地下管线三维管理平台
地下基础设施的三维可视化管理系统研究
地下基础设施的三维可视化管理系统研究董乾坤;王国婕【摘要】地下管网由纵横交错的给水、排水、燃气、热力、工业管线等组成,它们是一个地区基础设施的重要组成部分,被称为城市的“生命线”.该系统采用C#面向对象编程技术、ArcSDE空间数据库管理技术、Skyline三维地理信息系统软件平台提供的三维可视化显示技术,针对网络分析的几何网络模型等,综合管线的管理提供一种二维、三维交互式操作体验,将隐匿于地下的综合管线清晰、直观地呈现在用户眼前,提高地下综合管线的管理与分析、营区规划的效率,便于领导层的分析与决策.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2013(000)031【总页数】3页(P12509-12510,12520)【关键词】管网三维模型;三维仿真;Skyline;二、三维交互【作者】董乾坤;王国婕【作者单位】陕西省地矿局测绘队,陕西西安710054;西安科技大学测绘科学与技术学院,陕西西安710054;陕西省地矿局测绘队,陕西西安710054;西安科技大学测绘科学与技术学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】S126地下综合管线是一项重要基础设施，是地下空间规划、开发、利用的有机组成部分。
地下管线按对象可以分为给水、排水、电力、电信、燃气、工业、综合管沟等。
地下管线犹如人体的“神经”与“血管”，日夜担负城市信息传递、能量输送、废物排放等工作，是一个营区赖以生存的物质基础。
因此，需要建立满足实际情况、实际工作需求的地下综合管线管理系统，对各种地下管线进行科学的、规范的管理，以保障“生命线”持续、健康、长久的发展。
地下管线管理系统是在计算机软硬件、数据库和网络等条件的支持下，利用GIS技术实现对地下管线及其附属设施的空间和属性信息进行输入、编辑、存储、查询、统计、分析、更新和输出的计算机管理系统。
GIS技术的出现，特别是三维地理信息系统的广泛应用领域，给地下综合管线的管理工作打开了一个新的局面。
基于超图GIS平台的三维管线模型自动生成方法及应用
一种基于超图 GIS 平台的三维管线模型自动生成的方法，将三
数据在三维空间的符号化显示。基于超图平台进行三维管线
维管线看作三维点和三维线的符号化显示，利用超图平台的三
模型自动生成主要思路是：首先读取管线成果表的管线数据，
维拓扑分析功能，构建点和线的拓扑关系，解决点符号的旋转
并基于超图组件进行二次开发，将管线数据转为超图的三维
网络数据集，创建三维管线自定义专题图，设置管点的符号、旋
接调用。因此，需要另外增加两个字段，将断面尺寸字段解析
转、缩放等字段，以及管线的符号、颜色、管径等字段，然后将其
为长和宽分别存储。
保存为管线场景。
1.2
1.6
构建三维网络数据集
管点符号，软件会根据管线的直径以及连接到结点的数量生成
的起点点号在管点信息表中必须存在，管点的坐标、高程值在
相应的多通管点模型；对于物探点，不设置点符号，软件会平滑
合理的取值范围等。二是根据管点信息表中的三维坐标生成
的连接两个管段，
但不会生成二通、三通的样式。
管线符号一般分为圆管和方管。圆管比较普遍，使用超图
增加 CPU 的负担，影响场景浏览的速度，因此需要对三维点线
构建拓扑关系，用于表达管线的拓扑连接关系。超图的网络数
包含了管点信息表和管段信息表，管点信息表表记录了管点的
据模型用于存储具有网络拓扑关系的数据，比如管线模型、路
平面坐标、管种名称、特征点名称、地面点高程等信息；管段信
网模型等。网络数据模型包含了网络线数据和网络结点数据
智慧水利
《河南水利与南水北调》2023 年 第 11 期
基于超图 GIS 平台的三维管线模型自动生成方法及应用
王龙浩
地下管线三维管理平台介绍
汇报时间：20XX/01/01
生
提高效率：通过三维 管理平台，提高地下 管线管理效率，降低
安全风险
提升决策能力
01
02
03
04
实时掌握地下管 线情况，提高决 策效率
辅助制定地下管 线规划，优化资 源配置
预测地下管线风 险，提前采取措 施防范
提高地下管线管 理水平，降低事 故发生率
YOUR LOGO
THANK YOU
汇报人：xx
预警报警：实时监测地下管线运行状 态，及时发现和处理异常情况
辅助决策：为地下管线规划、设计、 施工和维护提供科学依据和决策支持
平台优势
01
直观展示：三维可视化， 便于理解和分析
02
