排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法、系统及终端技术方案

本发明专利技术公开了一种排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法、系统及终端，包括将不同格式的排水管网空间属性数据进行转换和矢量化处理；通过数据质检工具，对排水管网数据进行数据检查和标准化入库，同时使用工具搭建特殊截面形状管道和附属物设施精细化模型库；管网数据入库后可进行建模设置，通过设置坐标系统、模型样式、缩放比例、纹理颜色，选择排水管网建模图层，生成排水管网的三维模型；三维模型的直管段通过直接放样建模，管线连接点和弯管段通过局部拼接优化进行拟合建模，附属物设施基于属性参数，调用模型库内精细化模型进行替换。建模完成后，与应用系统三维数字地球进行无缝对接，通过应用系统WEB端，实现地上地下一体化联动展现。下一体化联动展现。下一体化联动展现。

【技术实现步骤摘要】
排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法、系统及终端


[0001]本专利技术属于市政排水行业排水管网三维建模领域，尤其涉及一种排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法、系统及终端。

技术介绍

[0002]城市排水管网建管单位基于排水管网模型进行资产管理和专业应用，排水管网模型分为二维平面模型和三维立体模型。相比二维平面模型，三维立体模型可以采用直观、形象的三维符号来表达排水管网的管道和附属物设施，还可以将设施的属性信息，如坐标、高程、编号、流向信息与设施本身绑定。目前排水管网的规划、设计、施工以及运维管理逐渐开始从二维模式向三维模式转变。
[0003]排水管网三维建模技术大体可分为数学类和组件类两种。数学类技术三维建模是采用数学模型从底层计算进行建模，此方法具有强大的开放性﹑扩展性，使得管网建模有多种解决方案，适合底层开发，但要求开发人员具有专业的编程技术、数学计算能力，在工程项目应用过程中实施较为困难；组件类技术是在成熟组件的基础上进行二次开发，这种方法简单、灵活且节省了三维模型构造的计算时间，与其他工具软件交叉集成共享应用较为流畅，但是在应用时不仅无法脱离固有的软件平台，而且由于点模型需要按照线模型的空间方向进行平移和旋转来确定其实际位置，很难保证管线与管点之间耦合的精细化。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法、系统及终端，三维排水管网建模完成后，与应用系统三维数字地球进行无缝对接，利用加载渲染技术，实现地上地下一体化联动展现。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法，包括以下步骤：
[0006](1)将TXT、EXCEL格式的排水管网空间属性数据进行格式转换和矢量化处理；
[0007](2)通过相应的质检工具，对矢量化处理后的排水管线数据进行拓扑结构检查；经检查后未报错，则数据入库，进行建模参数设置；若检查后报错，则根据报错提示，修改报错数据，重新进行拓扑结构检查；
[0008](3)通过工具搭建特殊截面形状管道和附属物设施精细化模型，然后选择排水管道图层，生成排水管道的三维模型，其中，三维模型的直管段通过放样建模，管线连接点和弯管段通过局部拼接优化进行拟合建模，附属物设施模型基于属性参数，调用模型库内精细化模型进行替换；
[0009](4)管网模型生成后，对模型进行检查，若存在异常，则调整建模参数重新生成模型；若正常则将三维模型进行发布和导出，并与应用系统三维数字地球进行无缝对接。
[0010]步骤(1)中，排水管网空间属性数据导入时，系统将自动与数据库已有的字段进行匹配，然后关联导入；如果字段不匹配，手动调整待导入数据与数据库字段的匹配情况，然
后导入。
[0011]步骤(2)中，所述建模参数设置的内容包括：坐标系统、模型样式、缩放比例、纹理颜色。
[0012]步骤(3)中，所述排水管网图层包括按照排水管线、排水管点分为大类，然后细分雨水、污水、雨污合流图层。
[0013]步骤(3)中，所述排水管道的三维模型，其截面形状根据实际情况进行拟合，拟合成圆形、马蹄形、三心拱形、拱形和矩形；自动建模时，管线截面半径为初始圆形半径的1.1倍，并进行12等分，通过截取获得管线实际截面样式，其他特殊截面样式自动建模生成时，按照设置的缩放比例进行管线自动建模，然后基于管线属性参数，调用模型库精细化模型进行替换。
[0014]步骤(3)中，针对附属物设施模型，利用3Dmax工具进行模型制作和纹理贴面，并基于圆柱体模型进行放样，模型截面半径为实际半径的1.1倍，以防止管线与附属设施的连接处断裂，圆柱体的高度为半径的n倍，n根据其雨篦、雨水井、污水井附属物的类型进行分别设置，放样完成后，基于附属物属性参数，调用模型库精细化模型进行替换。
[0015]步骤(3)中，管点连接处和弯管段局部拼接建模的方法实现过程包括：基于数据库管点连接管道的的空间坐标信息，计算出管道的方向，将连接点放样位置进行调整，并与原点位间隔相应距离，采用Cardinal spline曲线进行拼接优化；基于数据库中点线拓扑关系，根据管线管径、坐标系、颜色、缩放比例进行放样完成局部模型。
[0016]步骤(4)中，对排水管网模型进行成果导出，并与三维地球进行无缝衔接，实现地上建筑模型、地表、地下管网模型、地下空间的一体化展示；在三维地球进行管网模型展示时，对接在线影像地图，包括天地影像图、高德影像图、百度影像图。
