城市地下管网三维精细化建模与实现

1、城市地下管网三维精细化建模与实现1 引言 城市地下管网由给水、排水、燃气、热力、电力、电信管网 等组成， 各类管网纵横交错地分布在城市地下空间， 构成了复杂 的地下管网空间体系。 随着信息社会的飞速发展， 清楚的了解掌 控城市地下管网情况， 可为城市的有效规划、 系统性建设和高效 管理提供有力的决策支持。 而传统二维地下管网管理信息系统有 着空间表现能力差 1 、空间查询分析功能缺乏、交互性差等局 限性，因此城市地下管网三维信息系统是管网系统发展的一个新 方向。下面就城市地下管网三维精细化建模与实现进行探讨。2 管网三维数据处理与存储设计2.1 数据处理要建立管网的三维系统， 那么必须以规范准

2、确的信息数据为 参照，所以在对管网进行建模前就要根据这些数据理清管网和建 筑相互之间的关系，此外还包括规范性的参数、拓扑等，其主要 的检查内容在下表中表示。表 1 检查内容 进入数据库的数据必须通过严格的检查和处理， 并符合相关 要求，才能形成动态管网模式下的数据源。2.2 存储并设计三维数据 在三维管网存储数据的功能中包含了管网的容器和节点， 而 在每一个要素中又包括管网线表以及管网点表， 在表中会对附属 物等各种信息进行详细的记录， 而在线表中则会记录容器以及线 的相关内容。这种数据库是通过 Oracle10g+ArcSDE 方法来达到 存储数据与非数据的目的，存储数据的相关情况见下表。表

3、 2 字段管点层以上数据在表格中列出， 此外包括的数据还有图片的存储以 及相关演示文档的应用，可以有效增加动画视觉上的效果。3 精细化建模研究 在对管网进行建模时不但要对固态的模型进行充分的考虑， 还要对动态模型进行考虑， 这就是与其他的三维系统区别最大的 地方。固态建模也就是通过 3DMax以1: 1的比例做的模型，包 括电杆或是阀门等， 动态的则表示随属性比较大并且根据管点尺 寸大小如弯头、 三通等。 本文主要是对动态的模型所需要的建模 方式以及相关技术进行探讨。3.1 Sweep+Mesh 方法很多的管网体都输于比较规则的圆筒， 可以将管网那个看作 是连接直管以及直管之间的两部分构成，

4、它们的几何属性可以通 过长度、 位置等方面的参数进行准确的计算和测量。 而三维建模 可以采用重建的形式进行， 其中出现的问题则是通过管网的中心 线相关的坐标情况如何对其表面顶端的坐标进行准确的计算， 这 个问题的难度在其表面具有转折处， 要充分对其进行考虑。 通过 Sweep+Mesh可以对其表面的转折处做有效的拼接，也就是把管 网当作是连续画面， 连接中心线并在段点上建立坐标从而对相应 的表面定点坐标进行计算，于是形成了连续性比较强的网格。Sweep则是在计算机绘图中比较常用的一种手段，通过这种 手段建模的方式首先就要确定截面与轨迹线， 随后根据轨迹线的 情况对截面进行扫描， 逐渐形成模型。

5、 用户可以根据自己的意愿 指定截面以及轨迹线的形状， 所以采用这种造型的方式具有很高 的灵活性。它是面、点和边的集合，其定义包括了多面体，也就 是包括四边形片或是三角形片的各种多边形片组成， 同时它还是 一种较好的表达方式，采用各种多边形面片对曲表面进行表达， 随即生成Sweeo模型，并由截面在轨迹线的运动过程计算出定点 的具体坐标，具体情况由下图所示。图 1 造型方法探讨 工作流程的具体情况：1）在管网的轨迹线的位置进行处理。2）轨迹线位置上建立坐标， 为了保证其连续性框架的实现， 可以采用倒圆角或是分段处理的形式对管网进行处理， 同时生成 坐标的框架，保证表面得以连续，具体情况见下表 2。

6、3）分布在截线的坐标要进行准确的计算。4）网格的建立。5）渲染以后生成三维管网。图 2 轨迹线的处理3.2 模型工艺创建的流程分析在对三维系统进行创建的过程中需要面对的一个难题就是 海量模型相关的数据加载， 为了保证系统得到充分并且流畅的应 用，必须通过预集中生成的形式并展示后流媒体的方式对这个问 题进行有效的解决。以下就针对这种解决方式进行深入的探讨， 具体情况如下图 3 所示。在对模型最原始的相关数据进行有效的检查并已符合规范 以后，这些数据才能在拓扑关系中进行处理， 经过加工后从而在 三维模型中形成有效利用数据。 通常情况下， 管网的完整模型工 艺流程要通过 5个形式才能实现，包括管点的

7、生成、 模型的构建、 数据的发布、 数据的搜索与生成以及数据发布与入库。 这需要一 个完整的处理流程才能得到有效数据加以使用， 具体的数据包括 以下三类。图 3 创建数据的工艺流程情况1）数据在浏览以后显示在管网三维中 ; 2）数据被搜索出来以后，可以通过查询等各种形式互查。4 实现的效果 由上述的剖析可知，通过检查数据可以满足二维管网的需要，通过制作3DMax则可以实现三维固态的模型， 此外将三维动 态模型算法以及预集中数据进行有效的创建与整合， 能够形成一 个有效的管网数据库。 下面的三个图示则是代表系统管点以及管 段创建出来的模型效果。图 4 管网生成的动态情况图 5 大小不同的动态模型图 6 井内相关设施情况5 结束语由上述情况可知， 地下管网如今已成为了城市生存与发展