三维管网设计使用说明书.docx
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三维管网设计使用说明书
三维数字化管线管理系统
技术功能说明书
1.概述
项目建设背景
随着信息化管网规模的不断扩大，手工的管理模式和管理手段已无法满足“合理规划、科学管理、优质服务”的要求。
对于突发事故的应变能力和处理效率难以适应企业集团高速发展的需求。
各级管线管理单位需要一种更为方便、及时的方式，来管理自来水、供暖、排污、燃气、电信信号等地下资源——地下管网，要求科学管理管网资源及相关的管网信息，实现整个管网的协调与统一。
各种综合信息，如营业报表、工程报表、交费、维修维护信息等也需要以管网信息为依据，做到科学化管理。
为了适应各种实际需求，需要采用当今先进的计算机网络、通信技术、地理信息技术，建立综合管网地理信息系统，实现综合管网规划设计、输配管理、图档管理、抢修辅助决策及综合查询、统计等功能，各管网相关部门，可以实现在各自部门同时查阅、更新管网信息，提高管网信息利用的效率，进而实现办公自动化。
建设内容
数据库内容
数据库分类
数据库名称
数据库内容
空间地图数据库
空间地图数据库
树、路灯、道路线、花园、草地、房屋建筑、厂房、生产设备、自来水管道、自来水管点、供暖管道、供暖管道点、电力管道、排污管道、排污管点、生产专用管道等
用户管理数据库
基础信息管理数据库
用户登陆权限、用户对应图权限、用户菜单权限
软件系统内容
基于3S技术和三维仿真技术，开发一套能够在二维地图、三维视图基础上，实现对生产设备、自来水管道、自来水管点、供暖管道、供暖管道点、电力管道、排污管道、排污管点等信息进行管理，并能更好的服务于企业集团，还能够很好的展现地面三维虚拟现实与地下管线信息系统。
软件系统的核心是提供一个框架，实现对基础二维地图基本地图操作、信息查询、报表输出、地图输出、统计分析、打印、CAD接口导入导出，满足综合管网的需要。
建设原则
先进性与实用性相结合的原则
在保证系统整体结构、操作系统平台、软件平台、开发平台、应用功能等方面总体先进的前提下，尽可能采用实用成熟的技术，促进项目的建设成功。
安全性与易用性相结合的原则
在保证系统安全的前提下，充分考虑实际运行和操作的简单化、标准化。
前瞻性与经济性相结合的原则
系统设计时在设备容量、计算机性能、软件平台指标等方面应有适当的超前量，以延长系统的生命周期。
同时要把握好系统设备的性能价格比，注重经济实用。
基础性与应用性相结合的原则
系统的基础性工作是为了更好地为应用服务，系统的应用服务也需要一个坚实的基础保障，在落实基础性的工作的同时，应用要及时跟上。
通用性与特色性相结合的原则
应该尽量采用目前通行的、成熟的和具有普遍推广价值的技术和解决方案，有利于技术交流，避免走不必要的技术弯路，也有利于项目成果的推广和应用。
同时，在具体应用上，特别是在一些关键技术和创新点上应该结合本系统的具体要求和某某城市信息办的具体情况、具有特色。
2.基础数据和基础资料准备（主要描述监督中心需要提供哪些资料）
基础空间数据
1：
500的CAD图
需要准确的CAD图,包括点、线、面分层明确；空间数据图层分层明确；高程标注正确；线段与线段结合点误差小等.
