四川省煤田测绘工程院四川成都610072
摘要：城市地下管线是城市的生命线，为实现复杂地下综合管线数据的有效、直观管理和利用，建立以GIS为基础平台的城市三维综合管线信息系统。该系统以城市地下管线探测技术规程为参考标准，实现了以三维倾斜摄影数据为基础场景，涵盖城市综合管网数据的综合信息管理，利用GIS三维管线分析功能，满足管网专业部门的行业需求。
关键词：GIS；倾斜摄影；三维管线分析
前言：城市地下综合管网包含城市范围內的供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等管线及其附属设施，是城市正常运行的重要保证。近年来，随着城市的快速发展，地下各类管线的规模、复杂程度越来越大，缺乏综合管线数据的统一管理手段及系统工具。因此迫切需要建立一个统一的综合管网信息化平台，对不同专业、不同部门的管线数据加以整理、融合，建立统一的标准，为各部门实际工作提供各种专业、综合图件及成果报表等直观数据作为工作指导。
区别于传统的二维地下管线管理办法，只能表达管网的平面关系，无法展示管线之间在复杂空间地理层次中的相对位置等信息，采用基于倾斜摄影模型的三维空间技术，建立相应的三维管网数据模型，能够真实有效的反映管网数据的真实空间展布及其相互之间的层次关系，结合三维管网数据的分析功能，能够为管网相关决策提供有效支持。
1总体目标
该城市三维综合管网系统涉及各类管网数据管理的所有基本需求，需要包含数据从采集、分析、处理、输出等一系列专业管线数据处理功能，因此该系统需要实现以下两个方面的具体目标：
（1）建立完善的管网数据管理流程。城市地下管线综合信息系统集成不同部门、不同行业的地下管线管点、管线、设施面、辅助线数据，以及工程信息、事故隐患、基础图件信息等数据，需要实现多源、多比例尺、异构管线数据信息数据的有效存储管理、数据交换及维护接口，完善基础数据管理功能。
（2）建立专业的管网综合研究分析工具。建立对不同管线类型的专业、综合模型，实现管线矢量数据在平面图件、三维模型空间上的可视化再现，并对管线模型进行专业化处理与分析，提供各类数据编辑、统计分析、专业标准成果输出等手段。
2.系统思路
2.1基础数据导入。将基础管线数据整理为Excel表格式的数据，作为标准基础数据导入，在将Excel表格数据导入系统过程中设置点、线图层的关联字段，得到二维管线和管点数据。
2.2二、三维数据集转换。通过在二维管网数据中设置管线点符号的符号类型、符号旋转角度、符号缩放比例，设置管线线图层的符号类型、宽度、颜色字段，将二维数据图层转换为三维数据图层。通过二维管线和管点数据更新为相应的三维数据图层时，其缩放比例通过实际测量尺寸与建模符号尺寸大小计算得到。
2.3无人机采集到倾斜摄影数据，根据倾斜摄影数据建立倾斜摄影三维模型；三维分析需要地表地形数据作为参考，可以根据倾斜摄影数据获取区域的DSM地表模型，作为高精度的地表起伏数据。
2.4根据三维管线和管点数据、倾斜摄影三维模型、DSM地表数字模型建立统一的三维空间场景，用于进行管网分析及决策。
3.主要功能
该系统是基于SuperMap基础组件平台的，其一般管理功能及地图元素编辑操作与其它地理信息系统相类似，在此不再赘述。本文主要依据系统数据处理流程思路，探讨整个系统中涉及系统关键过程的功能实现。
3.1基础数据导入
基础管网数据包括Excel表等文本数据及Shp、AutoCad等矢量图件数据，数据管理系统分别提供导入接口。管线数据一般包括管线点数据和管线线数据，结合管线数据库建库标准及系统需要，建立属性结构表用于存储相应的点、线属性，对调查测量数据进行标准化预处理。数据预处理完成后，通过Excel导入功能将表数据导入为二维数据集。
3.2二、三维图层模型转换
系统导入的基础数据为二维数据图层，需要进行二维数据到三维模型的转换，以及实现三维模型对二维数据的动态更新。以管线点图层为例，点数据从二维到三维的映射，需要设置三维点模型类型、尺寸、方向等参数，使三维管点模型与实际管线点在大小、形状上相符合。
3.3三维地上场景生成
