城市三維地下管線管理系統(tǒng)

PAGEPAGE5城市三維地下管線管理系統(tǒng)一、城市地下管線城市管網(wǎng)是城市最重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，與城市的發(fā)展和居民的日常生活息息相關(guān)。根據(jù)不同的市政建設(shè)，管網(wǎng)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(shè)的重要內(nèi)容和城市生存和發(fā)展的生命線。具有規(guī)模大、范圍廣、管線種類繁多、空間分布復(fù)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(guān)。當(dāng)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(guī)劃、科學(xué)管理、優(yōu)質(zhì)服務(wù)”的要求。對于突發(fā)事故的應(yīng)變能力和處理效率難以適應(yīng)企業(yè)集團(tuán)高速發(fā)展的需求，各級管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?xì)狻㈦娦判盘柕裙芫€資源——管線系統(tǒng)，要求科學(xué)管理管網(wǎng)資源及相關(guān)的管網(wǎng)信息，實現(xiàn)整個管網(wǎng)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。同時各種綜合信息，如工程報表、維修維護(hù)信息等也需要以管網(wǎng)信息為依據(jù)，要做到科學(xué)化管理。傳統(tǒng)的二維GIS方式管理管網(wǎng)，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(wǎng)間真實的空間位置，難以對大量的管線信息進(jìn)行有效的描述和表達(dá)。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(guān)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(tǒng)是以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為載體，GIS軟件為平臺的應(yīng)用型技術(shù)系統(tǒng)，整合城市地下綜合管線數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)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(shù)據(jù)資源管理數(shù)字化、可視化的三維管線系統(tǒng)。管線采用二三維一體化的設(shè)計方式，平面視圖管線表現(xiàn)為二維方式，轉(zhuǎn)換視角，管線表現(xiàn)為三維方式，可以直觀查看管線與周圍地形、地物、建構(gòu)筑物的關(guān)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(rèn)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(tǒng)計服務(wù)，基于管線數(shù)據(jù)的空間分析服務(wù)。三維管線是普通管線系統(tǒng)平臺的高端形式，更直觀、更立體地展現(xiàn)管線現(xiàn)狀?？煽焖賹?dǎo)入三維模型數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)底圖的三維模型和管線三維模型，顯示疊加后的效果；導(dǎo)入二維矢量圖層，系統(tǒng)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(xiàn)對地下管線不同角度的查看。目前，許多科技型企業(yè)著力研究最新的三維GIS技術(shù)，拓展其在管網(wǎng)行業(yè)中應(yīng)用。不僅實現(xiàn)了將三維可視化技術(shù)應(yīng)用到管網(wǎng)的展示中，更以創(chuàng)新的思維和手段實現(xiàn)了二維與三維聯(lián)動展示與編輯的應(yīng)用，真正滿足了對管網(wǎng)真實高效地管理和直觀便捷地維護(hù)的要求。三維GIS技術(shù)已在自來水、通信行業(yè)中應(yīng)用到具體的業(yè)務(wù)部門中，為管網(wǎng)的管理應(yīng)用提供了很好的案例。表.1國內(nèi)應(yīng)用城市三維地下管線管理系統(tǒng)的城市信息表城市項目名稱三維管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況上海市上海世博園區(qū)管網(wǎng)水質(zhì)信息化平臺將GIS、SCADA系統(tǒng)、營業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)、水力模型以及水質(zhì)模型集成在一起，并對管網(wǎng)進(jìn)行分析、預(yù)測，實現(xiàn)管網(wǎng)水質(zhì)數(shù)字調(diào)控。提高供水水質(zhì)，優(yōu)化供水成本，改善供水服務(wù)。上海市上海市排水行業(yè)數(shù)據(jù)庫及其管理信息系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)（GIS）平臺ArcGIS搭建而成，收錄了全市廠、站、網(wǎng)等所有排水設(shè)施數(shù)據(jù)，為排水主管單位提供輔助支撐，數(shù)據(jù)采集、信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同等技術(shù)手段和服務(wù)監(jiān)測信息準(zhǔn)確、報警及時,運(yùn)行穩(wěn)定。