三维建模
结合企业集团管理系统项目的建模工作，可以精细建模方式对建筑物进行虚拟再现，精细模型通过到实地采集建筑物外立面纹理后，采用3DMAX建立精细模型，将各种类型的三维模型导入Arcgis平台三维场景中。
如图1：
图1：
运用3DMAX软件进行建模效果
图2：
某机关单位三维视图效果
图3：
三维管线效果图
图4：
属性信息表
编制依据
地下管线成果表
图上
点号
物探
点号
连接
点号
特征点
附属物
名称
坐标（m）
高程（m）
管径或
断面尺寸
（mm）
套管尺寸（mm）
材质
压力或
电压（KV）
电缆
根数
管孔数/
未用孔数
埋设
方式
埋 设
日 期
道 路
名 称
备注
X坐标
Y坐标
地面
高程
管线
高程
探测者：
校核者：
工程负责人：
日期：
说明：
给水、煤气、电缆的管线高程为管顶高程；排水管道为管底高程；电缆有沟（管）组需同时填写沟（管）组的管顶和管底高程。
空间数据编码规则
管线分类与代码
我们用Z打头代表给水类。
W代表排水类……。
因为每大类管线又有许多子类，因此，采用2位英文字母来表示管线种类码，如用ZZ表示自来水，ZY表示饮用水，ZG表示给水共井点，其中第2位为G的标识各类管线的共井点。
管线分类及代码规定示例见表1。
表1
管线大类
代码
管线种类
给水类
ZZ
自来水
ZY
饮用水
ZG
给水共井点
管点及管线命名规则
对于管线点、管线线的编号都应该遵循一定的规定，并参考有关规定，这样才能实现不同系统见的数据共享。
管点编号
每个管线点用26位编号，编号唯一。
编号规则为：
第一位为行政分区号；第2位预留；第3、4、5位为道路或街区缩写简码，第6、7位为施测年代；第8、9位为施测月份；第10、11、12、13、14、15为管线大类国标编号；第16、17为管线种类码，如自来水用ZZ表示；第18为区分为管线还是管点；如果有水表、井盖、阀门、消防栓,第19、20、21、22为管线点水表、井盖、阀门、消防栓编号,可以用0和1区分是否有；第23、24、25、26为管线点。
如B9BSL0302543000ZZD00010001表示一管点名。
管线编号
每个管线用28位编号，编号唯一。
编号规则为：
第一位为行政分区号；第2位预留；第3、4、5位为道路或街区缩写简码，第6、7位为施测年代；第8、9位为施测月份；第10、11、12、13、14、15为管线大类国标编号；第16、17为管线种类码，如自来水用ZZ表示；第18为区分为管线还是管点；如果有供暖、天然气、排污、供水、电力、电信线,第19、20、21、22、23、24为供暖、天然气、排污、供水、电力、电信线编号,可以用0和1区分是否有；第25、26、27、28为管线点。
如B9BSL0302543000ZZD00010001表示一管点名。
如B9BSL0302543000ZZD0000010001表示一管点名。
管线数据表
字段名称
字段类型
字段长度
是否为空
编号
起点点号
终点点号
起点高程
终点高程
户名
户号
管网类型
管线型号
管线产地
介质
管径
材质
起点埋深
终点埋深
建造年代
流向
流量
接口方式
行政区
地址
报废年限
维修次数
维修记录
管点数据表
字段名称
字段类型
字段长度
是否为空
编号
型号
介质
产地
户名
户号
管径
埋深
高程
材质
行政区
所在巷
地址
施工单位
接口方式
管网类型
开启方向
开启扣数
井室编号
井室种类
井室尺寸
闸距地面
埋设年代
数据来源
开闭状态
介质流向
介质流量
最近维修日期
开闭状态
报废年代
3.计算机成图
CAD数据导入ArcGis中
利用已经纠错,检查完成后的的CAD数据,利用ArcGis的数据处理工具Coverage,再次去除数据误差,然后生成ArcGis所需的Shp数据,Shp数据再次导入本地空间数据库或,Sql或Oracle大型数据库,形成SDE局域网数据．
数据跨层情况
数据跨层情况：
CAD图中某个层的数据跨到到另一个层中，如水系线在道路层中，需要手工提取跨图层的地理要素，并分配到相对应的图层中。
接边构面
接边构面：
面状数据如果没有边线没有完全连接上，在系统中就无法进行处理显示，比如房屋或者池塘周围线出现断点，无法完全连接构成一个面状要素，就需要手工将其进行接边处理。
符号库管理功能
符号库处理：
系统是根据地物类型调用符号库中的相应符号，然后在系统中以指定符号进行显示，所以要先将数据进行分类，做成符号保存在符号库文件中。
配准
配准：
CAD中数据坐标和系统中的坐标不匹配，需要将数据进行手工配准。
对CAD数据入库步骤。
✧对CAD数据进行配准、接边构面完成，保证数据正确。
✧将CAD数据转换成Coverage数据格式。
✧将Coverage数据进行拓扑关系处理，保证点、线之间拓扑关系正确。
✧将数据转成Shp文件形式。
✧将Shp文件导到SDE数据库中。
CAD数据导入模块
由于地形图数据大部分是CAD格式，系统支持CAD数据中的DXF文件导入功能，但是由于CAD数据只存储空间数据，导入后没有属性数据，要用户自己进行手动添加属性信息。
空间数据（管线和地形图）分层设计
地形数据设计
按照点、线、面进行分层：
树、路灯等属于点层；道路线、花园边线等属于线层；房屋、厂房属于面层；同建立一个”类别”（属性字段）来区分,通过类别来调用符号库.
