城市地下三維管網(wǎng)管理系統(tǒng)的建立

2019-04-02 07:59

福建質(zhì)量管理 2019年6期

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院重慶 400000)

一、前言

近些年來，國家越來越重視基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，尤其是城市地下管網(wǎng)的建設(shè)，被擺在了城市規(guī)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(wǎng)管理系統(tǒng)迫在眉睫。本文依據(jù)三維GIS理論，以skyline軟件為開發(fā)平臺，以城市地下管線數(shù)據(jù)為實驗對象，實現(xiàn)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(wǎng)管理系統(tǒng)。

二、管網(wǎng)數(shù)據(jù)

在本系統(tǒng)中，以熱力、給水、排水、通訊、電力、燃氣等六種管線為實驗數(shù)據(jù)，每種管線都由管點和管線數(shù)據(jù)構(gòu)成，包含了管點和管線數(shù)據(jù)的空間信息和屬性信息。

三、三維場景的建立過程

(一)數(shù)據(jù)處理與制作

1.空間校正：將柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的制作：利用Arcgis中的“3D Analyst工具”創(chuàng)建DEM。

3.制作三維地形數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)導(dǎo)入：啟動TE Pro，打開fly工程，依次將所有shp文件都導(dǎo)入TE Pro。

2.地上三維場景的建立：在TE Pro中創(chuàng)建建筑物和道路模型，并導(dǎo)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(chuàng)建管線模型：選擇pipelines，通過導(dǎo)入的shp文件創(chuàng)建管線，然后設(shè)置管線半徑、顏色、可視距離等。

圖3-2 管線模型

4.創(chuàng)建管點模型：skyline軟件中沒能自動創(chuàng)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(chuàng)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(wǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

(一)系統(tǒng)主界面的設(shè)計

系統(tǒng)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(wǎng)分析和管線統(tǒng)計。

2.工具欄：包括打開、保存、打印、剪切、復(fù)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(shù)量和狀態(tài)，選擇打開或者關(guān)閉。

4.3D窗口：顯示當前各圖層。

(二)系統(tǒng)功能的設(shè)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(tǒng)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(qū)域畫一條直線，系統(tǒng)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(qū)域畫一個面，系統(tǒng)會自動匹配出該面內(nèi)包含的管線，并顯示這些管線的屬性。這里給出某面查詢結(jié)果，結(jié)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(nèi)基于一定角度的可視范圍。如圖4-7所示，綠色區(qū)域為可見范圍，紅色區(qū)域為不可見。

圖4-2 3D視域

剖面分析：首先確定某區(qū)域管線數(shù)據(jù)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(nèi)繪制出各相交管線的具體位置，并在統(tǒng)計表中給出各管線的序號、類型、距離、埋深等屬性信息。結(jié)果通過編程得以實現(xiàn)，某分析結(jié)果如圖4-3所示。