地下管網(wǎng)時(shí)空信息集成與管理技術(shù)創(chuàng)新

程勉志，侯 岳，張 鍵，方樂道

(河南省測(cè)繪工程院，河南 鄭州 450003)

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地下管網(wǎng)時(shí)空信息集成與管理技術(shù)創(chuàng)新

程勉志，侯 岳，張 鍵，方樂道

(河南省測(cè)繪工程院，河南 鄭州 450003)

提出了建立管網(wǎng)信息普查及信息錄入系統(tǒng)，以及完善管網(wǎng)信息關(guān)系數(shù)據(jù)庫、綜合管網(wǎng)圖制作、管網(wǎng)信息空間數(shù)據(jù)庫、三維管網(wǎng)部件模型庫等各項(xiàng)工作，通過調(diào)用不同數(shù)據(jù)庫的空間信息與屬性信息，實(shí)現(xiàn)了三維管網(wǎng)模型的快速構(gòu)建。采用MD5建立了管網(wǎng)模型與屬性信息自動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)，疊加了原有的地表建(構(gòu))筑物模型，引入了統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，開發(fā)了地上下建(構(gòu))筑物管理平臺(tái)，具有三維模式下現(xiàn)有二維地圖無法實(shí)現(xiàn)的空間分析等功能，實(shí)現(xiàn)了各類三維數(shù)據(jù)的綜合可視化和融合分析，可為城市地下管網(wǎng)管理提供更直觀的輔助決策支持。

地下管網(wǎng)；空間數(shù)據(jù)庫；屬性關(guān)聯(lián)；統(tǒng)一基準(zhǔn)

城市地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),被稱為城市的生命線。隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，對(duì)地下空間的開發(fā)逐漸增大，地下管線與地上建(構(gòu))筑物的空間位置關(guān)系的重要性日益突出[1-4]?，F(xiàn)有的地下管線主要是利用二維圖形方式表示管線的位置和結(jié)構(gòu)，是真實(shí)空間在二維平面的符號(hào)化表示，存在數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單、信息含量少、缺乏關(guān)聯(lián)性等不足，僅能體現(xiàn)管線在圖上的位置及周邊地形地物分布，空間表現(xiàn)和分析能力存在局限，無法直觀地獲取地上、地下建(構(gòu))筑物在立體上的感官效果，難以對(duì)管線信息進(jìn)行有效的管理和利用[5-6]。因此，研究基于管網(wǎng)數(shù)據(jù)快速構(gòu)建地下管線三維模型方法，并在虛擬世界中建立“真實(shí)的三維場(chǎng)景”，直觀展示周邊真實(shí)環(huán)境狀況，對(duì)三維地下管網(wǎng)的精細(xì)化管理具有重要意義和實(shí)際價(jià)值。

針對(duì)地下管網(wǎng)信息管理從平面向立體化發(fā)展的需求，本文研發(fā)了管網(wǎng)信息普查及信息錄入系統(tǒng)，建立完善管網(wǎng)信息關(guān)系數(shù)據(jù)庫、綜合管網(wǎng)圖制作、管網(wǎng)信息空間數(shù)據(jù)庫、綜合管網(wǎng)三維空間信息管理系統(tǒng)等各項(xiàng)工作，充分利用現(xiàn)有的地上建(構(gòu))筑物模型成果，通過引入統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，建立了面向地上、地表、地下統(tǒng)一表達(dá)的三維建(構(gòu))筑物時(shí)空數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，綜合運(yùn)用三維GIS的分析功能，實(shí)現(xiàn)各類三維數(shù)據(jù)的綜合可視化和融合分析等，突破了空間信息在二維平面中單調(diào)展示的束縛，為信息判讀和空間分析提供更好的技術(shù)途徑。

1 顧及拓?fù)潢P(guān)系的地下管網(wǎng)快速建模技術(shù)

本文提出將維度建模與主題域?qū)嶓w關(guān)系建模相結(jié)合，采用3NF實(shí)體關(guān)系理論對(duì)數(shù)據(jù)抽象、整合，建立了分級(jí)分層多要素時(shí)空編碼映射體系及企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)了地下管網(wǎng)圖形和屬性信息的一體化管理[7-8]。

根據(jù)地下管網(wǎng)屬性、空間形態(tài)、表現(xiàn)特征及埋深、管徑、材質(zhì)等信息，建立城市管網(wǎng)屬性錄入系統(tǒng)，包括管線屬性關(guān)系數(shù)據(jù)庫、管線屬性空間數(shù)據(jù)庫、二維綜合管網(wǎng)圖、三維管網(wǎng)部件模型庫等。利用Delphi對(duì)數(shù)據(jù)庫很強(qiáng)的管理功能，結(jié)合AutoCAD二次開發(fā)功能實(shí)現(xiàn)二維綜合管網(wǎng)圖參數(shù)化制作、三維綜合管網(wǎng)參數(shù)化建模。通過抽象、簡(jiǎn)化并確立精細(xì)管線三維數(shù)據(jù)模型基本組成元素，以及通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫的屬性信息數(shù)據(jù)庫、管網(wǎng)部件模型數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)地下三維管網(wǎng)的快速建模(如圖1所示)。

圖1 地下管網(wǎng)屬性錄入及自動(dòng)建模

2 三維數(shù)據(jù)與房產(chǎn)登記信息的自動(dòng)關(guān)聯(lián)