管线与管点设计
管线按照管点和线进行分层，如自来水分为自来水管线、自来水管点图层。
自来水管点图层包括自来水阀门、自来水井盖、水表等自来水管点数据。
同建立一个”类别”（属性字段）来区分,通过类别来调用符号库显示不同的符号.
空间数据图层
地形图层
图层名称
内容描述
注记
各类注记、文本说明
点状植被
树木、花坛等
点状设施
路灯
线状水系及建筑附属设施
围墙、房屋的边线、水池边线、草地边线等
道路中心线
道路中心线
面状道路
道路面
面状居民地
各类房屋、楼房、运动场
面状植被
草地
面状水系
水库、池塘等
管线图层
图层名称
内容描述
自来水管点（水阀门、自来水井盖、水表）
自来水阀门（点）
自来水管道
自来水管道（线）
污水管道
污水管道（线）
污水管点（污水阀门、污水水井盖）
供暖管道
供暖管道（线）
电力管道
电力管道（线）
电力管点
电力管点（点）
4.项目建设技术路线与三维建模方案
基础地形数据处理与建库
建筑物三维数据采集与建模方案
建筑物纹理采集：
建筑所需侧面数据通过数码相机实际野外采集。
先拍整体，再拍局部。
建筑物的每个面都要求尽量正面拍摄，各个面都要拍摄，不要漏拍，当不能进行正面拍摄时，可在两个面的交接处角度进行拍摄。
有些需要局部拍摄（如门、建筑物上的特殊标志和图案等）。
纹理处理：
采用photoshop对数码照片进行矫正，处理成正射图片。
纹理命名规范：
根据模型命名规范进行命名。
建模优化：
采用3Dmax建模，要求构面尽可能的简化，简单模型的面数不超过50个，复杂模型不超过100个，个别复杂模型面数不超过200个。
贴图文件要求：
单张贴图长和宽的象素数要求不多于1024。
建模方案
针对该系统作为地上三维景观子系统，我们采用的建筑物建模将采用单体建筑物建模的方式，建模工具选用3DMAX建模，纹理处理选择Photoshop进行纹理效果处理。
系统开发技术路线
✧程序结构采用C/S结构，基于ArcGis的技术开发，项目采用.NetFramework2.0技术架构；
✧数据库管理系统采用MicorsoftSQLServer2000；
✧程序开发采用MicrosoftVisualStudio2005之C#语言；
✧如果需要访问数据库，三维和二维系统均直接访问各自数据库的方式（采用SDE和ADO.net技术）；
系统结构总体分为三个层次：
数据库、业务模型、系统前端展现。
下面分别进行说明：
1）数据库层：
分为业务数据库和三维模型库，分别存储系统业务数据和三维模型数据；
2）业务模型：
分为核心业务模型和三维展现引擎；
⏹前端系统：
分为二维系统和三维系统。
软件运行环境
软件环境:
：
windows2000、windowsxp以上、Microsoft.NETFrameworkSDKv2.0、ArcGISEngine9.2Runtime、本软件SETUP安装程序
硬件环境:
CPUP42.0以上、内存1G以上、硬盘至少有200M自由空间、显卡64M独立显卡以上
软件用途和技术特点
可以应用于自来水、供暖、排污、燃气、电信信号等地下资源——地下管网．做为供水公司、燃气、排污治理公司日常办公使用．提供快速抢险、维修、档案管理、取代CAD和纸制地图新一代高科技产品．提供高效、准确查询分析功能；二维平面图和三维景观相结合的管网软件．
专业管网软件，在管线编码等方面使用国标相结合；地图编辑、提供多种查询方式、供水爆管分析、流向分析、断面分析、预警分析突出实用性.
供水水平净距分析、垂直净距分析严格按照国家规定数据制作突出专业性.
导入成果表可以使复杂的建立管线管点变得非常简单．便于维护工作．
按多个条件查询，可以在某个区域内查询满足多个条件的要素．
并可以查属性信息,定位地图要素功能,满足客户复杂查询．
阀门分析可以在地图中查询出事故发生后最近需要关闭的阀门,实现事故抢险.
断面分析可以在不需要实地挖管道,便可以在电脑上查看管道的材质、埋深、管径、历史建设年代、距离等信息；为工作人员提供方便．
地图道路线打印可以根据一条道路画打印区域,此时可以打印出道路两旁的管线等信息便于维修人员使用．
地图和属性打印受影响的管线高亮显示,同时可打印出地图及爱影响的管线数据和地图想结合，清楚明了，便于事故上报和派工．
局部二维在三维中显示 选择一个小区域,在三维里显示所选择区域要素.可以在三维中观察管线的空间位置、并可以透明化显示和点选查询查看管线属性信息.
