排水管线三维信息系统设计与实现

文章编号= 1672-8262(2018) 04-48-04

城市勘测

Urban Geotechnical Investigation & Sur^^eying

中图分类号:P208.2

Aug.2018No.4

文献标识码:A

排水管线三维信息系统设计与实现

石淼何伟，张敏，向祎，张义明,袁亚雄

(武汉市测绘研究院，湖北武汉430022)

摘要：以“武汉市江岸区排水管线三维信息系统”项目为例，利用三维建模技术，建立了排水管网数据库，开发了排 水管线三维信息系统，实现了排水管网信息化管理，为排水管网数据更新、规划与疏涝，排水设施的管理、维护和建设 等工作提供数据支撑和信息化支持。该系统也为“智慧水务”的建设奠定了基础，并已经成功运用于武汉市江岸区排 水管网的日常管理，提高了排水管网信息化水平。关键词：排水管线；三维信息系统；智慧水务

1引言

随着城市的进步和发展，城市排水管网已进人一

个加强管理，提高安全保障的新时期，尤其是近年来我 国城市内涝事件频发，更让人们清醒地认识到在排水 管网建设的同时更要加强管理，随着计算机技术、测绘 技术的发展，排水管网的信息化管理应运而生,成为科 学管理的发展方向[1]。

利用三维可视化和虚拟现实技术,开展地下管线 三维模型重建,能够直观再现地下管线间纵横交错、上 下起伏的空间位置关系，解决传统二维管线空间关系 不明晰、显示效果不直观等问题，为辅助地下管线、综 合管廊和海绵城市的规划建设、合理集约利用地下空 间、保障管线安全提供有效的技术支撑[2]。因此，城市 地下管线的信息化管理、表达与应用正经历着从二维 到三维的跨越。

本文以建设“武汉市江岸区排水管线三维信息系 统”为例，利用三维建模技术，建立了排水管线三维数据 库，开发了排水管线三维信息系统，实现了管线三维漫 游、快速查询定位、统计分析、空间量算和标注等功能。2

系统总体架构

系统的总体架构包括基础设施层、数据层、支撑层 和应用层。其中，基础设施层包括机房基础设施、网络 通信设备、数据服务器和应用服务器;数据层包括三维 模型、地名地址、道路数据、社区数据和管线数据;支撑 层包括数据服务接口和功能服务接口;应用层表示排水 管线三维信息系统的功能实现。总体架构如图1所示。*

* 收稿日期:2017—11—13

作者简介:石淼（ 1989—

男，硕士，注册测绘师，主要从事地理信息系统开发研究。

3数据建库

数据建库的内容包括地理空间框架数据、排水管

线数据和元数据,其中地理空间框架数据包括三维模 型数据、地名地址数据、道路数据和社区数据,排水管 线数据包括二维数据和三维模型数据。3.1城市三维建模

以江岸区1 : 2 000基本比例尺地形图、0.2 m航空影像地图和街景地图数据为基础，通过外业纹理采集, 利用3ds Max通用建模软件、模型自动生成工具和图 像处理工具，制作地形三维模型、建筑三维模型、交通 设施三维模型和其他三维模型，清晰直观地表达城市 三维景观。

3.2排水管线二维数据建库

如图2所示,排水管线二维数据建库是将地下管

基金项目：精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室开放基金项目（PF2015-6)

第

4期

石淼等.排水管线三维信息系统设计与买现

ArcCatalog管线数据库

49

创建数据集

二维管线数据文件

12.3.4.

码间影地

设置

参考设置变换设置地形设置

线普查的成果输人数据库，并进行数据预处理、检查、 纠错和处理，形成具有拓扑关系的地下管线点数据表 和线数据表[3]。在数据建库过程中主要的流程有:依 据探测的原始记录进行地下管线空间数据库结构设 计;通过图库一体化检查软件进行人库前的数据检查, 以确保人库的数据与现场探测的数据一致;经过软件 检查出的数据错误应查明原因，必要时到现场进行复 核，并将复核结果在数据库中改正;数据经过改正后应 重新用软件进行检查[4];通过数据检查后，进行重组、 1.

