三维管网地理信息系统的分析与实现

《三维管网地理信息系统的分析与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生查型苎查兰!翌：!兰竺丝兰堕堡化成为越来越多部门所关心的课题。九十年代后，地理信息技术得到了突飞猛进的发展，这使得管网的研究也得到了巨大提高。随着地理信息系统软件丌发技术的不断成熟，以及人们对建立城市地下管网信息系统意义的认识的不断加深，国内GIS软件公司纷纷开发出了有关城市地下管网管理的软件系统。如武汉中地MAPGIS综合管线管理信息系统、上海城市地理信息系统发展有限公司开发的CityGIS软件、北京ImageGIS开发的三维管线管理系统、北京测绘院基于ARC／INFO开发的北京地下管线数据库系统、瑞兰德城市综合管网管理信息系统等。(1)武汉中地MAPGIS综合管线管理信息系

2、统，是武汉中地公司在其组建式GIS开发平台MAPGIS上开发的一套城市管网管理系统。该系统提供丰富的管网标注、规范的管网设计、标准的管网设备库、管线辅助设施的管理、严格的用户权限控制、强大的数据管理等功能【¨l。规范的管网设计是这套系统的主要特点，提供多种编辑手段，可自动生成管理竣工图、轴测图等多种标准数据图纸，并生成材料统计表．根据管线设计规范自动对多层管线的水平净距、垂直净距和埋深进：，亍检查。管线辅助设矗氲的管理主要是提供对管件、管架等管网辅助设施的统一管理，方便查询其预案、竣工资料、多媒体资料等信息。标准的管网设备库指的是提供对标准管网设备库的支持、编辑和扩充，对管网设备

3、的规格、型号和材料等专业属性进行分类管理。(2)瑞兰德城市综合管网管理信息系统是北京瑞兰德科技开发有限责任公司新近开发完成的应用于城市综合管网管理信息系统软件，主要包括管线资料录入、管线管理应用和系统设置三个子模块I”】。管线资料录入方面提供了管线信息的基本计算功能，包括管偏计算、方向校核等，以及快捷严谨的数据检查模式，帮助数据录入人员检查错误，防止错误数据进入数据库。这套系统在图形处理方面特点明显，提供了管线的横断面、纵剖面的生成，以及管线的三维显示和三维漫游功能。用户在使用过程中，可以任意指定管线范围，系统根据用户要求实时生成横断面、纵剖面}1：13-2维图形。但是，目前的管

4、网信息系统普遍存在以下几点不足之处，尚待解决：(1)大部分系统都是基于GIS平台或AutoCAD平台进行的二次开发工作，不是直接从底层进行的开发，因此系统执行时必须基于这些软件平台来运行，给很多应用部门带来经济负担和使用上的不便。，坐查型垫查兰堕主兰壁堡苎堕堡(2)所开发的管网信息系统不是真正的三维系统，只是提供了简单的三维走向图，没有给出真三维空间模型【31。(3)三维交互性不强，只有三维图形的显示，不能满足用户的三维可视化、交互式的操作。1．3论文的内容和结构安排1．3．1论文的内容三维管网地理信息系统的研究涉及地理信息系统、计算机图形学、虚拟现实、图论、线性规划、数据库等多

5、门学科领域。它必须能对与三维对象相关的信息建模、表示、管理、操作、分析以及决策。三维管网地理信息系统所处理的对象从二维到三维的转变，不只意味着数据量的增大，更重要的是会导致出现很多不同的对象类型和空间关系。因此，三维管网地理信息系统的研究不是对二维GIS的简单扩展，而是从空间模型分析到空间数据库的结构直至三维数据的可视化，都必须进行系统的研究。在总结前人在管网信息系统方面所做的一些工作的基础上，本文主要研究了以下内容：(1)标准管件模板库的建立。建立了包含十种类型不同尺寸的标准管件模型的模板库，这十种类型管件分别是：45。直径弯管管件、45。变径弯管管件、90。直径弯管管件、90

6、。变径弯管管件、斜三连通管件、正三连通管件、斜四连通管件、正四连通管件、P型弯管管件及s型弯管管件。建立标准管件模板库是建立管网三维模型的基础工作之一，在进行管网建模时直接从中调用，一旦发现缺少某种类型或尺寸的管件，可以实时向模板库中添加。(2)管网三维线框模型的建立。给出一种新的管网几何建模方法，从具体施工角度出发进行管网智能化设计，利用该方法建立的管网三维线框模型是真实管网的描述，具有较好的设计与分析功能。在此给出了建立管网三维模型的“三步选型、两步定位”算法，恰当地选择管件的类型，同时进行准确的位置定位；对由于测量工具的精确度、测量环境、测量人员的技术水平等因素导致的较小误

7、差给出矫正算法予以矫正。(3)三维可视化及三维渲染．，在分析OpenGL操作原理的基础上，对建立的三维线框模型实现可视化，同时进行三维渲染，三维渲染后的效果图具有较快的显示速度和较好的逼真效果，直观清晰地显示了对象的三维空间结构关系。给出了对象在不同模式下坐查型垫查堂竺主主垡堡苎堕堕效果图，特别给出了三维空间对象的二维纹理映射规则及纹理映射算法。实现了三维交互式操作，便于进行可视化操作和管网的信息化管理，可以进行对象属性的设置和查询，同时实现对象的关联设置和连动。具有强大的数据导