一种用于城市综合管网三维可视化系统的架构方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于城市综合管网三维可视化系统的架构方法，该方法包括：建立城市综合管网中心数据库；三维纹理数据库；空间数据引擎；通过空间数据引擎，对中心数据库、纹理数据库进行读取建模从而构建地上、地下的二维视图与三维可视化场景；建立二三维数据层面与可视化层面的对应，所述的数据层面的对应为系统的二维视图和三维场景的地理坐标对应，所述的可视化层面的对应为三维场景中各种空间地物模型与二维视图的地图符号相对应，实现二、三维联动，使在三维场景中难以实现或宏观性的功能通过二维视图实现，而在二维中不能实现或不够真实性的功能通过三维场景实现，达到两者优势互补，从而可实现城市综合管网的高效管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机三维可视化
，尤其涉及一种用于城市综合管网三 维可视化系统的架构方法。
技术介绍
计算机三维可视化是计算机领域十分热门及发展迅速的方向，大多数研究 都把目标集中于在计算机里构建三维的物体并在计算机屏幕上逼真的还原真实 世界，在影视、游戏、军事、科研领域都有非常多的应用实例，随着计算机技 术的发展给三维可视化技术带来了巨大的变革，三维可视化技术使二维的、静 态的空间信息表示向三维的、动态的场景发展，导致了空间信息三维可视化成 为GIS发展的重要特征之一，采用计算机进行三维可视化可以很好地解决传统 信息管理技术中存在的问题。城市各类地下管网是城市基础设施的重要组成部分，它就像人体内的神经 和血管，日夜担负着传递信息和输送能量的工作，是城市赖以生存和发展的物 质基础，被称为城市的生命线。近20多年来我国城市建设有了飞速发展，城市原有的地下管网已远远满足 不了现代化发展的需要，旧的管网的更新、新的管网的设计施工、新的管网的 规划都需要准确掌握地下管网的现状，而地下管网的管理主要存在以下两方面 的问题 一方面，由于大部分管线处于地下、埋设较深、分布广泛、种类繁多、 结构复杂，各种资料的数据量大，资料保存期长，这给管网的设计与管理带来 巨大难题；另一方面，当前，我国城市地下管网的管理和研究工作总体来看还 是相当落后的，现有的地下专业管网资料都是以图纸、图表等形式记录保存， 大部分地区仍以手工方式进行管网的设计和管理，工作效率低，且不能提供准 确的综合管线信息，无法满足城市建设、规划及城市管理部门对管网信息的要 求，在一定程度上制约了国民经济的发展，由于地下管网管理技术手段落后而 造成的损失是巨大的。因此，研究和建立地下管网地理信息系统，采用高技术 手段来集中规划地下管网，使其规划、建设、管理、维护逐步走向定量化、科 学化、自动化，满足决策部门和施工单位的需要已成为当 之急。实现管网信 息的数字化、科学化和现代化管理是摆在我国城市管理工作面前的一项重要而紧迫的任务。我国从1996年开始，城市地下管线普査工作相继在各地开展，采用物理探 测、现代测绘、计算机与网络技术以及地理信息系统技术，建立城市地下管线 数据库和信息管理系统，有力地促进了地下管线信息化技术的发展，形成了地下管线探测一体化生产技术流程和数据采集、处理与建库、同步开发信息管理 系统的整体解决方案。目前城市地下管网管理信息系统在管线平面图形的技术方面已比较成熟， 在数据采集和输入、空间数据的分析与处理以及数据输出等方面表现了强大的 功能，但二维GIS存在着难以克服的缺陷。二维视图以其宏观性、整体性、抽 象性等优点，至今仍然是人们认识空间信息的重要工具。三维场景虽然有着逼 真的视觉效果，具有动态性、交互性、真实性等优势，然而三维场景也有其不 足之处，当在三维管网场景环境中漫游时，和在真实世界空间中行走一样，容 易迷失方向。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决现有技术的不足而提出的一种建立城市综合管网二维、 三维一体化显示从而实现城市管网的髙效管理的系统架构方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为一种用于城市综合管 网三维可视化系统的架构方法，该方法包括(a) 、通过采集并分析处理得到地上空间数据及地下综合管网信息以建立 城市综合管网中心数据库，其中，所述的地下综合管网信息包括管网空间数据 和属性数据，所述的空间数据包含二维数据和三维数据；(b) 、根据建筑物外形纹理和管线表面纹理信息建立三维纹理数据库； 上述(a)、 (b)不分先后顺序；(c) 、对上述中心数据库、纹理数据库建立空间数据引擎；(d) 、通过空间数据引擎，对中心数据库、纹理数据库信息进行读取建模 从而构建地上、地下的二维视图与三维可视化场景；(e) 、建立二、三维数据层面与可视化层面的对应，所述的数据层面的对 应为系统的二维视图和三维场景的地理坐标对应，所述的可视化层面的对应为 三维场景中各种空间地物模型与二维视图的地图符号相对应，实现二、三维联 动；(f)、设定交互界面，实现用户对系统的应用。 