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【摘要】：地下管线是城市的“生命线”，但其具有很大的隐蔽性、复杂性的特点，因而，建立地下管线三维可视化系统，是城市规划、建设和管理的迫切需求。
【关键字】：城市地下管线 ， 科学， 三维可视化 ，系统功能
【 abstract 】 : underground pipeline is the lifeline of the city, but it has a lot of concealment, the characteristics of complexity, and thus, the underground pipeline set up 3 d visualization system, is the urban planning, construction and the demands of the management.
【 key words 】 : the city underground pipeline, science, 3 d visualization, system function
中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：
据权威部门的调查资料，全国大约有70%的城市地下管线没有基础性城建档案资料，地下管线“家底不清”的现状普遍存在。规划部门在审批地下管线位置时，经常出现管线“打架”情况，建设中的管线被挖断的事件屡屡发生，引起停水、停气、停热、停电和通讯中断等事故，造成严重的经济损失和不良的社会影响。2011年11月7至8日，中国城市规划协会地下管线专业委员会透露：2008年至2010年，全国仅媒体报道的地下管线事故，平均每天就有5.6起。据不完全统计，全国每年由于路面开挖造成的直接经济损失约2000亿元。地下管线是城市的“生命线”，是一个城市健康安全运行的“动脉”，但其具有很大的隐蔽性、复杂性的特点。建立科学、准确、完整、可视、智能的地下管线信息系统，是城市规划、建设和管理的迫切需求。
一、城市地下管线特点
(1)种类繁多。常见的有给水、污水、雨水、电力、通讯、热力、燃气、网络等等。
(2)各自为政。给水管属自来水公司，污水、雨水管属市政公司，电力管属电业局，通讯管属网通，有线电视管属电视台，热力管属热力公司，燃气管燃属气公司，这些管线的权属单位各不相同，管线的建设、维护管理均由相关单位负责。 (3)隐蔽性强。管线都埋设于地下，起码的覆土厚度为0.5米，而某些污水管埋深达到了10米，我们很难发现它们。还有的管线与别的管线共沟敷设，无法识别其种类。有些管线属于私自建设，没有城建档案备份，也无法查到其详细资料。
(4)更新快。城市管线的建设没有中断过，无论什么时候，都在进行着规模不同的各种管线的建设。近年来，城市发展迅速，向外扩张，城市基础设施得以重视，往往新区道路各种管线都预先敷设。所以，城市管线像是有生命的，不断衰老，也不断生长，时时刻刻，没有停歇。(5)技术日趋复杂。现在的管道，无论从管材、还是施工工艺都发生了革命性的变化，各种塑料管、非开挖技术、高压力管道系统、超高压输电电缆等都得到广泛的应用。管线系统变得越来越复杂，系统中各个单位所起的作用也更加专业，例如某城市环路8km长高压燃气管，不向沿途两侧单位送气，只起到平衡市区气压和转输的作用。
二、三维地下空间信息系统的应用领域
随着我国地铁、地下管线、岩土工程、地质灾害防治等工程建没的不断加快，大量的空间信息数据需要管理，因此迫切需要建立地下空间可视化系统。
该系统的第一个亮点是开发了针对地下管线生命周期的查询和自动提醒功能，查询每一类型的管线时会提醒管线已使用的年限，还需要多少时间需要维护和更换，对已经到达服役期限的管线增加提醒功能，提示维护或更换。
第二个亮点是系统开发了“废弃管线管理”。能预知废弃管线的种类和位置等，可以给管线规划和施工提供重要的数据支撑，避免某些危险的废弃管线误挖产生危险。
第三个亮点是管线应急事件处理。一旦发生供水管线爆管、燃气管线泄露等事故时，系统可根据事故位置快速定位事故管线，以及快速找出最近的能控制的阀门，关闭阀门。
三、系统功能
1、管线数据的建立提供各类管线设计方法，快速绘制各类管线、井类以及道路。另外可以将外业管线探测成果数据转换成图。探测成果按普查规程规定提交，计算机监理将外业普查管线数据转换为系统要求的中间格式数据，并进行数据逻辑错误检查，转成dwg格式文件，构成管线空间图形数据，再进行管线空间数据定义转换。
2、管线图形及其属性保存管线图形可以单独分层分幅保存，也可以集成保存在一幅图中。管线属性记录存储在图形的扩展对象数据中。
3、数据更新图形更新：系统提供各类管线绘制功能，新增加的管线可以方便地存入系统。 属性更新：定义管线类形并附加属性，属性数据存入图形的扩展对象数据中。
4、查询图形查询：建立管线图形库,可以方便地查询管线图形。属性查询：根据图形可以查询各类管线属性。叠加查询：叠加查询地形图、規划图、红线图等，以便于对照分析现状管线与规划管线之间的关系及其空间位置关系。查询管线断面信息：自动提取并绘制管线断面。
5、统计自动统计各类管线属性信息，生成相应统计报表。
四、三维地下空间信息系统未来发展趋势
（1）地上地下对象一体化表达
目前大多数三维可视化空间信息软件使用切换空间的方法分别表达地上与地下空间，难以实现地上地下对象一体化表达，无法在地上与地下间自由移动，实现两个空间一体化浏览与控制。在三维可视空间信息系统中，地下镜头模式需要更多的自由度，并且地下镜头对具体的鼠标操作难度加大，镜头处于地表以上时当我们拖动窗口时可以以地表作为参照，即可以对地表进行碰撞检测，但当镜头在地表以下时我们往往不能以地表作为碰撞检测的依据。因此如何克服了以上困难，实现了地上地下镜头的一体化表达，实现地上地下镜头之间进行无缝的切换，将是未来“三维数字地下”，三维可视化学、地下空间信息技术研究的热点。
（2）地下管线动态数据展示与管理
目前，三维管线可视化信息系统的研究重点集中在三维数据结构的设计、优化与实现，三维可视化技术的运用、及系统功能设计等方面。管线可视化信息系统所包含的对象往往也具有时间属性。例如输变电管线和给水管线，用电和用水高峰会随着时间的推移而变化。研究这些管线的时间属性变化规律，可以改善供水、供电的运行机制、提高系统预警能力，为社会带来巨大的经济效益。但目前大多数管线信息系统都不能很好的支持管线对象和事件在时间维的处理。因此，如何设计并运用三维管线信息系统来描述、处理管线对象的时间属性是一个重要研究领域。
城市地下管线可视化已在多个城市展开并取得效果，建立了管线的三维立体图像，通过此图像，可以清晰地看到各管线的铺设方位、走向、用途、建设单位等相关数据，相较于平面化的管线图，查询起来更为直接和直观。
参考文献：
刘春，姚连璧，雷伟刚；城市地下综合管线信息系统的空间分析应用；测绘科学；2003年04期
马民涛，任杰，陈克龙，李旭，赵永梅；城市地下管网管理信息系统中管线三维显示的实现；测绘工程；2005年04期
【关键字】：城市地下管线 ， 科学， 三维可视化 ，系统功能
【 abstract 】 : underground pipeline is the lifeline of the city, but it has a lot of concealment, the characteristics of complexity, and thus, the underground pipeline set up 3 d visualization system, is the urban planning, construction and the demands of the management.
