Skyline支撑三维地下管线系统建设.docx

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Skyline支撑三维地下管线系统建设

Skyline支撑三维地下管线系统建设

地理信息系统部

（北京东方道迩信息技术有限责任公司）

1引言

随着数字城市在管理和应用中的不断发展，城市三维管网地理信息系统也逐渐在国内大中城市中应用起来。

由于管网遍及地下、空中、水下，其用途的特殊性和复杂性，传统的管网资料又以图纸、图表形式保存，采用人工管理，容易造成各种图档资料不全，精度不高，信息滞后，更新不及时，管理时难以获取有效管网信息，从而给管网管理工作造成诸多不便。

城市三维管网地理信息系统采用空间信息技术，有效地解决了上述难题。

它通过三维的方式真实反映管网的空间位置关系，从而构建起来的一个集管网数据采集、管理分析于一体的GIS应用系统，为企业的生产运营、规划、决策、服务等方面工作起到重要的参考作用，被广泛应用在城市规划建设、市政、供排水、燃气、通讯、园林绿化、重点设施建设等，为城市建设的规范化、科学化、数字化、智能化及其信息管理、信息共享建设等提供了有效的科学化管理手段。

2基于Skyline的三维管网系统

基于Skyline的城市三维管网地理信息系统具有强大的系统功能，可以直观的展示出各种管线在城市管网系统中空间位置，对突发事件能进行三维可视化展示，并能及时、准确地对进行中的事态发展做出预测演示，为决策者果断地采取有效控制措施提供三维空间展示功能，使损失降到最低，为我国城市管网建设与管理发挥积极作用。

2.1Skyline技术流程

Skyline系列软件是一套基于网络的三维地理信息系统平台。

用户可以利用航空和卫星影像、地形高程数据和其他的二、三维地理空间和属性数据，创建自定义的虚拟现实三维可视化场景，进行浏览、查询、分析和网络发布，并开放所有的API，不论是在网络环境还是单机应用，用户能够根据自身的业务需求开发定制功能，建立个性化的三维地理信息系统。

SkylineGlobe系列软件通过TerraBuilder、TerraExplorer和TerraGate三个系列产品各司其职，简便而有序的实现了三维场景创建、展示和网络发布功能。

Skyline技术流程（如下图所示）：

TerraBuilder创建的三维地形数据库（MPT）通过TerraGate发布直接MPT，或者结合DirectConnect直连模块发布原始影像数据；本地矢量数据以及WFS和WMS通过SFS实现网络发布，最后在TerraExpolorePro平台上加载，配置三维场景制作成FLY文件，通过网络发布，实现用户基于网络的服务与应用，或者直接调用API接口开发单机版的应用。

2.2系统设计

2.2.1系统总体结构

系统总体结构

系统的开发采用B/S和C/S相结合的体系结构，充分利用这两种体系结构的优点和已有资源为各应急相关单位服务，体现了两种体系的优点。

对于需要处理大量图形数据的应用，为了提高运行效率将充分应用比较成熟的C/S结构采用数据层、应用层、客户层三层模式进行开发；对于数据查询和浏览应用将尽可能地应用B/S技术，通过Internet/Intranet发布空间和非空间信息。

C/S结构与B/S混合体系结构，集成数据库技术、空间数据引擎技术、WebGIS技术、三维可视化技术、多媒体技术、系统集成技术等，采用功能控制流和数据流交叉的方式，实现与地下管网相关的空间与非空间信息的管理、分析、决策等功能。

2.2.2系统集成接口

为了提高系统的开放性和集成能力，系统预留集成接口，可方便的与SCADA系统（监控和数据采集系统）、客户服务系统、收费系统等进行数据和功能集成，满足管网输配综合调度决策需求。