在步骤c前，还包括建立管线附属设施三维模型文件库，所述的管线附属设施三维模型通过3DSMax, AutoCAD、 Maya中的一种软件进行建模。所述的管 线附属设施包括三通、阀门、变径接头、计量表。步骤c中，所述的空间数据引擎通过使用空间过滤器以减少査询所返回的数 据记录。步骤b中，所述的管线表面纹理信息包括给水、排水、燃气、热力、工业、 电力、电信和综合管沟的表面纹理信息。步骤d中，地上三维建模包括三维地表的动态建模，所述的三维地表包括六 大要素地貌、植被、水系、道路、建筑物、境界，其中，地貌采用数字髙程 模型，建筑物三维建模由建筑物的平面几何数据、三维髙度数据和影像纹理数 据构建。步骤d中，地下三维建模包括管线建模，所述的管线建模包括对管线起始处 各个顶点的计算、管线表面的微分处理及管线衔接处的圆滑处理，所述管线衔 接处的圆滑处理是基于GPU的平滑处理方式。步骤a中，所述管网空间数据包括以(x，y，z)表示的三维坐标，管网属性数 据包括管点编号、管段编码、管材、管径、权属单位，数据文件的格式为Access 或SQL Serve"本专利技术具有如下优点本专利技术通过建立二、三维数据层面与可视化层面的 对应，实现二维视图与三维场景的有机结合，并将两者统一应用到一个系统中， 使在三维场景中难以实现或宏观性的功能通过二维视图实现，而在二维中不能 实现或不够真实性的功能通过三维场景实现，达到两者优势互补，从而可实现 城市综合管网的高效管理。附图说明附图l为根据本专利技术方法所形成的城市综合管网三维可视化系统构架；附图2为本专利技术空间数据引擎实现流程附图3为本专利技术所实现的综合管网三维可视化系统界面；具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明如图1所示，本专利技术综合管网三维可视化的实现方法主要包括建立城市综合 管网中心数据库、三维纹理数据库、管线附属设施三维模型文件库、空间数据 引擎、二三维联动等，下面将对各个数据库及模型的建立进行说明所述的城市综合管网中心数据库是通过采集并分析处理得到地上空间数据 及地下综合管网信息得到的，其中，地下综合管网信息包括管网空间数据和属 性数据，所述的空间数据包含二维数据和三维数据；所述地上空间数据包括地 貌、植被、水系、道路、居民地、境界等要素，上述要素以称为Shape的几何对 象存于Access或SQLServer中；所述地下综合管网信息包括管网空间数据和属性 数据，该管网空间数据具有的字段包括以(x，y，z)表示的三维坐标，该管网属性数 据具有的字段包括管点编号、管段编码、管材、管径、权属单位，该数据文件 的格式为Access或SQL Server。所述的三维纹理数据库包括建筑物外形纹理和管线表面纹理信息，其中， 管线表面纹理分为给水、排水、燃气、热力、工业、电力、电信和综合管沟八 类。管线附属设施三维模型文件库是对管线的各附属设施进行的专门建模，所 述的附属设施包括三通、阀门、变径接头、计量表，为使附属设施三维可视化 效果更好，在本专利技术中，采用独立软件如3DSMax， AutoCAD、 Maya中的一种 对各附属设施进行建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于城市综合管网三维可视化系统的架构方法，其特征在于，该方法包括：　（ａ）、通过采集并分析处理得到地上空间数据及地下综合管网信息以建立城市综合管网中心数据库，其中，所述的地下综合管网信息包括管网空间数据和属性数据，所述的空间数据包 含二维数据和三维数据；　（ｂ）、根据建筑物外形纹理和管线表面纹理信息建立三维纹理数据库；　上述（ａ）、（ｂ）不分先后顺序；　（ｃ）、对上述中心数据库、纹理数据库建立空间数据引擎；　（ｄ）、通过空间数据引擎，对中心数据 库、纹理数据库的信息进行读取建模从而构建地上、地下的二维视图与三维可视化场景；　（ｅ）、建立二、三维数据层面与可视化层面的对应，所述的数据层面的对应为系统的二维视图和三维场景的地理坐标对应，所述的可视化层面的对应为三维场景中各种空间地 物模型与二维视图的地图符号相对应，实现二、三维联动；　（ｆ）、设定交互界面，实现用户对系统的应用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，徐青，李建胜，蓝荣钦，邢帅，谢根，张勇，
申请(专利权)人：苏州市数字城市工程研究中心有限公司，中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]