城市三维地下管线
管理系统
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示。

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，能够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，能够大大提高对管线信息的理解、认识、定位、判断、利用。

能够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。

当前，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。

不但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
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
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，而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。

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，逐步经过数据资源的“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。

经过整合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理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，迅速完成应急处理，使产生的危害降到最低程度。

④提高基础数据管理水平。

既能够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.当前做城市三维地下管线管理系统的企业技术情况表。