城市三维地下管线管理系统

1、城市三维地下管线管理系统一、城市地下管线城市管网是城市最重要的公共基础设施之一， 与城市的发展和居民的日常生 活息息相关。根据不同的市政建设，管网分为供水、排水、通信、电力等多种类 别，其分布也遍及地下、空中、水下等。城市地下管线是城市建设的重要内容和 城市生存和发展的生命线。具有规模大、范围广、管线种类繁多、空间分布复杂、 变化大、增长速度快、形成时间长等特点。触及城市的各个角落，与人民生活息 息相关。当今的城市中布满了各种各样的管线，类似于以前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

2、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、电信信号等管线资 源一一管线系统，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。同时各种综合信息，如工程报表、维修维护信息等也需要以管网信 息为依据，要做到科学化管理。传统的二维GIS方式管理管网，总是受到平面显示范围的限制，无法从纵 深上直观反映管网间真实的空间位置，难以对大量的管线信息进行有效的描述和 表达。管线三维模型能直观地描述管线的三维特征及管线间的空间关系，能真实地反映地下管线的空间分布状况。城市三维地下管线管理系统是以计算机网络为载体，GIS软件为平台的应用型技术系统，整合城市地下综合管

3、线数据资源，实现了地下管线的三维可视化 管理、存储、查询、分析、定位等功能，形成了一套完善的城市地下综合管线数 据资源管理数字化、可视化的三维管线系统。管线采用二三维一体化的设计方式， 平面视图管线表现为二维方式，转换视角，管线表现为三维方式，可以直观查看 管线与周围地形、地物、建构筑物的关系。由于其精确性、真实性和无限的可操 作性，可以大大提高对管线信息的理解、认识、定位、判断、利用。可以提供包 含基本的空间查询、属性查询、空间统计服务，基于管线数据的空间分析服务。 三维管线是普通管线系统平台的高端形式，更直观、更立体地展现管线现状。可快速导入三维模型数据，包括基础底图的三维模型和管线三维模

4、型， 显示叠加后 的效果；导入二维矢量图层，系统可自动将二维渲染成三维模型。 三维效果让管 线显示更加直观，实现对地下管线不同角度的查看。目前，许多科技型企业着力研究最新的三维 GIS技术，拓展其在管网行业 中应用。不仅实现了将三维可视化技术应用到管网的展示中， 更以创新的思维和 手段实现了二维与三维联动展示与编辑的应用，真正满足了对管网真实高效地管 理和直观便捷地维护的要求。三维 GIS技术已在自来水、通信行业中应用到具 体的业务部门中，为管网的管理应用提供了很好的案例。表.1国内应用城市三维地下管线管理系统的城市信息表城巾项目名称三维管网系统运行状况上海 市上海世博园区管 网水质信息化平

5、台将 GIS、SCADA 系统、 营业收费系统、水力模 型以及水质模型集成在 并对管网进行分 析、预测，实现管网水 质数字调控。提高供水水质，优化供水成本， 改善供水服务。上海 市上海巾排水行业 数据库及其管理 信息系统基于地理信息系统 (GIS)平台 ArcGIS 搭建而成，收录了全市厂、 站、网等所有排水设施 数据，为排水主管单位 提供辅助支撑，数据采 集、信息共享和业务协 同等技术手段和服务监测信息准确、报警及时，运行 稳定。津 大市天津市防汛抗旱 三维数字系统三维地理信息平台(SmartEarth 三维平 台)郑州 市郑州市二维管网 信息系统通过三维的方式真实反 映管网的空间位置关 系

6、，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。地下管线普查工作从 2011年 12月正式启动，目前数据库已 经收集了该市四环以内、570平方公里范围内的地下管线数 据信息，包括城市道路，以及 河道两侧，普查对象为给水、 雨水、污水、天然气、热力、 电力、通信、工业管道等地下 管线。目前，数据库收集的地 下管线长度已达到 2.3万余公 里。地下管线信息管理系统数 据库已经建成，但申请查询手 续较麻烦。地下管线3D地图的 数据在国家地下管线普查的标 准内允许f的误差，有些过 细的管网也没有普查在内；如 果碰到违法建设，管线或者新 建管线数据没来得及更新，实 际情况也会和

