基于Skyline地下管线三维快速建模的实现
本文以完成某地管线竣工测量数据库为基础数据，借助Google Earth、Google Earth Screen、Skyline、SketchUp、VB、Access软件的基本功能，利用已有管线数据库进行地下管线三维快速建模应用设计。

标签：管线数据库快速三维建模
1引言
近几年来，数字城市的概念在政府管理中的应用越来越广泛，城市地下管网信息系统在各个大中城市也都开始应用起来。

目前，大部分城市管线信息管理系统多局限于数据库形式或二维表达。

本文基于Skyline提供的API接口访问管线数据库，利用数据库中的关系数据进行地下管线三维建模、最终实现地下管线漫游等。

本文的成果可以有效地提高地下管线三维建模的效率，节约生产成本。

2实现方法
2.1引用已有地下管线数据库
管线数据库结构设计主要从两方面进行考虑：首先便于数据的组织、管理与应用，既能满足规划管理部门的需求，又要满足专业管线单位管理者的需要；其次便于管线空间分析模型的建立与实现，因为空间分析模型的建立与实现依赖于空间数据结构。

地下管线数据库的组成一般包括专业的管线数据和辅助数据，为方便管理单位和为专业管线单位使用，管线数据一般根据管线数据种类分层进行管理。

2.2使用Skyline与SketchUp结合的建模方法
本文中我们提出一种同时使用三维地理信息软件和三维专业建模软件共同实现三维管线建模的方法。

一方面，能保证管线建模的精细程度；另一方面，又不会明显降低系统的效率。

具体来说，先将地下管线的基本组成部分分为管体和管点两大类。

其中，管体包括方形管和圆形管。

管点包括阀门、螺栓、接头等不规则的物体。

对于管体，一般都是形状规则的物体，且地下管网90%都由管体构成，因此为了提高创建和显示效率，采用Skyline软件自身对象—Cylinder和Box对象来创建表现管体，这样可以大大减少软件用于渲染外部模型显示所需的系统资源。

对于管点数据，一般是阀门、螺栓、接头等特殊的、不规则的实体，所以先将各类管点数据进行分类，对于每类对象分别采用专业的建模工具（如SketchUp），按照1：1的比例进行三维模型建模仿真，再赋予根据实际采集的纹理。

2.3利用数据库进行地下管线三维建模
本次采用VB6.0为开发环境，引用microsoft DAO 3.6读取数据库，在VB6.0中添加TerraExploreX 1.0 Type Library部件来进行地下管线三维模型系统的建立。

2.3.1管点数据创建
管点数据一般包含管点的类型、位置、角度等信息。

首先，将不同类型的管点（弯头、三通四通接头、阀门），使用建模软件SketchUp，按照管点的实际照片或者设计图纸，进行1：1比例建模，每类模型对应一个编号。

然后将建好的管点模型导出为Skyline软件识别的*.dae格式的模型。

最后，将管点数据按照矢量点的方式批量导入Skyline，将点的表现形式设置为3DModel，即每个点显示为一个对应的管点模型，根据它的属性字段如角度等设置模型的属性，从而实现三维管点数据自动批量生成。

2.3.2管体数据创建
对于管体数据，包含了管体的空间信息和属性信息。

其中空间信息至少包括管体起始点和终点的坐标。

而属性信息则表示了管线类型、管径、年代、材质等信息。

使用Skyline软件创建管体步骤如下：首先根据管体是方管还是圆管，确定选用Cylinder还是Box对象，然后根据管径确定管体的粗细，根据材质确定管体的纹理或颜色。

最后使用Skyline软件提供的接口进行批量的创建管体。

2.3.3管点、管体组合
管点、管体的组合需要经过三个步骤：
第一步，通过VB6.0引用microsoft DAO 3.6读取地下管线数据库中点文件（tbPoint）的行数据作为一个序列，具体包含管点编号、管点坐标、管点高程、管点类型（雨水、污水、电力等）、管点材质、管点连通方式等。

然后根据逻辑关系唯一性，自动选取管点模型按照空间位置进行加载。

使用循环语句遍历整个点文件后，管点模型加载完成。

第二步，通过VB6.0引用microsoft DAO 3.6读取地下管线数据库中线文件（tbLine）的行数据作为一个序列，具体包含管体起点编号、管体终点编号、管体起点高程、管体终点高程、管体类型（雨水、污水、电力等）、管体材质、管径等。

第三步，管体、管点模型合成后，在连接处必定有交叉或缝隙，在TerraExplorer PRO中进行接边处理。

管体、管点数据导入Skyline三维场景后，会通过空间位置信息进行自动匹配组合，从而实现三维管线数据的批量自动创建。

2.3.4管点、管体接边优化设计
由于管点模型为批量加载，需要根据管体连接方向对管体的方向进行调整，但由于管点、管体模型在相交处的不一致性，导致管点与管体无法严密接边，对日后管线三维信息系统的各项分析功能会产生较大影响，因此优化设计如下，使相邻管体模型在连接处严密接边，使管体在管点内部相通，以便不影响拓扑关系，令管点模型仅作为显示之用“套在”管体之外。

3总结
本文全提出了一种使用Skyline软件和SketchUp软件结合，利用已有地下管线空间数据库创建三维管线的方法。

使用该方法，一方面保证了管线建模的精度，另一方面又可以提升地下管线三维建模的效率。

参考文献
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