為實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)三維模型單元與屬性信息的關(guān)聯(lián)，本文在模型數(shù)據(jù)加工過程中賦予每個(gè)模型一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)ID，即對(duì)管網(wǎng)模型進(jìn)行“身份認(rèn)證”。根據(jù)模型的ID可將建(構(gòu))筑物模型與不動(dòng)產(chǎn)權(quán)屬信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便在程序中方便調(diào)用，具體技術(shù)流程如圖2所示。

圖2 模型屬性關(guān)聯(lián)技術(shù)流程

鑒于管網(wǎng)模型數(shù)據(jù)量大，為保證每個(gè)模型具有唯一的ID，需要根據(jù)每個(gè)模型的地理坐標(biāo)和管網(wǎng)類別等屬性信息確定其ID。由于這些數(shù)據(jù)生成的字符串長(zhǎng)度差別大、格式混亂，不利于管理和查詢，而MD5算法可保持信息傳輸?shù)耐暾院鸵恢滦?，具有?jì)算簡(jiǎn)便、抗修改性及強(qiáng)抗碰撞性等特點(diǎn)，因此利用MD5算法生成長(zhǎng)度固定且唯一的字符串作為ID[9-11]。在確定合適字符串長(zhǎng)度的同時(shí)保證了每個(gè)模型ID的唯一性。本文基于3ds Max平臺(tái)研發(fā)了提取模型坐標(biāo)信息、轉(zhuǎn)化為字符串的程序，并利用MD5算法將坐標(biāo)字符串轉(zhuǎn)化為固定長(zhǎng)度且唯一的字符串作為模型對(duì)象的ID，記錄在數(shù)據(jù)表中，通過關(guān)系表達(dá)實(shí)現(xiàn)與屬性信息關(guān)聯(lián)(如圖3所示)。

圖3 管網(wǎng)模型與屬性信息關(guān)聯(lián)

3 地上下不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)集成與一體化表達(dá)技術(shù)

本文引入統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，提出基于空間對(duì)象層次結(jié)構(gòu)的地理空間特征與業(yè)務(wù)語義管理行為一體化模型的統(tǒng)一時(shí)空表達(dá)方法，建立了面向多主題的地上、地表、地下統(tǒng)一表達(dá)的三維建(構(gòu))筑物時(shí)空數(shù)據(jù)模型，具有二維電子地圖和三維虛擬場(chǎng)景的切換和聯(lián)動(dòng)分析、基于時(shí)間序列模型的統(tǒng)一管理等功能[12-14]。

針對(duì)目前基于二維地理信息數(shù)據(jù)的地上下對(duì)照?qǐng)D，無法直觀表達(dá)管網(wǎng)的高程信息等問題，通過研究地上、地下建(構(gòu))筑物的空間拓?fù)潢P(guān)系、垂直對(duì)照關(guān)系，分析地上、地層、地下時(shí)空表達(dá)方法，完成了地上下統(tǒng)一管理程序平臺(tái)；開發(fā)的三維可視化綜合管理信息化平臺(tái)(如圖4所示)，以C/S或B/S架構(gòu)進(jìn)行三維應(yīng)用和發(fā)布，實(shí)現(xiàn)地面開挖分析(如圖5所示)、地下管網(wǎng)斷面分析(如圖6所示)、管網(wǎng)查詢分析等功能，搭建了地上下建(構(gòu))筑物的統(tǒng)一管理平臺(tái)。

圖4 地上下建(構(gòu))筑物統(tǒng)一管理平臺(tái)

圖5 地下管網(wǎng)開挖分析

圖6 地下管網(wǎng)斷面圖分析

4 結(jié) 語

本文通過產(chǎn)學(xué)研長(zhǎng)期密切合作，建立了城市地下管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)信息普查及信息錄入，建立完善了管網(wǎng)信息關(guān)系數(shù)據(jù)庫、綜合管網(wǎng)圖制作、管網(wǎng)信息空間數(shù)據(jù)庫(GIS)、綜合管網(wǎng)三維空間信息管理系統(tǒng)等各項(xiàng)工作。在快速建模方面，基于AutoCAD 2010二次開發(fā)，根據(jù)參數(shù)化制圖獲取各類參數(shù)，能夠自動(dòng)生成二維、三維管線圖，實(shí)現(xiàn)城市地下綜合管網(wǎng)二維、三維展示。

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Technology Innovation for Integration and Management Underground Pipe Network Spatial Information

CHENG Mianzhi,HOU Yue,ZHANG Jian,FANG Ledao

(Surveying & Mapping Engineering Institute of Henan Province, Zhengzhou 450003, China)

This paper proposes to build a system about pipe network information census and information entry, establish and improve the network information relational database, comprehensive pipe network drawing, pipe network information space database, three-dimensional pipe network parts model library and other work. By calling the spatial information and attribute information from different databases, this paper rapidly build three-dimensional network model.Using the technology of MD5 related with the real pipe model and property rights, superimpos on the original surface building (structure) building model, this paper introduces the same space-time reference,develops the ground to build (structure) building management platform, and implements the comprehensive of all kinds of 3D data visualization and dissolve analysis. The system can provide more intuitive decision support in urban underground pipe network management.

underground pipe network; spatial database; relating property rights; unified benchmark

程勉志，侯岳，張鍵，等.地下管網(wǎng)時(shí)空信息集成與管理技術(shù)創(chuàng)新[J].測(cè)繪通報(bào)，2017(7)：117-119.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0236.

2016-10-17

2016年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0803103)

程勉志(1965—)，男，副高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)闇y(cè)繪工程。E-mail：13783715300@139.com 通信作者： 侯 岳

P208

A

0494-0911(2017)07-0117-03