数据整合：整合多源数 据，提高数据利用率
03
实时监测：实时监测地 下管线运行情况，及时 发现问题
04
智能分析：利用AI技术 进行数据分析，为决策 提供支持
功能：实时监测、 数据分析、预警 报警、辅助决策 等
优势：提高城市 管理效率，降低 管理成本，保障 城市安全运行
工业园区地下管线管理
工业园区地下管线 三维管理平台可以 帮助园区管理者全 面掌握园区地下管 线的分布情况，提 高管理效率。
平台可以实时监测 地下管线的运行状 态，及时发现和处 理管线故障，降低 安全隐患。
添加标题
添加标题
平台集成了地下管线的数据采集、 数据处理、数据管理和数据应用等 功能。
平台可以帮助用户更好地了解和管 理地下管线，提高地下管线的管理 效率和安全性。
平台特点
三维可视化：直观展示地下管线的空 间位置和属性信息
数据集成：整合多源数据，实现数据 共享和协同管理
城市地下三维管网数据结构模型和管理模式
Data Base Technique •数据库技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 153【关键词】城市地下管网 二三维一体化 数据结构 模型构建城市地下管线数据信息指的是埋设在城市主干道、非机动车道、人行道以及道路两侧的绿化带等区域的地下管线的埋设位置、埋设深度、铺设方向、管线材质以及管线特征点、附属物等数据信息。
城市管线数据是地下管线管理信息系统的核心与基础，然而城市地下管线数据和与之相关的数据来源多、格式杂、数据量大，给数据的处理和管理带来挑战。
随着大数据、云平台等新技术的发展，复杂数据处理能力已经越来越强，这为城市地下管网信息化平台的应用带来活力。
通过信息化手段，将更加科学、合理、高效的进行地下管网的管理。
1 地下管网三维数据结构模型研究地下管网数据由城市地理地形数据、地下管线数据和地上三维建筑物模型数据等组成。
管线数据分布在城市地下，三维模型数据指地上三维环境，基础地理地形数据为系统基本的现状信息。
三者相辅相成，共同构成城市三维管线应用环境场景，展现一个直观、可见即可得的专业管线应用场景。
1.1 管线专题数据管线专题数据包含管线本体数据、附属物。
城市地下管线按类别可分为排水、燃气、工业、给水、热力、电力和通信管线，他们对应不同的权属机构和管理机关，统一在城市地下穿梭。
附属物指管线的附属设施，常用于管线维护、管理、转换，如检修井、电线杆等。
1.2 管线数据组织管线按数据类型划分为不同的管网层。
不同类型管线在系统设计中具有相同的数据结构，但数据存储类型依据管线类型各异。
管网城市地下三维管网数据结构模型和管理模式文/房莹莹1 钱志奇2层内的管线可以再细分，存储后以不同的类型码和颜色来显示。
1.3 城市管线三维数据结构三维数据在二维结构的基础上，进一步的抽象，形成便于三维环境下组织、存储、建模的数据表结构。
地下三维综合管线管理信息系统-设计说明书v1.2.0.1
地下三维综合管线管理信息系统详细设计说明书二0一五年三月目录1.引言 (1)1.1.编写目的 (1)1.2.背景 (1)1.3.范围 (1)1.4.命名规则 (1)2.总体设计 (2)2.1.设计目标 (2)2.2.系统用户 (2)2.3.系统总体架构 (2)3.功能分析 (1)系统功能整体结构 (1)详细功能 (1)用户登录 (1)系统主界面 (2)三维浏览 (8)3.2.4 三维编辑与创建 (12)三维管线查询 (16)三维管线空间分析 (21)三维管线统计 (26)工程工具 (31)三维管线标注 (33)系统管理 (35)4.系统配置 (39)系统软件环境设计 (39)系统硬件环境设计 (39)系统网络设计 (39)5.数据库设计 (39)地下管线数据管理的目标 (40)地下管线数据库设计原则 (40)地下管线数据设计 (41)管线数据属性表结构 (41)管线数据图层命名 (46)数据库系统表结构 (47)1.引言1.1. 编写目的1.2. 背景1.3. 范围本文档用于软件设计后期阶段的详细设计，它依据的基线是《XX招标文件》，为系统的开和供测试提供的依据。
1.4. 命名规则功能命名规则：动词+名词形式。
〔如删除管线，添加管线〕数据库命名规则：管线种类+“_”+要素类型〔JS_LINE,XF_POINT〕,代表给水管线表各消防用水管点表。
动态库命名规则：GX_Analysis.dll表示管线分析模块。
窗体命名规划：Frm_MainMap表示地图主窗口。