系统演示操作流程
系统操作流程：
启动-〉用户登陆-〉连接空间数据库-〉版本识别-〉三维浏览-〉二维浏览-〉三维空间分布查询分析-〉二维和三维互操作-〉报表输出,地图输出。
5.系统基础功能与场景设计
二维登陆及文件操作
系统登陆界面与系统初始化界面
登陆界面：
在这里输入用户名,密码进行软件登陆.本系统系统登陆员默认的密码是111111.
输入后点击“登陆”就会进入本系统.
二维功能主系统
在系统输入用户名密码后进入二维主控系统主界面（如下图）
二维主控件主要用来调用各种子系统.
文件菜单用来控制各种地图文件的加载:
加载.mxd文件,加载SDE图层,新建立地图文档,MDX文档另存,输出PDF,导出为JPEG图像;
添加子菜单用来控制各种地图类型文件的加载:
加入Shapefile,加载Layer,加入CAD,导入管线成果表数据.
地图操作用来控制地图的各种操作方式:
包括地图打开、放大、缩小、漫游、全图、撤消、恢复、向前、向后.
三维功能,三维场景预览,管线观察器.
打印功能:
地图局部打印,地图全图打印,管线登记表打印.
查询功能:
点击查询,画多边形查询,画矩形查询,画圆查询,区域查询,组合查询.
量算:
量算距离,量算面积.
爆管分析:
设置供水爆管点,供水影响范围分析,选择供水分析阀门,供水阀门影响范围分析.
断面分析:
断面分析.
水平净距分析:
选择分析管线,水平净距分析,垂直净距分析.
预警分析:
预警分析.
增加管线:
开始编辑管线,增加管点,增加管线,结束编辑.
附属物管理:
图层编辑,停止编辑,选择元素,添加元素,修改元素,删除元素,编辑属性,刷新地图.
比例尺:
设置比例尺功能.
清除操作:
清除操作.
新建立地图文档
新建立一个地图空文档,等待加载地图文件.
操作方法,选择文件菜单,点击“新建立地图文档”后完成操作.
加载MXD文档
加载一个已经建立好的MXD文档系统实现,这个文件可以是用ArcMap已经建立好的,也可以是用AE建立的.
操作方法:
选择文件菜单,点击“加载MXD文档”后完成操作.
出现选择文件加载界面后，选择一个加载的文件．
加载SDE图层
加载一个局域网数据库里的空间数据．地图如果在本地是.mdb文件，导入SQL或Oracle中变成域网数客户端共享的空间数据库，不同客户端可以使用．本功能是加载一个SDE图层．
操作方法：
选择文件菜单,点击“加载SDE图层”后完成操作.
输入服务器、端口号、数据库、版本、用户名、密码.选择加载图层加载SDE的文件.
MDX文档另存
导出一个已经打开并进行操作的地图,存为一个.mxd文件,可以对地图完成种种操作后另存.
操作方法:
选择文件菜单,点击“加载SDE图层”后完成操作.
地图导出为JPEG图片
将当前地图导出成一张．jpg的文件，另存到一个文件夹，供打印维修存档使用．
操作方法:
选择文件菜单,点击“导出为JPEG图像”后完成操作.
导出PDF类型文件
将当前地图导出成一张．pdf的文件，另存到一个文件夹，供打印维修存档使用．
操作方法:
选择文件菜单,点击“导出为ＰＤＦ文档”后完成操作.
6.加载数据文件
加入Shapefile
加载一个ArcGis的文件类型.Shp的文件类型．
操作方法:
选择添加菜单,点击“加入Shapefile”后完成操作.
加载Layer（.mdb）
在地图中加载已经建立完成的文件.mdb文件类型．
操作方法:
选择添加菜单,点击“加载Layer”后完成操作.
加载CAD文件
在地图中加载CAD文件．
操作方法:
选择地图加载菜单,点击“加载CAD”后完成操作.
7.地图操作
地图放大
地图跟实际比例尺增大功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“放大”后完成操作.
缩小地图
地图跟实际比例尺缩小功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“缩小”后完成操作.
地图局部放大
地图跟实际比例尺局部放大功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“局部放大”后完成操作.
地图局部缩小
地图跟实际比例尺局部缩小功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“局部缩小”后完成操作.