2.3系统功能

三维管网地理信息系统具体功能如下图所示：

2.3.1地下管网浏览

系统实现在地下模式对三维管网进行浏览漫游。

系统可以通过鼠标、键盘、操纵杆、控制面板或者任意组合方式来控制飞行的速度、高度视角，使得用户可以灵活、便捷的在三维场景中浏览地下管网信息，操作简单，易于使用。

随着鼠标的移动显示到达的地域名称、状态栏坐标切换显示。

2.3.2管网信息查询

（1）按条件查询

系统可以按管网的材质、竣工日期、接口方式等条件进行查询，并定位到目标管网；

（2）按区域查询

系统可以按区域进行查询，并定位到目标管网；

（3）按属性查询

系统可以查询任意管线对象的属性信息，实现图属互查，可以查询目标管网材质、管径、埋深等属性信息。

2.3.3管网数据管理

（1）三维管线的创建

系统能进行三维管线的创建，实现管网数据的管理。

选定管线连接位置的转接头，设定其X、Y坐标位置及其埋深，以及转接头的朝向，系统可以自动创建各类管线，用户可以自行设置管线类型、颜色、样式等等。

（2）管网数据录入和加载

系统可对管网数据中的管线及附属设施的属性数据进行录入、编辑修改、打印等操作；系统可以加载管网数据库，并按图层进行数据管理和图层控制；

（3）统计数据的输出

分析统计数据形成的统计图表（如计算管线的长度、统计指定范围内的阀门数量等）可输出为Word、Excel或其它通用的报表形式，并可打印输出；

2.3.4二三维联动

系统可以实现和原有的二维GIS地理信息系统联动。

既可以同时打开二维系统和三维系统，进行并列联动操作，也可以分别打开二维系统和三维系统进行叠加联动操作；

2.3.5管网空间分析

（1）量算分析

系统能在地下模式对三维管线进行水平距离、垂直距离、空间距离等的量算分析；

（2）缓冲区分析

以点、线、面实体为基础，自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层，然后建立该图层与目标图层的叠加，进行分析而得到所需结果。

（3）管线路径分析

对管网进行一定程度的模拟仿真分析，显示当前管网的连接情况和工作状态，可以选定管网中任意两节点并计算出两节点是否可以连通。

此工具用于分析与目标管线向连通的所有管线、管井及阀门等信息。

依据相关信息，分析出管线的最短路径，实现按生成路径三维漫游；

（4）管线剖面分析

通过鼠标画任意剖面线，形成管线横剖面图，分析管线在地下的埋深情况；通过选取多条管线，形成管线纵剖面图，分析管线在地下的坡度情况；

（5）爆管分析

爆管是对给水、燃气、热力管网危害极大的一种管网故障，一旦发生爆管，将会造成巨大的直接和间接的经济损失，并会影响到人们的生产生活。

因此需要对管网进行及时、有效的爆管分析，找到确切的爆管位置以及查找出需要关闭的阀门，尽快地对管网进行维修。

对于管网压力异常的位置应及时检测，防止和减少爆管的发生。

对于爆管分析结果，系统将在地图上自动把所有需要关闭的阀门作以特殊颜色标记，比如阀门颜色变红，表明是需要关闭的；不变色的，表明是不需要关闭的；变绿色的，表明阀门已废或者设备状态不正常。

管爆分析需要与监控和数据采集系统进行集成应用，因此爆管分析对于维护管网的正常运转、减少管网故障带来的能源浪费和经济损失具有重要的现实意义。

（6）管网模拟施工分析

对三维管网的施工过程进行模拟分析。

2.3.6漫游路径

用户可以自己定义一条浏览的路径，然后系统沿着这条路径漫游。

提供多种漫游的运动模式，如行走、飞翔、驾驶，模拟人在城市三维景观中的各种动作，从而可以很直观地获得城市三维管网在各种运动情况下的效果。

自定义路径漫游分为两个部分：

自定义路径、按路径浏览。

自定义路径是指用户自定义浏览路径，生成浏览的关键帧。

即用户在浏览窗口中按先后顺序选择浏览的视点，模块自动生成运动的轨迹。

按路径浏览是指用户选择一条生成的路径，开始自动进行浏览。

2.3.7输出功能

系统能根据用户要求转换成多种数据格式，支持图像和视频输出。

3展望

随着计算机和三维GlS技术发展以及需求的不断深入，地下三维管网GIS也将不断发展。

以下几个方向正日益受到关注：

（1）面向对象的应用

可以使地下三维管网GIS具有更丰富的语义表达能力，并具有模拟和操纵复杂地处理对象的能力。

（2）与互联网结合

采用互联网技术的地下管网GIS可有效拓展工作站点的分布区域，使Internet用户可以从任意一个节点上浏览GIS站点中的空间数据、专题图、以及进行各种空间检索和空间分析，使GIS真正成为信息社会的空间信息传媒和分析决策工具。

（3）与日常办公更紧密结合

地下管网GIS需更紧密地集成办公环境下的各类数据，将工作流的概念引入综合管网管理，使得与综合管网相关的所有办公环节构成一个整体。

（4）与规划应用更紧密结合

地下管网GIS是城市规划应用的重要组成部分，在规划行业中的作用与日俱增，两者的结合越来越紧密。

（5）面向综合的集成系统发展

地下管网GIS广泛集成GIS技术、GPS技术、多媒体技术、CAD技术、人工智能技术，从进行城市地下综合管网数据的采集、管理、综合分析与处理的技术系统向功能强大的空间决策支持系统或专家系统发展。