2.总体设计2.1. 设计目标地下综合管线管理信息系统建设的总体目标是以地理信息公共服务平台为基础，以XX县住房和城乡规划建设局(XX县测绘与地理信息局)为中心，形成全县各主管单位、建设单位、管线专业单位、设计单位、管线权属单位等机构之间多级管理网络，分阶段、分区域、分内容建立多层次的、实用的、与系统业务紧密关联的地理信息系统。
系统建设应实现以下目标：(1)、建立与数字温州地理信息公共平台XX子平台的互联互通，通过共享服务的方式调用XX地理信息数据服务，形成XX县地下综合管线管理信息系统基础地理信息数据；(2)、实现XX县地下管线信息电脑化、网络化管理，实现对地下管线信息的综合管理、动态更新和自动化审批办公管理；(3)、提供XX县城市规划、建设、管理信息资源和技术平台；为集团提供多元化的服务，为可持续发展及减灾防灾提供决策支持。
城市地下管网三维建模技术
城市地下管网三维建模技术一、城市地下管网三维建模技术概述城市地下管网是现代城市基础设施的重要组成部分，包括供水、排水、燃气、热力、电力、通信等多种管线。
随着城市化进程的加快，地下管网的规模和复杂性日益增加，传统的二维平面管理方式已经难以满足现代城市管理的需求。
因此，城市地下管网三维建模技术应运而生，它能够为地下管网提供更为直观、精确的管理和维护手段。
1.1 城市地下管网三维建模技术的定义城市地下管网三维建模技术是指利用计算机辅助设计（CAD）、地理信息系统（GIS）和三维建模软件等工具，将城市地下管网的物理形态和属性信息转化为三维数字模型的技术。
这种技术能够实现对地下管网空间结构、属性信息和运行状态的全面可视化和动态模拟。
1.2 城市地下管网三维建模技术的应用价值城市地下管网三维建模技术的应用价值主要体现在以下几个方面：- 提高地下管网管理的效率和准确性，减少因信息不明确导致的施工事故。
- 优化地下管网的规划和设计，实现资源的合理分配和利用。
- 支持应急响应和灾害管理，快速定位问题管网，制定有效的应对措施。
- 促进城市可持续发展，通过精确的管网信息支持绿色建设和节能减排。
二、城市地下管网三维建模技术的关键技术2.1 三维数据采集技术三维数据采集是城市地下管网三维建模的基础。
它包括地面测量、地下探测和属性信息收集等多个环节。
地面测量主要通过卫星遥感、无人机航拍等技术获取地形地貌数据；地下探测则利用地质雷达、声纳探测等手段探测地下管线的位置和深度；属性信息收集则涉及管线材质、直径、使用年限等数据的收集。
2.2 三维建模软件三维建模软件是实现城市地下管网三维建模的关键工具。
这些软件具备强大的数据处理和图形渲染能力，能够将采集到的数据转化为三维模型。
常见的三维建模软件包括Autodesk 3ds Max、Maya、Revit等，它们支持多种数据格式，可以与GIS系统无缝对接。
2.3 地理信息系统（GIS）GIS在城市地下管网三维建模中扮演着核心角色。
智慧城市地下管廊可视化指挥管理平台解决方案
实现更精细化的监测与预警
针对管廊内部环境的微小变化进行监测，如气压 、温度等参数，确保管廊运行的安全性。
强化平台安全性与可靠性
加强对智慧城市地下管廊可视化指挥管理平台的 网络安全保护，确保数据安全与系统稳定运行。 同时，开展平台间的兼容性测试，提高系统的可 靠性。
信息化水平提升
信息技术不断发展，为城市地下管廊可视化指 挥管理提供了更好的条件和基础。
3
政府管理需求
政府对城市地下管廊管理提出新要求，需要实 现可视化、智能化、高效化的管理模式。
解决方案目标与任务
实现可视化
01
通过三维仿真技术，将城市地下管廊的设施、布局、运行状态
等信息进行可视化呈现，提高管理效率。
THANKS
感谢观看
01
数据采集子系统
通过多种传感器和监测设备，实时获取地下管廊的环境、状态、水位
等信息。
02
数据传输子系统
将采集数据通过无线或有线方式传输到指挥中心，确保数据的实时性
和准确性。
03
指挥管理子系统
基于大数据、云计算、GIS等技术，实现地下管廊的实时监控、预测
预警、应急指挥等功能。
主要功能模块
数据采集与处 理
智能预警
利用人工智能技术，实现 预警信息的智能分析和判 断，提高预警的准确性和 及时性。
跨部门协同
整合多部门资源，实现信 息共享和协同作业，提高 应急响应速度和效率。
兼容性与扩展 性
支持多种设备和传感器接 入，可扩展性强，方便未 来升级和扩展功能。
03
关键技术与实现方法
可视化技术
市政管线三维GIS系统的设计与实现