在构建管网模型同时，三维场景还需要地表模型及地形数据。倾斜摄影技术作为当前能够大批量、高效率获取地表高精度三维模型技术被广泛应用，本系统采用OSGB格式倾斜摄影数据为基础，通过SuperMapDesktop生成三维切片缓存数据作为三维地上部分模型数据。为提供三维分析应用，三维场景还需提供DSM地表数字模型，该数据可根据倾斜摄影模型进行生成，可以根据需要生成不同范围、不同精度要求的DSM模型数据。
3.4三维分析
数据系统的最终作用是进行分析应用，为实际工作提供指导。如进行管网系统工程建设的模拟、爆管分析、开挖分析等等。此处以开挖分析为例。
地面开挖分析用于显示在不同开挖条件下管线的暴露状况，一般用于工程建设中预先了解施工情况，了解受影响的管线位置及埋深，做好施工预案。通过模拟地面开挖，可以直观地了解到受影响的管线类型、位置，初步了解开挖难度、计算土方量，为工程建设提供决策支持。通过鼠标绘制一个多边形区域，挖出该区域的范围，设置开挖参数，通过开挖分析可以进行土方量估算及三维量算。
后台部分代码:
//开挖跟踪
privatevoidm_sceneControl_Tracked(objectsender,Tracked3DEventArgse)
{try
{m_index=sceneControl.Scene.GlobalImage.ExcavationRegionCount;
if(index!=-1)
{sceneControl.Scene.TrackingLayer.Remove(index);}
GeoRegion3DgeoRegion3D=e.GeometryasGeoRegion3D;
if(geoRegion3D==null||geoRegion3D.Type!=GeometryType.GeoRegion3D)return;
if(m_textureForm.GeoStyle3D!=null)
{geoRegion3D.Style3D=m_textureForm.GeoStyle3D;
oldTransparency=sceneControl.Scene.GlobalImage.Transparency;
foreach(Layer3Dlayer3DinsceneControl.Scene.Layers)
{if(null!=layer3D)
{if(layer3DisLayer3DOSGBFile)
{Layer3DOSGBFilelayer3DOSGBFile=layer3DasLayer3DOSGBFile;layer3DOSGBFile.IsExcavation=true;}
}
}intb=sceneControl.Scene.GlobalImage.AddExcavationRegion(geoRegion3D,"ExcavationRegion"+m_index);
stringa="挖方体积："+Math.Abs(e.Area*m_textureForm.GeoStyle3D.ExtendedHeight)+"立方米";
GeoText3DgeoText=newGeoText3D(newTextPart3D(a,e.Geometry.Position));
geoText.TextStyle.ForeColor=System.Drawing.Color.Red;
sceneControl.Scene.TrackingLayer.Add(geoText,"area1");
}
}
……
}
结语：该系统涉及从综合管网工作的基础数据录入到三维成果分析一系列完整过程，能够有效实现各类管网数据的综合管理利用。三维场景和管网模型的建立可以为行业工作提供直观、准确的参考环境，便于工作的开展。总的来说，该系统提取了各类管网工作中需要的共有需求，有效的满足了作为一个管网综合管理系统的功能要求。
随着以后系统在相关行业的深入应用，在面对具体的行业应用时还需进一步完善专业需求，如提供与传感设备相连的实时数据交互、提供更为有效的工程建设模拟方案等模块。
参考文献
[1]CJJ61-2003《城市地下管线探测技术规程》[S].
[2]CH/Z3003-2010，《低空数字航空摄影测量内业规范》[S].
[3]CH/T3021-2018,，《倾斜数字摄影摄影技术规程》[S]
[4]区福帮.城市地下管线普查技术研究与应用[M].南京：东南大学出版社，1998.