4基本图形功能基本的GIS功能模块主要包含了下列功能。

1）方便快捷的视图操作功能。包括放大、缩小、漫游、刷新、前视图、后视图、全景显示、居中显示、旋转视图、指北针、比例尺显示等。

2）图层显示。包括标准化的管线分类显示、图层过滤显示等。

3）工作空间管理。包括保存、打开、关闭、另存为、输出为PDF文件等工作空间的操作。

4）量测工具。包括各种方式量测角度、长度、距离、面积等工具。

5）影像数据管理。包括DOM影像交互式加载、根据坐标文件、影像头信息加载、栅矢数据透明叠加显示等工具。

6）鹰眼导航。实现索引图与具体地图位置的快速联动。

7）放大镜。实现沿管线放大浏览的功能。

3.5调图

调图功能模块主要用于快速地地图定位，主要包括根据索引、图幅名称、管线工程、坐标、地物特征（如道路名称、建筑物名称等）等定位相应的1∶500的基础地形和专业管网数据。

3.6管线信息查询方便、多样化的管网信息查询功能，足不出户即可详细了解实地埋藏与地下的管线空间、属性以及声像档案等信息。

3.7管网数据统计

1）将统计与制图功能结合，既能生成统计报表，又能生成专题图。

2）系统支持条件统计。对各种专题数据，根据属性字段进行简单条件统计、复杂条件统计和模糊条件统计等。如针对城市管线数据，可以统计全部或符合给定条件管线的长度，并能够以表格、直方图、饼图、折线图等表示并输出。

3.8管网分析

管网分析功能模块主要用于深层次地挖掘地下管线的信息数据，为管线规划、城市减灾容灾等决策分析提供合理性的建议数据。

1）管线的纵横断面分析。用于了解地下管线相对于地面的敷设状态。选择相应的断面线，可以自动绘制出符合规范的纵断面图，并可在纵断面图与管线地图之间进行联动操作，并可以查询管线和剖点处的属性信息。

2）管线路径分析。可以根据行业的要求（如电信、电力、燃气、给水等行业）建立管网的网络拓扑结构，计算从指定的起始管点到终止管点的最短路径，给出路由及其相关的设施、影响区域等。例如，给水、燃气发生爆管事故时，可以通过管网的路径分析功能，从事故点处追溯到控制此事故发生管段的阀门设施，并可进一步追踪这些阀门设施所控制的影响区域，为其业务提供决策支持。

3）缓冲区分析。通过在要分析的要素上设置一定距离的缓冲区，可以进行各种分析运算。例如，道路改扩建或拆迁分析，通过以道路改扩建或拆迁区域作为缓冲区进行分析计算，可以得出其影响的地上地物及地下管线的情况。

4）管线三维分析。利用管线普查的空间和属性数据，三维模拟显示选中范围内的所有管线、附属物、建筑物以及地面地物。能够进行放大、缩小、漫游、旋转等飞行模拟显示，能够选择三维管线浏览其属性，根据属性定位管线的位置，并可进行管线净距分析，在三维分析图上能直观地反映出管线穿管（碰撞）情况。

3.9管网规划辅助审批

管网规划辅助审批功能模块主要用于提供一些用于辅助管网规划审批和设计的工具。

1）垂直净距分析。可以对任意范围内的相交管线进行垂直净距分析，并将分析的结果与国家管网设计规范值进行比较，给出比对结果。

2）水平净距分析。可以对任意两条管线之间的水平距离进行分析，并将分析的结果与国家管网设计规范值进行比较，给出比对结果。

3）覆土埋深分析。可以通过在进行覆土埋深分析的位置划一条线，分析与这条线相交的所有管线的覆土埋深情况，并与国家管网设计规范值进行比较，给出比对结果。

4）辅助设计功能。根据国家规范和其他标准、现状管线之间的关系，限定规划管线的布设界限，能够自动生成一个管线埋设的建议方案。

5）其他管线设计工具。包括智能的节点捕捉工具、坐标展点工具、电杆自动布设工具等。

3.10动态更新

动态更新模块完成竣工资料的入库功能，对竣工管线数据进行数据检查，检查通过后导入数据库，并将原始数据存入历史数据库。实现模式为：划定施工范围，将该范围内的管线数据裁剪转出，生成施工参考图，由施工单位根据此图形进行开挖铺设管线，竣工测量后，将管线变化反映在施工参考图上，形成最终的竣工图，然后将此图提交管线主管部门，由数据维护人员对数据进行检查，检查通过后，将竣工数据导入系统，系统将新增管线写入现状数据库，并将废弃的管线存入历史数据库。

4结束语

本文主要针对城市地下综合管网信息的管理系统实现进行了研究与探讨。目前系统已研制完成并得到应用，对城市地下综合管网信息实现了有效的组织管理、专题生产的自动化、可视化的查询及统计分析，提高了城市地下综合管网信息管理的效率和水平。

作者:段双全陈建军徐秀川单位:北京城建勘测设计研究院