1、城市三維地下管線管理系統一、城市地下管線城市管網是城市最重要的公共基礎設施之一 .與城市的發展和居民的日常生活息息相關。根據不同的市政建設 .管網分為供水、排水、通信、電力等多種類別.其分布也遍及地下、空中、水下等。城市地下管線是城市建設的重要內容和城市生存和發展的生命線。 具有規模大、 范圍廣、管線種類繁多、 空間分布復雜、變化大、增長速度快、形成時間長等特點。觸及城市的各個角落 .與人民生活息息相關。當今的城市中布滿了各種各樣的管線 .類似于以前手工的管理模式和管理手段已無法滿足“合理規劃、科學管理、優質服務”的要求。對于突發事故的應變能力和處理效率難以適應企業集團高速發展的需求 .各級管

2、線管理單位需要一種更為方便、及時的方式 .來管理自來水、供暖、排污、燃氣、電信信號等管線資源管線系統 .要求科學管理管網資源及相關的管網信息 .實現整個管網的協調與統一。同時各種綜合信息 .如工程報表、維修維護信息等也需要以管網信息為依據.要做到科學化管理。傳統的二維 GIS 方式管理管網 .總是受到平面顯示范圍的限制 .無法從縱深上直觀反映管網間真實的空間位置 .難以對大量的管線信息進行有效的描述和表達。管線三維模型能直觀地描述管線的三維特征及管線間的空間關系 .能真實地反映地下管線的空間分布狀況。城市三維地下管線管理系統是以計算機網絡為載體 .GIS 軟件為平臺的應用型技術系統 .整合城市

3、地下綜合管線數據資源 .實現了地下管線的三維可視化管理、存儲、查詢、分析、定位等功能 .形成了一套完善的城市地下綜合管線數據資源管理數字化、可視化的三維管線系統。管線采用二三維一體化的設計方式 .平面視圖管線表現為二維方式 .轉換視角 .管線表現為三維方式 .可以直觀查看管線與周圍地形、地物、建構筑物的關系。由于其精確性、真實性和無限的可操作性.可以大大提高對管線信息的理解、認識、定位、判斷、利用。可以提供包含基本的空間查詢、屬性查詢、空間統計服務 .基于管線數據的空間分析服務。三維管線是普通管線系統平臺的高端形式 .更直觀、更立體地展現管線現狀。可快速導入三維模型數據 .包括基礎底圖的三維模

4、型和管線三維模型 .顯示疊加后的效果；導入二維矢量圖層 .系統可自動將二維渲染成三維模型。三維效果讓管線顯示更加直觀 .實現對地下管線不同角度的查看。目前.許多科技型企業著力研究最新的三維 GIS 技術.拓展其在管網行業中應用。不僅實現了將三維可視化技術應用到管網的展示中 .更以創新的思維和手段實現了二維與三維聯動展示與編輯的應用 .真正滿足了對管網真實高效地管理和直觀便捷地維護的要求。 三維 GIS 技術已在自來水、 通信行業中應用到具體的業務部門中 .為管網的管理應用提供了很好的案例。表.1 國內應用城市三維地下管線管理系統的城市信息表城市 項目名稱 三維管網系統 運行狀況上海市 上海世博

5、園區管網 將 GIS、SCADA 系統、營 提高供水 水質.優化供水成本 .改善水質信息化平臺 業收費系統、 水力模型以及 供水服務。. .水質模型集成在一起 .并對管網進行分析、 預測.實現管網水質數字調控。上海市 上海市排水行業數 基于地理信息系統（ GIS） 監測信息準確、報警及時 ,運行穩據庫及其管理信息 平臺 ArcGIS 搭建而成 .收錄定。系統 了全市廠、站、網等所有排水設施數據 .為排水主管單位提供輔助支撐 .數據采集、信息共享和業務協同等技術手段和服務天津市 天津市防汛抗旱三 三 維 地 理 信 息 平 臺維數字系統 （SmartEarth 三維平臺）鄭州市 鄭州市三維管網信

6、 通過三維的方式真實反映 地下管線普查工作從 2011 年 12 月息系統 管網的空間位置關系 .從而 正式啟動 . 目前數據庫已經收集了構建起來的一個集管網數 該市四環以內、 570 平方公里范圍據采集、 管理分析于一體的 內的地下管線數據信息 .包括城市GIS 應用系統。 道路 .以及河道兩側 .普查對象為給水、雨水、污水、天然氣、熱力、電力、 通信、 工業管道等地下管線。目前 .數據庫收集的地下管線長度已達到 2.3 萬余公里。地下管線信息管理系統數據庫已經建成 .但申請查詢手續較麻煩。地下管線 3D地圖的數據在國家地下管線普查的標準內允許一定的誤差 .有些過細的管網也沒有普查在內；如果