漫游地图
地图位置漫游功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“漫游”后完成操作.
全图显示
地图全部显示功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“全部显示”后完成操作.
上一视图
返回地图当前操作之前的操作功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“上一视图”后完成操作.
下一视图
返回地图当前操作之后的操作功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“下一视图”后完成操作.
地图撤消
用与地图修改中取消当前操作功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“撤消”后完成操作.
地图恢复
用与地图修改中恢复当前操作功能．
操作方法:
选择地图操作菜单,点击“恢复”后完成操作.
8.量算
量算距离
在地图上利用量算工具算出实际附属物的一段距离．
操作方法:
选择量算菜单,点击“量算距离”后,在地图上画出一段距离之后完成操作.
量算面积
在地图上利用量算工具算出实际附属物的一块面积．
操作方法:
选择量算菜单,点击“量算面积”后完成操作.
9.空间查询
点选查询
查看地图上一根管线、管点、井盖属性,使用本功能.
操作方法:
选择查询菜单,点击“点选查询”后完成,点击地图上要查看的地图元素完成此操作.
查询结果如图
画多边形查询
查看地图上一根管线、管点、井盖属性,使用本功能.
操作方法:
选择查询菜单,点击“画多边形查询”后完成,在地图上画一个多边形,便可查看的地图元素,完成此操作.
查询结果如图
画矩形查询
查看地图上一根管线、管点、井盖属性,使用本功能.
操作方法:
选择查询菜单,点击“画矩形查询”后完成,在地图上画一个矩形,便可查看的地图元素,完成此操作.
查询结果如图
画圆形查询
查看地图上一根管线、管点、井盖属性,使用本功能.
操作方法:
选择查询菜单,点击“画圆形查询”后完成,在地图上画一个圆形,便可查看的地图元素,完成此操作.
查询结果如图
画区域按条件查询
在地图上画一区域，并按多个条件来查询满足条件的要素．
操作方法:
选择查询菜单,点击“区域按条件查询”后完成,在地图上画一个多边形,在选择不同的条件，便可查看的地图满足条件元素,完成此操作.
查询结果如图
组合查询
组合查询相关灵活,如果查询管线层（当然也可以选择其它层）管径大于等于10cm的,如图:
快速查找--按点号查询
在查询条件里输入查询的管点号,可以执行查询
快速查找--按地址查询
在查询条件里输入查询的地址,可以执行查询
快速查找--按接口方式查询
在查询条件里输入或选择”直通”、”三通”等可以查询出相应的接口.
快速查找--按修建年代查询
输入一个时间区间,可以查询出该时间区间所在的管线管点,双击数据可以定位到图形上．
10.系统统计
按修建年代统计（阀门、管线、节点）输出报表
阀门、管线、节点图层中包含有修建年代字段，用户指定某个建设年代范围，在此范围内的管点个数，和管线长度进行统计，统计结果按照管类进行区分显示，如自来水管类、燃气管类。
同时还可以将统计结果以直观图形式输出显示。
按管线阀门统计输出报表子模块
按照管线类别对阀门数量和类型进行个数统计，统计结果按照管类进行区分显示，如自来水管类、燃气管类。
同时还可以将统计结果以直观图形式输出显示。
按报废日期统计（阀门、管线、节点）输出报表子模块
首先用户设置管线或者阀门等设备的使用年限，根据公式：
使用年限+建设年代=报废日期。
其次用户指定报废日期，超过此日期的管点、管线进行统计，并将超期的设备在地图中进行高亮显示，统计结果包括管点个数和管线长度，最后将统计结果以报表的形式输出。
统计阀门、管线、节点维修记录、时间、次数输出报表子模块
用户对某个设备进行更新，系统自动记录设备的维修历史，包括维修时间、次数等信息，并进行统计操作，最后能将统计结果以报表的形式输出。
11.系统空间分析
爆管分析
用户在地图上选择爆管工具点击爆管位置，系统根据用户点击的管线进行事故影响范围分析，分析到受影响的管线用高亮颜色显示并将其信息以表格的形式输出，用户可以对分析结果打印输出成报表形式。
设置爆管点：
在地图上设置虚拟一个受事故发生的事故点
操作:
供水影响范围分析:
在地图上画出受影响的地图元素;并以表格输出数据.
操作:
在选择爆管点后,点击“供水影响范围分析”
红颜色的为爱影响的区域.
流向分析
选择供水分析后
看到分析结果:
关阀方案分析
在分析结果上点击“上游阀门”,并可以看到上游要关闭的阀门并
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