7、地图后差异虽然 相关文件要求建设单位在报批 项目前，必须取得项目附近地 下管线现状资料，但这个规定 执行得并不好，目前申请查询 地下管线的行为还全靠相关单 位自觉。徐州 市徐州市城巾二维 地下管线规划管主要使用Java技术、Oracle数据库技术、徐州综合地下管线第二阶段普 查通过专家组的验收，普查的理信息系统ArcGIS 技术、Apache服 务以及Liunux服务操作 环境。地下管线总长度近7000公里， 是京沪高铁长度的5倍。据了 解，根据普查绘制的综合地下 管线三维图已经非常详细，凡 是6米宽以上街巷的地下管线 全部纳入其中。泉州 市泉州市城市地下 管线信息系统基于二维地学信息系统Ge

8、oView软件平台开发 的二维城巾地下管线信 息系统于2004年就开始筹备该项工 程，2005年开始全面进入试点 及全面实施阶段。2006年初进 行数据中心建设，中心设备已 安装测试完毕，2006年系统运 行良好，网上报批、网上发布 功能也逐步实现。泉州市地下管线信息管理系统 的海量地下管线数据能在系统 中稳定止确地进行二维和三维 操作，系统具有网上Web发布 和网上报批自动化管理功能， 功能齐全；系统针对/、同用户 具有良好的适用性，人机界面 友好；系统软件具有多种建模 能力口方便的二次开发能力， 可扩展性强；系统的软硬件配 置合理，运行稳定，满足当前 和未来的发展需要。北京 市北与石景山区

9、二 维城市地下管线 信息系统基于二维地学信息系统GeoView软件平台开发 的二维城巾地下管线信 息系统天津 市天津滨海高新区 城巾地下管线信 息系统基于二维地学信息系统GeoView软件平台开发 的二维城巾地下管线信 息系统、三维管网系统的特点及建设的意义(1)系统框架结构(2)系统技术的特点管网建模自动化|管线的竣工资料或者探测的结果大多是二维矢量线数据，系统根据二维数据 的平面坐标、埋深、管径等数据批量生成三维管线模型、关联属性数据库，并且 提取管线之间的拓扑关系，自动生成弯头。三维管网模型的编辑与维护在三维场景中编辑管线模型（添加、移动、废弃），编辑管线模型的节点坐标， 维护管线属性数

10、据（类型、覆土深度、埋深、管径、材质等），为管网的数据更 新提供了便捷的方法。三维管网模型上的拓扑分析完全摆脱对二维管网数据的依赖，直接在三维管网模型上进行拓扑分析，彻底解决三维数据模型无法进行拓扑分析的技术难题。为爆管分析、开挖分析、覆士深度分析等提供技术支撑。丰富、规范的管件模型库系统提供标准尺寸和规格的模型库（例如法兰、流量计、弯头、蝶阀、止水阀 等），方便用户在指定位置添加管件，节省建模时间。整合业务数据更便捷管网业务数据包括：属性信息、实时监测数据和历史数据等，主要以关系型数 据库的形式存储。该管网系统能够迅速的自动关联三维管线模型和业务数据库， 大幅度降低数据处理的时间成本，使得项

11、目实施更方便、快捷，成本更低。（3）系统建设的意义整合城市地下综合管线基础数据资源，推进数字地理空间信息平台建设， 逐步通过数据资源的“集中管理、分布应用”实现数据管理部门和应用部门之间 的共建共享。实现决策基础数据资源管理数字化、 可视化。通过整合GIS技术，将地图 元素和地下空间信息融入到管理体系中，以三维的形式展现，实现城市决策信息 资源的数字化和可视化，提高了决策的科学性和合理性。提高政府保障公共安全和处置突发公共事件的能力。突发应急事故发生n 后，政府可在第一时间了解灾害发生地周边管线分布情况，高效调用相关资源， 迅速完成应急处置，使产生的危害降到最低程度。提高基础数据管理水平。既可