7、碰到違法建設 . 管線或者新建管線數據沒來得及更新 .實際情況也會和地圖有差異雖然相關文件要求建設單位在報批項目前 .必須取得項目附近地下管線現狀資料 .但這個規定執行得并不好 .目前申請查詢地下管線的行為還全靠相關單位自覺。徐州市 徐州市城市三維地 主 要 使 用 Java 技 術 、徐州綜合地下管線第二階段普查通下管線規劃管理信 Oracle 數 據 庫 技 術 、 過專家組的驗收 .普查的地下管線息系統 ArcGIS 技術、 Apache 服 總長度近 7000 公里.是京滬高鐵長務以及 Liunux 服務操作環 度的 5 倍。據了解 .根據普查繪制的境。 綜合地下管線三維圖已經非常詳細

8、.凡是 6 米寬以上街巷的地下管線全部納入其中。泉州市 泉州市城市地下管 基 于 三 維 地 學 信 息 系 統 于 2004 年就 開 始 籌 備 該 項 工線信息系統 GeoView 軟件平臺開發的 程.2005 年開始全面進入試點及全三維城市地下管線信息系 面實施階段。 2006 年初進行數據中統 心 建設. 中心設 備 已安 裝測試 完. .畢.2006 年系統運行良好 .網上報批、網上發布功能也逐步實現。泉州市地下管線信息管理系統的海量地下管線數據能在系統中穩定正確地進行二維和三維操作 .系統具有網上 Web 發布和網上報批自動化管理功能 .功能齊全；系統針對不同用戶具有良好的適用性

9、 .人機界面友好；系統軟件具有多種建模能力和方便的二次開發能力 .可擴展性強；系統的軟硬件配置合理 .運行穩定.滿足當前和未來的發展需要。北京市 北京石景山區三維 基 于 三 維 地 學 信 息 系 統城市地下管線信息 GeoView 軟件平臺開發的系統 三維城市地下管線信息系統天津市 天津濱海高新區城 基 于 三 維 地 學 信 息 系 統市地下管線信息系 GeoView 軟件平臺開發的統 三維城市地下管線信息系統二、三維管網系統的特點及建設的意義（1）系統框架結構. .（2）系統技術的特點管網建模自動化管線的竣工資料或者探測的結果大多是二維矢量線數據 .系統根據二維數據的平面坐標、埋深、管

10、徑等數據批量生成三維管線模型、關聯屬性數據庫 .并且提取管線之間的拓撲關系 .自動生成彎頭。三維管網模型的編輯與維護在三維場景中編輯管線模型 （添加、 移動、廢棄）.編輯管線模型的節點坐標 .維護管線屬性數據（類型、覆土深度、埋深、管徑、材質等） .為管網的數據更新提供了便捷的方法。三維管網模型上的拓撲分析完全擺脫對二維管網數據的依賴 .直接在三維管網模型上進行拓撲分析 .徹底解決三維數據模型無法進行拓撲分析的技術難題。 為爆管分析、 開挖分析、 覆土深度分析等提供技術支撐。豐富、規范的管件模型庫系統提供標準尺寸和規格的模型庫（例如法蘭、流量計、彎頭、蝶閥、止水閥等）.方便用戶在指定位置添加管

11、件 .節省建模時間。整合業務數據更便捷管網業務數據包括：屬性信息、實時監測數據和歷史數據等 .主要以關系型數據庫的形式存儲。該管網系統能夠迅速的自動關聯三維管線模型和業務數據庫 .大幅度降低數據處理的時間成本 .使得項目實施更方便、快捷 .成本更低。（3）系統建設的意義整合城市地下綜合管線基礎數據資源 .推進數字地理空間信息平臺建設 .逐步通過數據資源的 “集中管理、 分布應用” 實現數據管理部門和應用部門之間的共建共享。. .實現決策基礎數據資源管理數字化、可視化。通過整合 GIS 技術.將地圖元素和地下空間信息融入到管理體系中 .以三維的形式展現 .實現城市決策信息資源的數字化和可視化 .

12、提高了決策的科學性和合理性。提高政府保障公共安全和處置突發公共事件的能力。 突發應急事故發生后 .政府可在第一時間了解災害發生地周邊管線分布情況 .高效調用相關資源 .迅速完成應急處置 .使產生的危害降到最低程度。提高基礎數據管理水平。既可以查閱局部地區管線的各種細節 .又可瀏覽區域管線的宏觀分布；既可研究單種管線情況 .又可了解各種管線的整體分布關系；既可用以指導工程施工 .又可用來做新區規劃或管線設計 .使管理工作得心應手。表 2.目前做城市三維地下管線管理系統的企業技術情況表企業 產品名稱 技術情況同飛科技 供水管 網 GIS 1.提供管線設施批量錄入更新工具 .與 CAD 無縫銜接 .