天津市天津市防汛抗旱三維數(shù)字系統(tǒng)三維地理信息平臺（SmartEarth三維平臺）鄭州市鄭州市三維管網(wǎng)信息系統(tǒng)通過三維的方式真實反映管網(wǎng)的空間位置關(guān)系，從而構(gòu)建起來的一個集管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、管理分析于一體的GIS應(yīng)用系統(tǒng)。地下管線普查工作從2011年12月正式啟動，目前數(shù)據(jù)庫已經(jīng)收集了該市四環(huán)以內(nèi)、570平方公里范圍內(nèi)的地下管線數(shù)據(jù)信息，包括城市道路，以及河道兩側(cè)，普查對象為給水、雨水、污水、天然氣、熱力、電力、通信、工業(yè)管道等地下管線。目前，數(shù)據(jù)庫收集的地下管線長度已達(dá)到2.3萬余公里。地下管線信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)建成，但申請查詢手續(xù)較麻煩。地下管線3D地圖的數(shù)據(jù)在國家地下管線普查的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)允許一定的誤差，有些過細(xì)的管網(wǎng)也沒有普查在內(nèi)；如果碰到違法建設(shè)，管線或者新建管線數(shù)據(jù)沒來得及更新，實際情況也會和地圖有差異雖然相關(guān)文件要求建設(shè)單位在報批項目前，必須取得項目附近地下管線現(xiàn)狀資料，但這個規(guī)定執(zhí)行得并不好，目前申請查詢地下管線的行為還全靠相關(guān)單位自覺。徐州市徐州市城市三維地下管線規(guī)劃管理信息系統(tǒng)主要使用Java技術(shù)、Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù)、ArcGIS技術(shù)、Apache服務(wù)以及Liunux服務(wù)操作環(huán)境。徐州綜合地下管線第二階段普查通過專家組的驗收，普查的地下管線總長度近7000公里，是京滬高鐵長度的5倍。據(jù)了解，根據(jù)普查繪制的綜合地下管線三維圖已經(jīng)非常詳細(xì)，凡是6米寬以上街巷的地下管線全部納入其中。Esri中國信息技術(shù)有限公司管網(wǎng)管理三維GIS技術(shù)技術(shù)應(yīng)用：1.地表三維可視化分析，對生成的三維場景進(jìn)行交互式透視觀察，包括平移和縮放、旋轉(zhuǎn)、傾斜，以及模擬飛行，實現(xiàn)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(wǎng)段，自動生成管段的可任意旋轉(zhuǎn)的三維圖形。同時顯示其縱斷面、橫斷面以及自動標(biāo)注管段的相關(guān)屬性；3.二維與三維聯(lián)動展示分析，解決了傳統(tǒng)的將二維與三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)獨(dú)立顯示的弊端。它支持在一個系統(tǒng)界面中同時展示管網(wǎng)的二維矢量和三維模型數(shù)據(jù)，并且支持兩者的地圖漫游操作。同時也實現(xiàn)了兩者的數(shù)據(jù)查詢；4.二維與三維聯(lián)動編輯功能，可根據(jù)二維數(shù)據(jù)的變更實時更新其對應(yīng)的三維數(shù)據(jù)；北京睿城傳奇科技有限公司地下管線三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)功能：1.管線統(tǒng)計，可實現(xiàn)對管徑、深埋、特征、附屬物、材質(zhì)、建設(shè)年代、廢氣時間等進(jìn)行分段、分類統(tǒng)計；2.管線查詢，系統(tǒng)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(qū)查詢；3.管線標(biāo)注，支持對三維管線進(jìn)行標(biāo)高、管直、深埋、坐標(biāo)、坡度、彎頭角度、插旗、栓點和自定義標(biāo)注與管理；4.重點管線保護(hù)，通過設(shè)定重點管線的管理區(qū)域范圍和保護(hù)區(qū)域范圍，對范圍內(nèi)的管線按照一定的規(guī)則進(jìn)行管理；5.管線規(guī)劃審批，可對管線規(guī)劃、管線竣工進(jìn)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理，可實現(xiàn)預(yù)警分析、一鍵提醒、廢棄管理等功能；7.關(guān)閥分析，系統(tǒng)可模擬某根管線發(fā)生爆管后，對事故發(fā)生點進(jìn)行關(guān)閥搜索，搜索出影響的管線及需關(guān)閉的閥門；8.碰撞分析，對管線進(jìn)行水平或垂直分析，檢查管線間是否發(fā)生碰撞或最小凈距是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)；9.連通分析，可判斷兩根管段的連通性。如果連通，則左側(cè)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(tǒng)自動分析隧道與管線是否發(fā)生碰撞，對發(fā)生碰撞的管線予以警示，并提供與之發(fā)生碰撞的管線詳細(xì)信息輔助決策。12.斷面分析，根據(jù)用戶自定義的任意橫剖線，分析切割區(qū)域的斷面情況，或?qū)χ付ü芫€進(jìn)行縱向斷面分析。