三维环境下城市地下管网分析功能的研究

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摘要：本文介绍了三维环境下城市地下管网分析功能的实现方式，详细的介绍了三维环境下利用二维平台实现分析的方式。

关键词：三维管线；事故关阀分析；连通性分析

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 10-0000-01

Urban Underground Pipe Network Analysis Research under Three-Dimensional Environment

Ding Ze,Lv Liying,Wang Cuixin

(Hebei No.3 Institute of Surveying and Mapping,Shijiazhuang050051,China)

Abstract:This paper introduces the three dimensional environment urban underground pipe analysis the realization of the function of way,detailed introduces the three dimensional environment using 2d platform to realize analysis method.

Keywords:3D pipeline;Accident closing analysis;Pipeline connectedness analysis

一、概述

地下管线是城市建设的重要组成部分。它种类繁多、形式复杂，包括给水、排水、燃气、热力、工业、电力、电信、综合沟和人防管线等，是保证城市功能正常发挥和人民安居乐业的神经和血管，被称为城市的“生命线”。随着城市发发展，城市的基础设施建设日益加快，随之而来的问题，就是市政设施资源管理手段，尤其是综合管网的综合管理、应急协调手段相对滞后，影响了政府对市政基础设施资源的管理、决策能力。城市地下管网等市政基础设施的建设和管理水平，以及综合防灾能力，是衡量一个城市现代化程度的重要因素。

二、研究实现目标

（一）实现三维模式下管线的事故关阀分析功能。事故关阀分析是地下官网信息系统里的最基本的分析功能，该功能通过网络分析实现，当管线出现的事故时，系统能够根据事故的位置，判断出需要关闭的阀门，从而使决策者能够用最快的速度处理事故。

（二）实现三维模式下管线的连通性分析功能。对于错综复杂的地下管线，联通性分析有着非常重要的作用，该功能通过网络分析，能够快速的查询出与选择的管线连接的所有管线，从而快速给决策这提供判断的依据。

三、功能实现方式

三维管线事故关阀分析和三维管线联通性分析主要通过二维平台下Arc GIS平台的运算实现，二维平台以服务的形式存在。三维管线的地图场景是通过二维地图shp文件自动生成，这样能够保证两者地图的统一，三维数据库中的属性表通过唯一标示和二维管线管点的属性表建立连接。当输入管线事故关阀分析或管线连通性分析的数据后，该数据交给二维分析模块的服务处理，因为二维管线数据和三维管线数据完全统一，所以二维服务处理的结果信息能够在三维环境下进行展示，完成三维环境下的分析功能。

四、数据库的组织

（一）二维地图核心模块设计。二维地图虽然没有表现出来，但二维地图确是整个分析功能的核心模块，管线的事故关阀分析和管线的连通性分析的核心网络分析部分都在二维地图模块完成。所以二维地图数据库是设计至关重要。

（二）三维地图场景的数据库设计。三维地图是分析功能的展现部分，三维地图的数据库将采用Oracle+文件的设计方式。

所有三维地图中的三维管线模型都以文件的形式存储在文件夹中，用于三维地图中的管线展示；三维管线的属性信息，其中包括位置信息、状态信息和唯一编码等信息，以数据表的形式存储在oracle数据库中。该表通过唯一编码和二维地图的管线数据表实现连接。

五、三维分析功能实现

（一）二维分析模块的建立。二维分析模块为管线三维分析的核心模块，是整个功能的核心。该模块为一个封装独立的服务模块，是一个基于Arc GIS Server开发的Web Service，该服务需拥有两个输入接口和两个输出接口。整个分析的模块需要和三维管线地图完全匹配的二维管线管点地图，该地图层配置需要和三维地图场景的图层配置相匹配，不同种类的管线和管点分处于不同的图层，但二维地图不需要展示，只需要为分析提供分析数据。分析模块需要管线分析的网络数据集，该网络数据集是基于所有种类的管线制作。

（二）三维展现模块的建立。三维模块为三维分析功能的表现模块，是三维分析功能结果展示的模块，该模块是以B/S（浏览器和服务器）结构设计。该模块基于Sky Line开发，通过接口实现和二维分析模块的通讯，并通过三维模块的服务端后台和前台javascript实现对二维分析模块返回的结果进行展示。

管线三维展现模块的建立过程主要分三个部分。首先是三维数据库的建立，三维数据库实际上是存在于现有oracle数据库中的几个数据表，其中最为关键的表就是三维管线管点属性信息表，该表通过二维地图管线管点的属性表生成，表中的唯一标示能够实现和二维管线管点数据信息实现连接，从而能够对管线二维分析模块返回的数据进行选择展示。其次是三维场景的建立，三维场景及可以任意角度浏览的三维环境下的地下官网信息。三维场景应该通过二维管线地图的Shp文件进行生成。最后是建立B/S模式的三维展现模块。

（三）三维分析功能的实现。三维分析功能实现的过程就是对三维展现模块和二维分析模块实现通讯的过程。该过程需要在三维展现模块中组织二维分析模块所需要的管线事故关阀分析和管线连通性分析的字符串，还需要三维展现模块对二维分析模块返回的字符串进行解析，对解析的结果进行处理。

六、结束语

本文是以三维管线事故关阀分析和三维管线连通性分析对三维环境下的地下管网分析进行了举例，为三维环境下的管线分析提供了实现的方法。但是对于一个复杂的城市地下管网管理信息系统来说，除了必须具备管线事故分析和管线连通性分析以外，它还应该具有区域分析、最短路径分析等功能。对于以上分析功能，可以采用管线事故关阀分析和管线连通性分析在三维环境下的实现方法来实现，从而为三维管线系统提供更多的利用价值，也为决策者和管理者提供更有利的帮助。

[作者简介]丁哲（1978-），女，本科，河北省第三测绘院遥感二部，主要研究方向：航空摄影测量与地理信息系统。