12、以查阅局部地区管线的各种细节，又可浏览 区域管线的宏观分布；既可研究单种管线情况，又可了解各种管线的整体分布关 系；既可用以指导工程施工，又可用来做新区规划或管线设计，使管理工作得心 应手。表2.目前做城市三维地下管线管理系统的企业技术情况表企业产品名称技术情况同6科技供水管网GIS 系统1.提供管线设施批量录入更新工具,与 CAD无缝衔接， 竣工管线信息容易更新到GIS系统中，数据更新便捷； 2.设计管理一体化，系统可以实时读入各种来源的背景 数据进行辅助管理决策，无缝共享现有的各种来源图形 数据，从而省去大量的数据转换工作；3.基于 WEBGIS 的信息共享，管网和设备信息在公司内部网上发

13、布，公 司的管网设计、管网运行、管网工程、客户服务等部门 可以通过浏览器共享公司的管网及地图信息。众智科技城市地下三 维管线管理 系统技术优势：1.管网自动建模；2.三维管网编辑与维护；3. 三维管网扑拓分析；4.丰富、规范的管件模型库；5.业务 数据整合方便快捷；6.地上地下全景三维模拟；7.可为客 户特别定制管道协同设计图层标准、管道计算、管道规格库、管道标注形式、材料表格式、图例表格式、图纸目录 格式以及综合管线表示方式等各项功能的升级开发。武汉中仪 物联技术 有限公司地下管网三维GIS管理技术成果：1.地下管网信息浏览,实现管网信息化建设；2 .与排水管道内部检测结果结合，实现管网信息

14、一目了然；3 .生成管道缺陷分布地图实现数字化管理；4.管道检测，维护及修复成果随时才册自动生成，便于基础资料的收 集，查阅及存档。冠图科技三维管线信 息系统技术功能：1 .浏览显示：飞行模式、步行模式、地下浏览等；2 .综合查询：属性查询、区域查询、编号查询、设备查询、管 径杳询、材质查询、复合查询、关联查而；3 .分析模型：管径分析、覆土分析、横向截面、纵向截面、焊管分析、连通分析；4 .汇总统计：管径分段统计、埋深分析统计、分类统计；5 .编辑：开挖功能、创建新管线、附属物编辑；6 .信息标注：信息标注、标注管理；7 .测量计算：水平上、垂直、空间跑离测量、地面跑离测量；鸿业科技鸿业三维

15、智 能管线设计 系统1.将检查井、管道、阀门等转化为真实的三维形式，在 三维基础上可以针对具体情况进一步细化设计，也可以直接绘制三维管线。2.与鸿业三维道路软件路立得、鸿 业三维总图软件设计成果合成，由软件自带的三维查看 和发布功能形成exe格式自执行二维查看和录制 AVI 格式三维漫游文件。道路等可根据情况设置透明度，更 好检查管线与地下构筑物、桥墩等的碰撞情况。3.地形图三维展示，并可进行标高检查处理，方便直观 进行错误甄别，地形存储采用 CAD图形与外部数据库 相结合的方式，解决了大型地形图三维化导致运行速度 变慢的问题。泰瑞数创 科技有限 公司SkylineGlobe 系统即三维 空间

16、地真的 三维数字地 球场景和基 于自身业务 的可视化管 理系统实现了覆盖“上游影像处理、中游二三维展示分析、下 游具体业务应用与共享”三维空间地理信息产业链的技 术产品支撑。Esri中国信 息技术有 限公司管网管理三维GIS技术技术应用：1.地表三维可视化分析，对生成的三维场景 进行交互式透视观察，包括平移和缩放、旋转、倾斜， 以及模拟飞行，实现从多个观点观察一个表面的影像效 果；2.地下三维可视化分析，可在二维地图上选择任意 管网段，自动生成管段的可任意旋转的三维图形。同时 显示其纵断面、横断面以及自动标注管段的相关属性； 3.二维与三维联动展示分析，解决了传统的将二维与三 维管网数据独立显

17、示的弊端。它支持在一个系统界面中 同时展示管网的二维矢量和三维模型数据， 并且支持两 者的地图漫游操作。同时也实现了两者的数据查询；4.二维匕二维联动编辑功能，可根据二维数据的变更实时 更新其对应的三维数据；北京睿城 传奇科技 有限公司地下管线三 维地理信息 系统技术功能：1.管线统计，可实现对管径、深埋、特征、 附属物、材质、建设年代、废气时间等进行分段、分类 统计；2.管线查询，系统可提供三维管线的属性查询、 管线查询、特征查询、附属物查询、废弃查询、缓冲区 查询；3.管线标注，支持对三维管线进行标高、管直、 深埋、坐标、坡度、弯头角度、插旗、栓点和自定义标 注与管理；4.重点管线保护，通