北京圖眾科技有限公司\o"三維地下管線管理與應(yīng)用系統(tǒng)"三維地下管線管理與應(yīng)用系統(tǒng)系統(tǒng)基于MAPZONEGlobe三維引擎技術(shù)搭建，系統(tǒng)采用SOA體系架構(gòu)，綜合運(yùn)用自動化建模技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、三維可視化等技術(shù)，實現(xiàn)了地下管線的三維可視化管理。三、我司需推出的新系統(tǒng)功能綜合上述企業(yè)已有技術(shù)情況并根據(jù)我司實際情況和實際管理需要，總結(jié)我司建設(shè)城市三維地下管網(wǎng)信息化平臺需要推出的新系統(tǒng)功能如下：1.管網(wǎng)統(tǒng)計①管線長度統(tǒng)計，系統(tǒng)具備管線長度自動統(tǒng)計的功能，即系統(tǒng)可對指定區(qū)域內(nèi)滿足管線長度范圍內(nèi)的管線個數(shù)、總長度自動做出準(zhǔn)確的系統(tǒng)統(tǒng)計，并可將所統(tǒng)計出的結(jié)果直接生成圖表或?qū)С鯡xcel格式文件，大大降低了業(yè)務(wù)人員的工作強(qiáng)度。②區(qū)域統(tǒng)計，系統(tǒng)可根據(jù)用戶自己設(shè)置必要的查詢條件，對任意指定的某一區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)的所有管線數(shù)量、管線長度、管點數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)的區(qū)域管網(wǎng)信息綜合統(tǒng)計功能，并可將統(tǒng)計結(jié)果直接生成圖表或?qū)С鯡xcel格式文件。2.管網(wǎng)查詢系統(tǒng)具備強(qiáng)大的屬性查詢、區(qū)域查詢、條件查詢、圖形查詢、管線檢測等查詢功能。3.管網(wǎng)標(biāo)注管線標(biāo)注主要包括：坐標(biāo)標(biāo)注、屬性標(biāo)注、流向標(biāo)注、管線長度統(tǒng)計等功能。①坐標(biāo)標(biāo)注，可在管網(wǎng)任意節(jié)點位置上進(jìn)行坐標(biāo)信息標(biāo)注，也可對所選定的實體節(jié)點坐標(biāo)信息進(jìn)行標(biāo)注。②屬性標(biāo)注，在設(shè)定管線或管點標(biāo)注屬性內(nèi)容后，可對管線或管點的屬性進(jìn)行標(biāo)注。可通過標(biāo)注字段選擇對話框?qū)λx擇的某個實體進(jìn)行單個自行選擇標(biāo)注，也可實現(xiàn)對所選實體的多個字段信息進(jìn)行組合標(biāo)注。③流向標(biāo)注，可根據(jù)管網(wǎng)中各設(shè)施的開閉情況以及管線的拓?fù)湫畔ⅲ晒芫W(wǎng)系統(tǒng)自動計算出每根管線中的介質(zhì)流向，并將流向標(biāo)注在三維場景中。4.管網(wǎng)綜合分析①橫斷面分析。在無需實地開挖管道的條件下，系統(tǒng)可根據(jù)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(zhì)、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(shù)據(jù)的EXCEL文件導(dǎo)出和打印等功能。②縱斷面分析?？v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(tǒng)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(zhì)、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。③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(huán)境因素的影響，因而系統(tǒng)除對此項功能做了嚴(yán)格、深度開發(fā)之外，并將國家和行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)納入系統(tǒng)之中，使系統(tǒng)不僅能夠快速查詢分析出所選區(qū)域內(nèi)各類管線的覆土深度，而且還能夠?qū)Ω餐辽疃炔粷M足國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定的管線數(shù)據(jù)進(jìn)行紅色顯示。此外，系統(tǒng)還支持調(diào)閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并與所查詢出的違規(guī)管線鋪設(shè)數(shù)值進(jìn)行比對，且系統(tǒng)還支持覆土深度分析圖層、數(shù)據(jù)的EXCEL文件導(dǎo)出和打印等功能。④爆管分析。城市壓力管線發(fā)生爆管現(xiàn)象是一個時常發(fā)生的災(zāi)害性事故，如若處置不及時或出現(xiàn)過失時，將會給城市帶來重大經(jīng)濟(jì)損失和給社會造成極大的負(fù)面影響。因此，系統(tǒng)充分考慮管線設(shè)計與道路設(shè)計、總圖設(shè)計之間的密切關(guān)系，借助道總圖的設(shè)計成果和管線拓?fù)湫畔⒓夹g(shù)以及爆管的具體點位，自動快速分析和識別出受影響的管段和地區(qū)，并顯示出受到影響的用戶情況和需要進(jìn)行調(diào)壓的片區(qū)，同時顯示受影響的管線/關(guān)閉受影響的管線/關(guān)閉需要關(guān)閉的閥門等整體處置方案⑤水平垂直凈距分析。管線的合理間距是根據(jù)施工、檢修、防壓、避免相互干擾及管道表井、檢查井大小等因素而決定的。統(tǒng)籌安排好各自的合理空間，解決諸管線之間或與建筑物、道路和綠化之間的矛盾，又可為各管線的分析、設(shè)計、施工及管理提供準(zhǔn)確的輔助決策支持。⑥開挖分析。在管