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 材质映射

附属设施映射井类型映射井盖类型映射特征映射

埋设方式映射压力映射线性映射

使用状态映射

1. 2. 3. 4. 管线纹理附属物模型井室纹理井盖纹理

转换及图形属性关联等操作，按照比例尺、管线及对象 类型和层次关系进行存储建库;数据人库后进行接边 处理。

图2排水管线二维数据建库流程

为了保证江岸排水管线数据库的现势性,管线建 库后平台正常运行过程中，平台将提供数据更新功能， 可以利用管线普查或管线修补测、管线竣工测量等成 果更新管线数据库。3.3排水管线三维模型建库

以排水管线二维数据库为基础，在要求的制作范 围内，对二维管线数据的质量进行检查，规范图层命名 说明，对二维管点、管线等属性信息进行检查，统一椭 球参数、投影类型、分带类型、中央子午线等空间参考 设置，依照地下管线数据标准，进行人库，二维管线存 放到ArcSDE中；建立三维管线、管点基础模型库,依 据二维管线数据,采用管线处理工具自动生产三维管 线模型，叠加地面三维模型，对三维管线模型进行补充 制作、效果渲染和烘焙等步骤[2]。最后将二维数据和 三维管线数据人库并进行服务器端发布，实现在网络 环境下对三维地图的快速浏览访问和应用。

图3排水管线三维模型建库流程

4

功能设计

系统主界面如图4所示。系统主要的功能包括三

维漫游、图层管理、快速定位、查询统计、空间分析、空 间量测和扯旗标注等，具有代表性的功能如图5〜图8 所示。

图4系统主界面

图5属性查询

1

图

6

管线统计

50城市勘测

2018年8月

的成果数据、修补测数据和详勘数据等对现有“数据中 心”进行更新，从而保证数据的现势性和完备性。5. 2

软件开发采用“装配式GIS”技术进行快速构建系统采用了“装配式，’GIS软件开发体系架构[5]。 “装配式”GIS技术,让用户可以从数据源、数据展示、要 素操作、功能拓展、用户权限等方面根据需求自行配置 调整，从而保障了系统的生命力，提高了系统的灵活性、 图8

连通分析

(1)

三维漫游:提供灵活的运动控制，方便从各个 方面审查三维场景:提供自由、鸟瞰、环视、路径等多种 浏览模式,从各个角度查看三维场景。

(2) 图层管理:采用图层方式管理不同类型的据（包括排水设施三维模型、交通设施三维模型、地形 景观三维模型、地上建筑三维模型等）。

(3) 快速定位:支持对地名、道路、社区数据模糊搜索并快速定位。

(4) 数据查询：提供多种查询方式对排水管施进行查询,包括属性查询、空间查询、社区查询、分类

查询等。

(5) 数据统计:提供给定属性条件和空间范统计，并可以生成统计表格和统计图。

(6) 空间分析:提供横纵断面分析、连通分析向分析等。

(7)

空间量测:提供全方位测量工具，包括位置量

测、距离量测和面积量测等。

(8) 扯旗标注:提供扯旗标注管线属性的功能。5

关键技术

5.1闭合式数据更新入库流程构建

为保持管线数据鲜活性，本项目建立了一套完整 的闭合式数据更新人库流程。排水管线普查探测的成 果经过数据采集、数据加工、数据分析、数据检查、数据 人库等流程，最后导人到排水管线基础信息数据库，形 成“数据中心”。后续过程中利用排水管线竣工测量

可扩展性与通用性，此外，还方便了系统的扩展维护。5. 3

二三维管线数据同步增量更新技术实现

系统应用自动建模技术和三维管线数据库更新机 制,进行任意范围二三维管网数据的同步在线更新。 在提取到二维管网空间及属性数据库的更新信息后， 主动在三维系统中进行单体管线模型及其附属设施的 重建。实现了三维管网模型的局部高效更新,保证三 维模型与二维属性数据的严格一致，为基于三维的管

线管理和分析提供高时效性的数据基础。

6总结

本文结合“武汉市江岸区排水管线三维信息系统” 项目，利用三维建模技术，建立了排水管网数据库，开发

了排水管

线三维信息系统，实现了排水管网信息化管

理,为排水管网数据更新、规划与疏涝，排水设施的管 理、维护和建设等工作提供数据支撑和信息化支持。同

时，该系统也为“智慧水务”的建设奠定了基础,并已经

成功运用于武汉市江岸区排水管网的日常管理,提高了 排水管网信息化水平。目前该系统主要侧重于排水管

网数据的三维可视化查询、统计、分析等功能，如何将系

统功能拓展到排水管线规划、建设和监管等管线全生命 周期业务[6]，如何利用物联网技术，实现排水管网实时 动态监测是下一步研究的重点和难点。参考文献

[1] 李兴伟.城市排水管网数字化管理探析[J].科技与企 业，2012(5):51.

