基于三维gis的地下管线信息管理系统研究与实现

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1、万方数据第1章绪论1．1选题背景城市地下综合管网是一个极其复杂庞大的系统，包括给排水系统、供电系统、热力系统、通信系统、工业管道等，就像城市的生命线一样，它们肓负着各种物质的输送和调配、各种信息的传输等工作n1。在如今现实的地下管网工作环境中，由于地下管网的特殊性导致地下管线的种类数量较多；由于施工损坏，管线老化的原因，导致地下管线的寿命缩短，变化也比较频繁；并且地下管网在三维空间中存在层次复杂的特点，对于地下管网的科学管理是一个比较大的挑战。在当今城市化进程日益加快的今天，常见的传统管网管理模式己经越来越不

2、能满足社会发展的需要，因此迫切需要引入地理信息系统技术来对大量的地下综合管线进行科学、系统的管理。地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。GIS对于地理空间数据有着强大的展示和分析能力，而且GIS网络分析等功能是解决管网维护中遇到问题的利器，将GIS技术尤其是3DGIS技术用于地下综合管网的管理是大势所趋。地下管网的特点是层次结构错综

3、复杂，其空间分布在地下纵横交错，参差不齐。仅仅使用传统的二维平面GIS技术来建立地下管线信息管理系统，不可避免地会出现管线在平面上重叠、错乱等问题，极易造成视觉上的不好分辨，导致管理工作上的错误，给地下管网问题分析、决策也带来极大的难度瞳3。在二维GIS技术体系中，仅仅使用二维的平面线数据来描述管网，这与实际应用场景是严重不符的。在当今越来越复杂的城市地下综合管网中问题更为突出，结果也比较严重。例如大部分管线是沿着道路与街区铺设的，地下各类管线在空间分布上不方便确定，如果只是使用颜色，线形等特征来在二维地图上

4、区分各类管线，不仅数据的显示效果极差，而且还会给后续的操作带来误差，影响管理系统的正常使用。如果将不同类型的管线按照一定的分类标准分层显示，这样虽然能解决杂乱的问题，但是各管线之间的空间位置关系、埋设深度又很难形象地展现。这就需要将地下综合管线进行三维可视化表达，将二维和三维系统进行有效集成，实现地下万方数据基于三维OIS的地下管线信息管理系统研究与实现管网系统的Z--维一体化，才能对地下综合管线进行有效、统一的管理。由于三维GIS技术能够使人们获得身临其境的感觉，更符合现实世界的观感，所以更能完整地描述真实

5、世界，这会大大增强系统的可操作性。将三维GIS技术用于管网管理信息系统建设中，不仅可以使得错综复杂的地下管网在显示层面上变得层次明确，清晰明了，更能使得非GIS专业的管理人员也能够轻松上手使用管理系统，降低了管网管理过程中的人力成本。城市地下管网管理信息系统对于城市的建设至关重要，它不仅服务于地下的空间规划，地下空间的开发与应用，同时也将是智慧城市建设的重要组成部分。但是从我国城市的基本现状来看，我国城市综合管线管理、管线信息化建设滞后于当前城市的发展，远远低于国际上同行业的水平，其混乱无序的状况，已成为束缚

6、我国城市建设和地方经济发展的原因之一口3。因此，需要建立满足实际情况、符合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，以保障城市“生命线"持续、健康、长久的发展。维护与管理地下管网信息系统时，对于管网的状况必须详细普查，管网信息必须及时更新。管网的科学管理必须要做到对管网数据库的实时更新与维护，同时由于GIS的数据特点，数据的之间的共享也必须要考虑。由于地下管网信息主要与管网的地理位置、空间分布有关，使用GIS的空间数据库可以很好的解决这一问题。GIS的空间数据管理与分析技术是改

7、变目前滞后的管网信息化管理的根本途径，是实现管网管理现代化的核心技术，另外三维GIS以其在管网可视化、三维空间分析上的优势，成为地下管网管理信息系统建设时的最优选择。1．2三维GIS1．2．1三维GIS的发展历史随着GIS应用发展的深入，人们发现传统的二维平面载体已经不能够完全满足人们对于三维空间处理的要求。越来越多的应用场景从二维空间向真三维空间过度。在一些对于三维管理有着迫切要求的公司或部门率先开展了三维GIS的研究。来自加拿大的LYNX软件公司基于三维计算机技术开发了LYNX软件。LYNX被认为第一个具

8、有三维GIS雏形的系统，但是其特性是针对了特定的行业开发，对于大众的三维GIS没有普适性，加之当时三维GIS理论研究才刚刚起步，技术2万方数据第1章绪论手段相对来说比较缺乏，对于三维GIS的发展没有形成好的技术支持。GIS是一门有关地理、环境、资源、计算机的交叉学科，不仅仅涉及到计算机技术、空间测绘与定位技术、空间数据库技术，而且作为3S技术中的支撑平台，是政府部门和高校科研机构关注的热点，它的发展