市政管线三维GIS系统的设计与实现将3DGIS技术应用到市政管线管理中,可以很好地解决二维GIS在表达地下管线垂直层次信息的缺陷,同时又能增强GIS数据接近现实的空间操作和空间分析体验。
基于管件构件库思想,利用软件搭建技术开发管线专业三维功能插件,建立市政管线三维GIS系统。
系统很好地实现了城市管线及周边环境的三维仿真显示,是一种仿真效果优良、集三维显示和三维操作为一体、可配置的市政管线三维GIS系统解决方案。
标签：管线;三维GIS;构件库;软件搭建0 前言管线是城市的重要基础设施,担负着物资、能源和信息的传输工作,被比拟为城市的“生命线”。
应用地理信息系统(geography information system,GIS)技术进行管线的信息化管理已经成为广泛共识。
然而传统的二维GIS系统中,在表达管线层次信息(如高程、压力等)时,只是将其作为一个属性值进行处理。
这就注定了它在管线管理中存在不可回避的缺陷,即无法满足管线深层次的空间模拟和分析的要求。
三维GIS技术应运而生,它能更真實地反映管线的空间位置关系,通过建立三维管线仿真场景,为操作人员提供必要的三维人机交互性和自主性,再提供必要的三维辅助分析及决策工具,即可为城市管线的维护和规划建设提供科学决策、及时、有效的支持。
1 总体结构设计市政管线三维GIS系统的总体设计采用多层C/S体系结构,分别为数据服务层、数据接口层、组件服务层和三维应用层,每一层分别为其上层提供服务和支持。
图1 系统逻辑结构数据服务层:利用地理数据库存储经过建模生成的三维空间数据和属性数据。
数据接口层:地理数据(图形、属性信息)通过空间数据引擎从地理数据库中进行获取。
空间数据引擎负责处理空间数据模型与关系数据模型之间的映射关系,使关系数据库能存储、管理和快速检索空间数据。
服务组件层:三维平台的基础显示驱动工具、专业建模工具,支持城市管线的三维可视化显示。
三维应用层:针对城市管线信息化管理的业务需求,实现了三维系统的设置,管线编辑、数据查询统计、漫游功能、管线分析功能,用户可以在三维场景下进行交互式实现爆管分析、埋深检测等。
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管线单位（给水、排水、燃气、电力、通讯等）档案资料 地下管线普查 地下管线竣工测量
逻辑架构图
应 用 层
服 标务 准层 体 系平
台 层
数 据 层
管线数据编辑 信息检索查询
管线标注
管线规划审批
管线统计 生命周期管理
空间数据分析 空间数据量算
重点管线保护
……
系统门户服务
身份认证服务
访问控制服务
数据建模服务
管网模型自主更新机制----管线数据与实际情况同 步，随时提供应急支撑
方案整体介绍
采用地下管网精细化自动建模技术、地上地下一体化高效显示技术等 先进技术，利用管网模型自主式更新机制，结合市政管理业务处理流程， 实现对城市地下管线数据的整合、共享、更新、管理、分析和辅助决策等 功能的三维可视化管理的信息平台。
3 信息查询
➢ 通用查询 ➢ 区域查询 ➢ 快速查询 ➢ 工程查询 ➢ 字段查询
4 管线统计
➢ 分段统计 ➢ 分类汇总
系统功能
5 分析
➢ 拓扑分析 ➢ 断面分析 ➢ 区域分析 ➢ 拓扑分析 ➢ 工程分析 ➢ 生命周期管理
6 量算
➢ 距项标注 ➢ 组合标注
平均每天30多起爆管 事故，经济损失：50亿元 /年。其中，青岛“11•22” 中石化东黄输油管道泄漏 爆炸造成62人死亡、136 人受伤、直接经济损失 7.52亿元。
政策背景
2013年7月，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议。会议认为，加强城 市基础设施建设，要按先规划、后建设，先地下、后地上等原则，保障政府投入， 加强非经营性城市基础设施建设。
涉及到管线应用的单位： 市政、 排水、供水、热力单位 园区、 校园、 厂区
现状背景
管线已成为城市基础设施的重要组成部分，是城市的“生命线”。 全国地下管网总长约160万公里，城市越发达，维持城市运转的地下管网越 繁杂。 近年来，随着城市快速发展，地下管线建设规模不足、管理水平不高等问题 凸显，一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件，严重影响 了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。
提供服务管理、用户管理、访问控制 管理、二维管线编辑等服务，并负责 运行、存储并管理城市三维数据，优 化场景数据并进行网络发布，响应客 户端请求，保证系统高效、安全、稳 定的运行