[2] 卢丹丹，谭仁春，郭明武等.城市地下管线三维建模关键

技术研究[J].测绘通报，2017(5):117~119.

[3]

王晓欣.城市地下综合管线管理信息系统的设计与实现 [D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2005.

[4]

张玉杰.地下管线数据库的建设[J].江西测绘，2015(I) :32~34.

[5] 彭清山，李黎，郭明武等.“装配式”GIS软件设计与实现

[J] .城市勘测，2015(3):15~18.

[6]

肖建华，王厚之，彭清山等.武汉市城市地下管线综合息平台设计与实现[J].办公自动化，2014(S1):63~64.

(下转第54页）

数进行 线设 围的 、流

信

54城市勘测

2018年8月

通报，2013(S2):281~283.

6结论

地籍调查成果数据建库系统结合本地工作需要，

[4]

张园玉.基于工作流和ARCSDE技术的地籍管理信息系 统设计与实现[J].中国土地科学，2013(1):67~71.

采用预定义的标准化建库流程,基本满足本地化地籍 内业成果建库需要。

不同部门或地区地籍成果建库流程会有差异，为 了满足更大范围的建库需要，需要进行如下改进:数据 整理与建库流程可定制化管理;支持数据库数据表的 定制化导人导出；与国家标准对接，实现地籍成果数据 库垂直上报。

参考文献[1] [2] [3]

TD/T 1001-2012.地籍调查规程[S].TD/T 1015-2007.城镇地籍数据库标准[S].

崔娜，吕贵奇.“3S”技术在地籍调查中的应用[J].测绘

[8] [7] [5]

孙彦明.浅析不动产权籍调查与地籍调查的关系[J].江 西建材，2017(4):224~229.

[6] 张树斌.城镇地籍调查中数字化地籍测量的应用[J].华 北国土资源，2017(5):63~64.

杜向前，王山东.基于AutoCAD二次开发的宗地四至提 取方法研究[J].甘肃科学学报，2018(1):38~41.张世涛.基于GIS的农村集体建设用地地籍信息管理系 统的设计[J].中国非金属矿工业导刊，2016(4):49~52.

[9] 刘云飞.数字化地籍测量在城镇地籍调查中的应用探讨 [J].黑龙江科技信息，2017(3):32.

[10] 王建明.地籍测量技术及管理的相关思考[J].华北国

土资源，2017(4):2.

The Design and Development of the Database of Cadastral

Investigation Results

Li Zhiping

Abstract ：In order to improve the quality and efficiency ol Cadastral Investigation Management and promote the sci-

entilicity and normalization ol land registration management, by combining the actual production ol cadastral survey and adopting the standardization process of cadastral survey data processing and database-building,the toolkit is developed by using the ArcGIS Add-in plug-in and Python language,which has realized the batch processing ol cadastral survey data and database-building. The application ellect is good,which greatly improves work elliciency and reduces the error rate caused by manual operation. Then the land registration management has been lacilitated.

(Changchun Surveying and Mapping ol Institute,Changchun 130021,China)

Key words ： cadastral survey; cadastral database; toolkits ； standardized flow

(上接第50页）

Design and Implementation of the Three - dimensional Drainage

Pipeline Information System

Shi Miao, He Wei, Zhang Min, Xiang Yi, Zhang Yiming ,Yuan Yaxiong

(Wuhan Geomatics Institute,Wuhan 430022,China)

Abstract:Taking the project ol “the three-dimensional drainage pipeline inlormation system ol Jiang’an district ol

Wuhan” ,using the three-dimensional modeling method,the database ol drainage pipeline is established and the three­dimensional drainage pipeline inlormation system is developed, which realizes the inlormation management ol drainage network, provides data support and inlormation support lor data updating ol drainage network, drainage pipe network plan- ning,drainage pipe network dredging,drainage lacilities management,maintenance and construction. At the same time, The system also laid the loundation lor the construction ol “wise water a££air” ,and it has been successlully applied to the daily management ol the drainage pipe network in Jiang’an district ol Wuhan,which improves the informatization level ol the drainage network and has certain relerence signilicance.

Key words :drainage pipeline;three-dimensional information system;wise water allair management