13、竣工管線系統 信息容易更新到 GIS 系統中 .數據更新便捷； 2.設計管理一體化 .系統可以實時讀入各種來源的背景數據進行輔助管理決策 .無縫共享現有的各種來源圖形數據 .從而省去大量的數據轉換工作；3.基于 WEBGIS 的信息共享 .管網和設備信息在公司內部網上發布 .公司的管網設計、管網運行、管網工程、客戶服務等部門可以通過瀏覽器共享公司的管網及地圖信息。眾智科技 城市地 下三維管線管理系統技術優勢： 1.管網自動建模； 2.三維管網編輯與維護； 3.三維管網撲拓分析； 4. 豐富、規范的管件模型庫； 5.業務數據整合方便快捷； 6.地上地下全景三維模擬； 7.可為客戶特別定制管道協同

14、設計圖層標準、管道計算、管道規格庫、管道標注形式、材料表格式、圖例表格式、圖紙目錄格式以及綜合管線表示方式等各項功能的升級開發。. .武漢中 儀物聯技術 有限地下管 網三維GIS 管理技術成果： 1.地下管網信息瀏覽 .實現管網信息化建設； 2.公司與排水管道內部檢測結果結合 .實現管網信息一目了然； 3.生成管道缺陷分布地圖實現數字化管理； 4.管道檢測 .維護及修復成果隨時報告自動生成 .便于基礎資料的收集 .查閱及存檔。冠圖科技 三維管 線信息 技術功能：系統 1.瀏覽顯示：飛行模式、步行模式、地下瀏覽等；2. 綜合查詢：屬性查詢、區域查詢、編號查詢、設備查詢、管徑查詢、材質查詢、復合查

15、詢、關聯查詢；3. 分析模型：管徑分析、覆土分析、橫向截面、縱向截面、焊管分析、連通分析；4. 匯總統計：管徑分段統計、埋深分析統計、分類統計；5. 編輯：開挖功能、創建新管線、附屬物編輯；6. 信息標注：信息標注、標注管理；7. 測量計算：水平上、垂直、空間距離測量、地面距離測量；鴻業科技 鴻業三 維智能 1.將檢查井、管道、閥門等轉化為真實的三維形式 .在三維基礎管線設計系統 上可以針對具體情況進一步細化設計 .也可以直接繪制三維管線。2.與鴻業三維道路軟件路立得、鴻業三維總圖軟件設計成果合成 .由軟件自帶的三維查看和發布功能形成 exe 格式自執行三維查看和錄制 AVI 格式三維漫游文件

16、。道路等可根據情況設置透明度 .更好檢查管線與地下構筑物、橋墩等的碰撞情況。3. 地形圖三維展示 .并可進行標高檢查處理 .方便直觀進行錯誤甄別.地形存儲采用 CAD 圖形與外部數據庫相結合的方式 .解決了大型地形圖三維化導致運行速度變慢的問題。泰瑞數 創科 SkylineGlobe實現了覆蓋“上游影像處理、中游二三維展示分析、下游具體技有限公司 系統即 三維空 業務應用與共享”三維空間地理信息產業鏈的技術產品支撐。間地真 的三維數字地 球場景和基于 自身業務的可 視化管理系統. .Esri 中 國信 技術應用： 1.地表三維可視化分析 .對生成的三維場景進行交互管網管 理三維息技術 有限 G

17、IS 技術 式透視觀察 .包括平移和縮放、旋轉、傾斜 .以及模擬飛行 .實現公司 從多個觀點觀察一個表面的影像效果； 2.地下三維可視化分析 .可在二維地圖上選擇任意管網段 .自動生成管段的可任意旋轉的三維圖形。同時顯示其縱斷面、橫斷面以及自動標注管段的相關屬性； 3.二維與三維聯動展示分析 .解決了傳統的將二維與三維管網數據獨立顯示的弊端。它支持在一個系統界面中同時展示管網的二維矢量和三維模型數據 .并且支持兩者的地圖漫游操作。同時也實現了兩者的數據查詢； 4.二維與三維聯動編輯功能 .可根據二維數據的變更實時更新其對應的三維數據；北京睿 城傳 地下管 線三維 技術功能： 1.管線統計 .可

18、實現對管徑、深埋、特征、附屬物、奇科技 有限 地理信息系統 材質、建設年代、廢氣時間等進行分段、分類統計； 2.管線查公司 詢.系統可提供三維管線的屬性查詢、管線查詢、特征查詢、附屬物查詢、廢棄查詢、緩沖區查詢； 3.管線標注 .支持對三維管線進行標高、管直、深埋、坐標、坡度、彎頭角度、插旗、栓點和自定義標注與管理； 4.重點管線保護 .通過設定重點管線的管理區域范圍和保護區域范圍 .對范圍內的管線按照一定的規則進行管理； 5.管線規劃審批 .可對管線規劃、管線竣工進行審批.并具備平面位置對比、三維位置對比、井室位置比對、三維撞管檢查、三維凈距分析； 6.生命周期管理 .支持對管線生命周期的管