三维管线自动化生成工具
自动化建立管网精细化模型，解决常 规建模易产生管线和设备之间开裂的 现象，或在整个管网三维展现的过程 中，很难做到精确地套合，三维视觉 效果不理想的问题
地下管线管理平台 解决方案
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建设背景 方案概述 部分功能展现 优势分析
应用案例
现状背景
地下综合管线是城市基础设施的重要组成部分，掌握城市 地下管线的现状是城市规划、建设和管理的需要。
➢ 管线种类划分：给水、排水、燃气、电力、电信、工业管道、热力、广 播电视、综合管沟等
➢ 管线空间划分：地下管线、地上管线（通常按地形处理） ➢ 管线管理划分：综合管线、专业管线
➢ 资源产权部门化，共享程 度低，易形成信息孤岛；
应用 程度低
➢ 系统应用浮于表面，不能为 城市管线的规划、施工和运 行管理提供完整的信息服务；
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建设背景 方案概述 部分功能展现 优势分析
应用案例
方案设计思路
建立三维可视化管线管理系统----管线展示直观，
充分利用管线信息管化理方的便，能评力估简，单，按养照护及统时 一的数据 管理标二准维化，实现信息的建即立管时线交数据换标准、，共入库建初始共化-享---统、一管动理态， 数据更共新享难。推进综合管信理息共信享息系统与数字化城市管 应用理做程系好度低统工、程智规慧划城、市施建融工立多合建种。设类的充、辅助分运管利营线规用维划、信护管理息、、资应决策源急分析，防的 现灾势性、差公共服务等工模作型和。工具----有效支撑管线应用
2015年4月，国家测绘地理信息局印发了《关于加强城市地下管线测绘保障服 务的通知》，为测绘地理信息部门做好城市地下管线测绘保障服务提供重要的指 导作用。
管线管理现状
➢ 展示不直观； ➢ 养护困难
管理 二维化
现势性差
➢ 系统数据更新慢，现势性 得不到保证，难以支撑应 急事故；
数据 共享难 ➢ 数据无标准，格式多样；
地下管网精细 化自动建模
管线数据三维 碰撞检测
虚拟现实技术
……
先进技术
三维地图显示 业务应用 信息检索查询
空间数据分析 管线规划审批
……
管线业务全覆盖
规划业务审批
管线归档
管线单位（给水、排水、燃气、电力、 通讯等）专业系统
公众服务
政府机关
地下管线管理信息化
数 据 共 享
管线调绘
摸清家底 数据更新
专业GIS 城市建设施工
管线系统功能
编辑 • 增减 • 编辑修改
浏览
• 浏览模式 • 漫游 • 定位 • 特效 • 设置
显示 • 二维显示 • 显示方式
查询
• 通用查询 • 区域查询 • 快速查询 • 工程查询 • 字段查询
统计 • 分段统计 • 分类汇总
地下管线三维应用子系统
提供三维地图显示，管线查询、统计 等基础功能，也支持管线规划审批、 工程施工分析、管线生命周期管理、 管线标注等专业性管线业务应用
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录
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建设背景 方案概述 部分功能展现 优势分析
应用案例
管线功能
1 浏览
➢ 浏览 ➢ 漫游 ➢ 定位 ➢ 特效 ➢ 设置
2 显示
➢ 二维显示 ➢ 显示方式
安
数据存储服务
数据管理服务
查询服务
全
……
保
障
体
三维基础地理信息平台
平台工具（管线自动生成工具）
系
元数据
管网数据
基础地形数据
地址数据
业务数据
……
平台组成
三维基础平台核心组件
为地下管线三维管理平台提供基 础支撑，同时提供数据服务、数 据库服务、搜索服务、分析服务 等服务来支撑上层业务应用
服务运维管理子系统
2014年6月，国务院办公厅发布的《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设 管理的指导意见》要求，2015年底前，完成城市地下管线普查，建立综合管理信 息系统。力争用5年时间完成城市地下管线老旧管网改造，避免重大事故发生；用 10年左右时间，建设较为完善的城市地下管线体系。
2014年12月，五部委首次联手，开展地下管线普查。要求在2015年年底前完 成普查并建立完善城市地下管线综合管理信息系统和专业管线信息系统。