18、过设定重点管线的管理 区域范围和保护区域范围，对范围内的管线按照f的 规则进行管理；5.管线规划审批，可对管线规划、管线 竣工进行审批，并具备平间位置对比、三维位置对比、 井室位置比对、三维撞管检查、三维净距分析；6.生命周期管理，支持对管线生命周期的管理，可实现预警分 析、一键提醒、废弃管埋等功能；7.美阀分析，系统可 模拟某根管线发生爆管后，对事故发生点进行关阀搜 索，搜索出影响的管线及需关闭的阀门；8.碰撞分析， 对管线进行水平或垂直分析，检查管线间是否发生碰撞 或最小净距是否符合国家标准；9.连通分析，可判断两 根管段的连通性。如果连通，则左侧连通分析面板中显 示连通路径中的管点和管段

19、。10.流向分析，针对重力管 线或具有流向字段的管线（自来水、污水等）用移动动 画提供流向显示；11.工程施工分析，针对用户指定的某 一范围生成隧道，系统自动分析隧道与管线是否发生碰 撞，对发生碰撞的管线予以警示，并提供与之发生碰撞 的管线详细信息辅助决策。12.断面分析，根据用户自定 义的任意横剖线，分析切割区域的断面情况，或对指定 管线进行纵向断面分析。北京图众 科技有限 公司三维地下管 线管理与应 用系统系统基于MAPZONEGlobe三维引擎技术搭建，系统米 用SOA体系架构，综合运用自动化建模技术、空间数 据库技术、三维可视化等技术，实现了地下管线的三维 可视化管理。三、我司需推出的

20、新系统功能综合上述企业已有技术情况并根据我司实际情况和实际管理需要，总结我司建设城市三维地下管网信息化平台需要推出的新系统功能如下：1 .管网统计管线长度统计，系统具备管线长度自动统计的功能，即系统可对指定区域 内满足管线长度范围内的管线个数、 总长度自动做出准确的系统统计，并可将所 统计出的结果直接生成图表或导出 Excel格式文件，大大降低了业务人员的工作 强度。区域统计，系统可根据用户自己设置必要的查询条件， 对任意指定的某一 区域内管网的所有管线数量、管线长度、管点数量进行详细的区域管网信息综合 统计功能，并可将统计结果直接生成图表或导出 Excel格式文件。2 .管网查询系统具备强大

21、的属性查询、区域查询、条件查询、图形查询、管线检测等查 询功能。3 .管网标注管线标注主要包括：坐标标注、属性标注、流向标注、管线长度统计等功能。坐标标注，可在管网任意节点位置上进行坐标信息标注， 也可对所选定的 实体节点坐标信息进行标注。属性标注，在设定管线或管点标注属性内容后，可对管线或管点的属性进 行标注。可通过标注字段选择对话框对所选择的某个实体进行单个自行选择标 注，也可实现对所选实体的多个字段信息进行组合标注。流向标注，可根据管网中各设施的开闭情况以及管线的拓扑信息，由管网系统自动计算出每根管线中的介质流向，并将流向标注在三维场景中。4 .管网综合分析横断面分析。在无需实地开挖管道的条件下，系统可根据任意选取的两点 上直接生成地下管线横断面分析图，并从主视图中查看到该位置上的管道材质、 埋深、管径、长度、历史年代信息及管线间距等信息，且支持图层、数据的EXCEL 文件导出和打印等功能。纵断面分析。纵断面分析与横断面分析的目的一样都是用于对管线、管点的分析，系统也可在任意指定的位置上直接生成纵断面剖视图，并从视图中查看到管道材质、埋深、管径、历史年代信息、间距等信息。同时，在主视图中高亮 显示所选管线。覆土深度分析。由于地下管线在各地都会受到气候、 土壤等环境因素的影 响，因而系统除对此项功能做了严格、 深度开发之外，并将国家和行业有