19、理 .可實現預警分析、一鍵提醒、廢棄管理等功能； 7.關閥分析 .系統可模擬某根管線發生爆管后 .對事故發生點進行關閥搜索 .搜索出影響的管線及需關閉的閥門； 8.碰撞分析 .對管線進行水平或垂直分析 .檢查管線間是否發生碰撞或最小凈距是否符合國家標準； 9.連通分析 .可判斷兩根管段的連通性。如果連通.則左側連通分析面板中顯示連通路徑中的管點和管段。 10.流向分析 .針對重力管線或具有流向字段的管線（自來水、污水等）用移動動畫提供流向顯示； 11. 工程施工分析 .針對用戶指定的某一范圍生成隧道 .系統自動分析隧道與管線是否發生碰撞.對發生碰撞的管線予以警示 .并提供與之發生碰撞的管線詳細

20、信息輔助決策。 12.斷面分析 .根據用戶自定義的任意橫剖線 .分析切割區域的斷面情況 .或對指定管線進行縱向斷面分析。北京圖 眾科 三維地 下管線 系統基于 MAPZONE Globe 三維引擎技術搭建 .系統采用 SOA技有限公司 管理與 應用系 體系架構 .綜合運用自動化建模技術、空間數據庫技術、三維可統 視化等技術 .實現了地下管線的三維可視化管理。三、我司需推出的新系統功能綜合上述企業已有技術情況并根據我司實際情況和實際管理需要 .總結我司建設城市三維地下管網信息化平臺需要推出的新系統功能如下：1. 管網統計. .管線長度統計 .系統具備管線長度自動統計的功能 .即系統可對指定區域內

21、滿足管線長度范圍內的管線個數、總長度自動做出準確的系統統計 .并可將所統計出的結果直接生成圖表或導出 Excel 格式文件.大大降低了業務人員的工作強度。區域統計 .系統可根據用戶自己設置必要的查詢條件 .對任意指定的某一區域內管網的所有管線數量、 管線長度、管點數量進行詳細的區域管網信息綜合統計功能.并可將統計結果直接生成圖表或導出 Excel 格式文件。2. 管網查詢系統具備強大的屬性查詢、區域查詢、條件查詢、圖形查詢、管線檢測等查詢功能。3. 管網標注管線標注主要包括： 坐標標注、 屬性標注、 流向標注、 管線長度統計等功能。坐標標注 .可在管網任意節點位置上進行坐標信息標注 .也可對所

22、選定的實體節點坐標信息進行標注。屬性標注 .在設定管線或管點標注屬性內容后 .可對管線或管點的屬性進行標注。可通過標注字段選擇對話框對所選擇的某個實體進行單個自行選擇標注 .也可實現對所選實體的多個字段信息進行組合標注。流向標注 .可根據管網中各設施的開閉情況以及管線的拓撲信息 .由管網系統自動計算出每根管線中的介質流向 .并將流向標注在三維場景中。4. 管網綜合分析橫斷面分析。在無需實地開挖管道的條件下 .系統可根據任意選取的兩點上直接生成地下管線橫斷面分析圖 .并從主視圖中查看到該位置上的管道材質、. .埋深、管徑、長度、歷史年代信息及管線間距等信息 .且支持圖層、 數據的 EXCEL文件

23、導出和打印等功能。縱斷面分析。 縱斷面分析與橫斷面分析的目的一樣都是用于對管線、 管點的分析.系統也可在任意指定的位置上直接生成縱斷面剖視圖 .并從視圖中查看到管道材質、埋深、管徑、歷史年代信息、間距等信息。同時 .在主視圖中高亮顯示所選管線。覆土深度分析。 由于地下管線在各地都會受到氣候、 土壤等環境因素的影響.因而系統除對此項功能做了嚴格、深度開發之外 .并將國家和行業有關標準納入系統之中 .使系統不僅能夠快速查詢分析出所選區域內各類管線的覆土深度 .而且還能夠對覆土深度不滿足國家標準和行業規定的管線數據進行紅色顯示。 此外.系統還支持調閱相關標準并與所查詢出的違規管線鋪設數值進行比對 .且系統還支持覆土深度分析圖層、數據的 EXCEL文件導出和打印等功能。爆管分析。城市壓力管線發生爆管現象是一個時常發生的災害性事故 .如若處置不及時或出現過失時 .將會給城市帶來重大經濟損失和給社會造成極大的負面影響。因此 .系統充分考慮管線設計與道路設計、總圖設計之間的密切關系 .借助道總圖的設計成果和管線拓撲信息技術以及爆管的具體點位 .自動快速分析和識別出受影