城市三维管线可视化技术.doc

《城市三维管线可视化技术.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、城市三维管线可视化技术——以综合管线数据管理系统为例付仲良张文元目录1系统需求分析21.1管线三维可视化意义21.2管线系统功能需求31.3管线数据需求42系统总体设计52.1系统的技术路线52.2系统的层次结构52.3系统的软件配置63数据库设计83.1数据库内容83.2概念模型设计83.3逻辑模型设计83.4物理模型设计94系统功能设计104.1系统技术架构104.2系统功能结构104.3系统功能描述115管线三维可视化技术介绍135.1ArcGISEngine3D开发简介135.2三维管线几何建模原理145.

2、3三维管线几何建模算法165.4管点三维建模225.5三维管线系统功能界面231系统需求分析系统需求分析是在对用户进行深入细致的调查基础上进行的，它是GIS设计的基础，是通过与系统潜在用户进行书面或口头交流，将收集的信息根据系统软件设计的要求归纳整理后，得到对系统概略的描述和可行性分析的论证文件。全面深入地了解掌握用户需求是进行优良的系统设计的关键，也是系统生命力的保证，需求分析使GIS开发者可以明确地了解用户对GIS内容和行为的期望和需求。1.1管线三维可视化意义城市地下管网是由纵横交错的给水、排水、燃气、热力、

3、电力、电信、工业管线组成的错综复杂的空间体系，担负着能源输送、信息传输等工作，是城市赖以生存和发展的物质基础。但由于多方面的原因，我国现有地下各类专业管线的资料残缺不全，且有关资料精度不高或与现状不符，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停水、停气、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。另一方面，我国现有的地下专业管线在地上、地下立体布设，管线繁多、复杂。已有的管线资料都以图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理效率低下，资料系统性差。对于变化的区域，管线维护困难，各部门也存在为了建设方便重复收集资料、

4、标准不统一、管理混乱等情况。而城市地下管线现状资料作为地下工程规划设计、施工和运行管理的基础数据，必须为合理地开发利用地下空间，加强城市地下空间的统一规划管理提供科学依据。目前城市管网系统大多停留在二维的管理基础之上，不能生动地表现具有三维特征的客观实体。而且，管线在地下的分布纵横交错，二维图形无法表现管线之间的空间关系。由于三维直观性强，可从不同方位再现物体，具有较强的立体感、逼真感，通过三维可视化可以直观地看到城市地下纵横交错、上下起伏的实际管线。所以建立城市三维管网系统，有利于全面反映地下管网的分布状况，便于

5、管网的维护、检测，实现管网信息从无序到有序化管理。此外，将管网信息与城市基础地理信息融合在一起，可实现信息共享，为城市的施工建设提供准确、现势的资料，为科学管理提供辅助决策的依据。1.1管线系统功能需求需求分析阶段最重要的就是了解系统的功能需求。只有系统功能需求明确，才能给后面的系统开发确定明确的目标。以综合管线测绘数据管理系统为例，通过多次和用户的沟通交流，确定系统的功能需求如下（以系统用户用例图来表示）：图1综合管线测绘数据管理员用例图图2综合管线测绘数据普通用户用例图从上面两个用例图可以看出，综合管线数据库系

6、统管理员拥有最高权限，可以对综合管线数据进行入库管理、视图管理、查询统计、编辑、符号库管理、制图输出、三维浏览、二三维视图切换等各种操作；而该系统的一般用户则只能对综合管线数据进行视图管理、查询统计、三维浏览和二三维视图切换等基本操作。1.1管线数据需求数据是地理信息系统的核心。数据的状况对系统目标的影响很大。在考虑系统目标时，需要对数据进行评估、分类和登记。在需求阶段，需要对用户单位现有的数据源进行调查，包括能获得哪些数据；这些数据可划分为几个类型；它们之间有何联系；哪些是基础数据，哪些是可以由基础数据生成的合成

7、数据和综合数据。在综合管线数据管理系统中，为了在三维场景中显示三维管线和三维地形，系统需要用到的数据包括：含有平面坐标和高程值的各类管线数据、以及井等管点附属设施矢量数据、基础矢量数据、三维地形数据（DEM）、遥感影像数据（DOM）。1系统总体设计2.1系统的技术路线（1）考虑到系统对于空间数据交互较为频繁和GIS空间分析要求较强，可采用客户机／服务器（C/S）的体系架构。（2）数据库管理系统采用当前国际上先进成熟的关系型数据库管理系统Oracle存储海量数据，实现对空间数据的集中统一管理和分布式应用。(3)采用美

8、国ESRI公司的ArcGIS系列产品作为GIS平台，空间数据库引擎使用ArcSDE，支持Windows平台和UNIX平台。通过空间数据与属性数据的相互关联，以网络技术、C/S技术为基础，进行系统集成。(4)系统建设与开发采用面向对象的软件工程方法，包括面向对象的分析方法、面向对象的建模技术、面向对象的编程技术。严格按照软件工程的要求进行系统建设的规划、管理、