[0017]采用上述的排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法的系统，包括以下模块：
[0018]数据标准化模块，用于将文本、EXCEL格式排水管网数据进行格式检查与标准化处理；
[0019]数据检查模块，用于通过质检工具对导入的排水管网数据进行拓扑结构检查；
[0020]建模设置模块，用于设置三维模型的坐标系、模型样式、纹理颜色、缩放比例参数，排水管网数据检查完善后，进行建模设置，若经检查判断所述管网数据合格，则直接进行建模设置；
[0021]图层管理模块，用于选择建模图层，生成管网的三维模型，其中，所述管网包括直管、弯管和附属物设施；
[0022]二维展示模块，用于展示二维排水管道的空间分布情况；
[0023]三维展示模块，用于展示最终建成的三维排水管网模型；
[0024]模型检查模块，用于对三维排水管道模型进行结构检查；
[0025]模型发布模块，用于发布导出三维排水管网模型。
[0026]一种运行排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法的终端，包括处理器和存储器，存储器中有可执行代码及相关数据，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行上述的方法。
[0027]本专利技术采用了数据类和组件类相结合的方式进行排水管网三维建模。针对直管段
采用组件类，排水管线模型采用已封装在软件中的函数库来创建圆柱体、长方体等简单几何体表达；对于排水管线段拼接处的弯头、弯管等管点，采用数学类方法(Cardinal spline曲线)进行计算建模，不仅具备组件类建模方法简单、灵活，节省三维模型构造的计算时间的优点，同时具备数学类建模方法的开放性和扩展性，保证了管点与管线之间的精细耦合。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术可以在排水管网自动建模过程中，针对直管段连接的弯管，进行一体化放样拼接建模，通过相应方法进行局部拼接优化，保证整条排水管网三维模型的连续性和顺滑性，同时模型发布后可与三维数字地球进行直接融合，实现地上地下一体化联动展示。
附图说明
[0029]图1是本专利技术排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法的流程图；
[0030]图2是可截取的管道截面形状示意图；
[0031]图3是弯管段自动建模示意图；
[0032]图4是弯管段局部拼接优化过程示意图；
[0033]图5是与三维地球融本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将TXT、EXCEL格式的排水管网空间属性数据进行格式转换和矢量化处理；(2)通过相应的质检工具，对矢量化处理后的排水管线数据进行拓扑结构检查；经检查后未报错，则数据入库，进行建模参数设置；若检查后报错，则根据报错提示，修改报错数据，重新进行拓扑结构检查；(3)通过工具搭建特殊截面形状管道和附属物设施精细化模型，然后选择排水管道图层，生成排水管道的三维模型，其中，三维模型的直管段通过放样建模，管线连接点和弯管段通过局部拼接优化进行拟合建模，附属物设施模型基于属性参数，调用模型库内精细化模型进行替换；(4)管网模型生成后，对模型进行检查，若存在异常，则调整建模参数重新生成模型；若正常则将三维模型进行发布和导出，并与应用系统三维数字地球进行无缝对接。2.根据权利要求1所述排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法，其特征在于，步骤(1)中，排水管网空间属性数据导入时，系统将自动与数据库已有的字段进行匹配，然后关联导入；如果字段不匹配，手动调整待导入数据与数据库字段的匹配情况，然后导入。3.根据权利要求1所述排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述建模参数设置的内容包括：坐标系统、模型样式、缩放比例、纹理颜色。4.根据权利要求1所述排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述排水管网图层包括按照排水管线、排水管点分为大类，然后细分雨水、污水、雨污合流图层。5.根据权利要求1所述排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述排水管道的三维模型，其截面形状根据实际情况进行拟合，拟合成圆形、马蹄形、三心拱形、拱形和矩形；自动建模时，管线截面半径为初始圆形半径的1.1倍，并进行12等分，通过截取获得管线实际截面样式，其他特殊截面样式自动建模生成时，按照设置的缩放比例进行管线自动建模，然后基于管线属性参数，调用模型库精细化模型进行替换。6.根据权利要求1所述排水管网三维建模及模型局部拼接优化的方法，其特征在于，步骤(3)中，针对附属物设施模型，利用3Dmax工具进行模型制作和纹理贴面，并基于圆柱体模型进行放样，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国瑞，高义军，刘栋臣，王志豪，汤克轩，赵文超，胡晓磊，刘占兴，姜超，贾常秀，
申请(专利权)人：中水北方勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：