城市三维地下管线管理系统方案

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容和城市生存和发展的生命线。具有规模大、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——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国应用城市三维地下管线管理系统的城市信息表 城市 项目名称 三维管网系统 将GIS、SCADA系统、营业收费系统、水力模型以及水运行状况 提高供水 水质，优化供水成本，改善供水服务。 市 世博园区管网水质信息化平台 .专业WORD.

.

质模型集成在一起，并对管网进行分析、预测，实现管网水质数字调控。 市 市排水行业数据库基于地理信息系统（GIS）及其管理信息系统 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 市防汛抗旱三维数字系统 市三维管网信息系统 三维地理信息平台（SmartEarth三维平台） 通过三维的方式真实反映管网的空间位置关系，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。 监测信息准确、报警及时,运行稳定。 市 市 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、570平方公里围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允许一定的误差，有些过细的管网也没有普查在；如果碰到建设，管线或者新建管线数据没来得及更新，实际情况也会和地图有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。 综合地下管线第二阶段普查通过专家组的验收，普查的地下管线总长度近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。 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市 市城市三维地下管线规划管理信息系统 主要使用Java技术、Oracle数据库技术、ArcGIS技术、Apache服务以及Liunux服务操作环境。 市 市城市地下管线信息系统 基于三维地学信息系统GeoView软件平台开发的三维城市地下管线信息系统 .专业WORD.

.

年系统运行良好，网上报批、网上发布功能也逐步实现。 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正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；系统针对不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和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。 市 石景山区三维城市基于三维地学信息系统地下管线信息系统 GeoView软件平台开发的三维城市地下管线信息系统 滨海高新区城市地下管线信息系统 基于三维地学信息系统GeoView软件平台开发的三维城市地下管线信息系统 市 二、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

①管网建模自动化

.专业WORD.

.

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。

②三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。

③三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、覆土深度分析等提供技术支撑。

④丰富、规的管件模型库

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。 ⑤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，使得项目实施更方便、快捷，成本更低。

（3）系统建设的意义 ①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。 ②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。 ③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。 ④提高基础数据管理水平。既可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 同飞科技 产品名称 供水管网GIS系统 技术情况 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部网上发布，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 城市地下三维技术优势：1.管网自动建模；2.三维管网编辑与维护；3..专业WORD.

.

三维管网扑拓分析；4. 丰富、规的管件模型库；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。 中仪物联技地下管网三维技术成果：1.地下管网信息浏览，实现管网信息化建设；术 GIS管理 2.与排水管道部检测结果结合，实现管网信息一目了然；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报告自动生成，便于基础资料的收集，查阅及存档。 管线管理系统 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、管径查询、材质查询、复合查询、关联查询； 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、空间距离测量、地面距离测量； 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格式自执行三维查看和录制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。 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。 鸿业科技 鸿业三维智能管线设计系统 泰瑞数创科技 SkylineGlobe系统即三维空间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 .专业WORD.

.

Esri中国信息技术 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；4.二维与三维联动编辑功能，可根据二维数据的变更实时更新其对应的三维数据； 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，通过设定重点管线的管理区域围和保护区域围，对围的管线按照一定的规则进行管理；5.管线规划审批，可对管线规划、管线竣工进行审批，并具备平面位置对比、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、废弃管理等功能；7.关阀分析，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。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。 系统基于MAPZONE Globe三维引擎技术搭建，系统采用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。 睿城传奇科技 地下管线三维地理信息系统 图众科技 三维地下管线管理与应用系统 三、我司需推出的新系统功能

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

.专业WORD.

.

①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满足管线长度围的管线个数、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。

②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。 ①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。

②属性标注，在设定管线或管点标注属性容后，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。

③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 ①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。

②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。

③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，并将国家和行业有关标准纳入系统之中，使系统不仅能够快速查询分析出所选区域各类管线的覆土深度，而且还能够对覆土深度不满足国家标准和行业规定的管线数据进行红色显示。此外，系统还支持调阅相关标准并与所查询出的违规管线铺设数值进行比对，且系统还支持覆土深度分析图层、数据的EXCEL文件导出和打印等功能。

④爆管分析。城市压力管线发生爆管现象是一个时常发生的灾害性事故，如若处置不及时或出现过失时，将会给城市带来重大经济损失和给社会造成极大的负面影响。因此，系统充分考虑管线设计与道路设计、总图设计之间的密切关系，借助道总图的设计成果和管线拓扑信息技术以及爆管的具体点位，自动快速分析和识别出受影响的管段和地区，并显示出受到影响的用户情况和需要进行调压的片区，同时显示受影响的管线/关闭受影响的管线/关闭需要关闭的阀门等整体处置方案

⑤水平垂直净距分析。管线的合理间距是根据施工、检修、防压、避免相互干扰及管道表井、检查井大小等因素而决定的。统筹安排好各自的合理空间，解决诸管线之间或与建筑物、道路和绿化之间的矛盾，又可为各管线的分析、设计、施工及管理提供准确的辅助决策支持。

.专业WORD.

.

⑥开挖分析。在管线、管点开挖过程中存在着诸多的实际问题，如开挖地点的准确性、开挖面积的大小、开挖深度等等，针对地下管线、管点地面开挖经常出现的问题，城市三维地下管线管理系统提供了任意区域的沿路开挖/自定义开挖两种地面开挖模拟模式，同时还可自由设置开挖深度和边界围，三维地形自动塌陷，暴露出地下管网的分布情况，为施工的组织和指挥者提供决策支持。

⑦连通性分析。连通性分析是针对某一根管线与多个管线连接关系的分析，可对管线连接的位置、连接的数量、流向、流量以及管线的属性进行详尽的分析。

.专业WORD.