【 key words 】 : the city underground pipeline, science, 3 d visualization, system function
中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：
据权威部门的调查资料，全国大约有70%的城市地下管线没有基础性城建档案资料，地下管线“家底不清”的现状普遍存在。规划部门在审批地下管线位置时，经常出现管线“打架”情况，建设中的管线被挖断的事件屡屡发生，引起停水、停气、停热、停电和通讯中断等事故，造成严重的经济损失和不良的社会影响。2011年11月7至8日，中国城市规划协会地下管线专业委员会透露：2008年至2010年，全国仅媒体报道的地下管线事故，平均每天就有5.6起。据不完全统计，全国每年由于路面开挖造成的直接经济损失约2000亿元。地下管线是城市的“生命线”，是一个城市健康安全运行的“动脉”，但其具有很大的隐蔽性、复杂性的特点。建立科学、准确、完整、可视、智能的地下管线信息系统，是城市规划、建设和管理的迫切需求。
一、城市地下管线特点
(1)种类繁多。常见的有给水、污水、雨水、电力、通讯、热力、燃气、网络等等。
(2)各自为政。给水管属自来水公司，污水、雨水管属市政公司，电力管属电业局，通讯管属网通，有线电视管属电视台，热力管属热力公司，燃气管燃属气公司，这些管线的权属单位各不相同，管线的建设、维护管理均由相关单位负责。 (3)隐蔽性强。管线都埋设于地下，起码的覆土厚度为0.5米，而某些污水管埋深达到了10米，我们很难发现它们。还有的管线与别的管线共沟敷设，无法识别其种类。有些管线属于私自建设，没有城建档案备份，也无法查到其详细资料。
(4)更新快。城市管线的建设没有中断过，无论什么时候，都在进行着规模不同的各种管线的建设。近年来，城市发展迅速，向外扩张，城市基础设施得以重视，往往新区道路各种管线都预先敷设。所以，城市管线像是有生命的，不断衰老，也不断生长，时时刻刻，没有停歇。(5)技术日趋复杂。现在的管道，无论从管材、还是施工工艺都发生了革命性的变化，各种塑料管、非开挖技术、高压力管道系统、超高压输电电缆等都得到广泛的应用。管线系统变得越来越复杂，系统中各个单位所起的作用也更加专业，例如某城市环路8km长高压燃气管，不向沿途两侧单位送气，只起到平衡市区气压和转输的作用。
二、三维地下空间信息系统的应用领域
随着我国地铁、地下管线、岩土工程、地质灾害防治等工程建没的不断加快，大量的空间信息数据需要管理，因此迫切需要建立地下空间可视化系统。
该系统的第一个亮点是开发了针对地下管线生命周期的查询和自动提醒功能，查询每一类型的管线时会提醒管线已使用的年限，还需要多少时间需要维护和更换，对已经到达服役期限的管线增加提醒功能，提示维护或更换。
第二个亮点是系统开发了“废弃管线管理”。能预知废弃管线的种类和位置等，可以给管线规划和施工提供重要的数据支撑，避免某些危险的废弃管线误挖产生危险。
第三个亮点是管线应急事件处理。一旦发生供水管线爆管、燃气管线泄露等事故时，系统可根据事故位置快速定位事故管线，以及快速找出最近的能控制的阀门，关闭阀门。
三、系统功能
1、管线数据的建立提供各类管线设计方法，快速绘制各类管线、井类以及道路。另外可以将外业管线探测成果数据转换成图。探测成果按普查规程规定提交，计算机监理将外业普查管线数据转换为系统要求的中间格式数据，并进行数据逻辑错误检查，转成dwg格式文件，构成管线空间图形数据，再进行管线空间数据定义转换。
2、管线图形及其属性保存管线图形可以单独分层分幅保存，也可以集成保存在一幅图中。管线属性记录存储在图形的扩展对象数据中。
3、数据更新图形更新：系统提供各类管线绘制功能，新增加的管线可以方便地存入系统。 属性更新：定义管线类形并附加属性，属性数据存入图形的扩展对象数据中。
4、查询图形查询：建立管线图形库,可以方便地查询管线图形。属性查询：根据图形可以查询各类管线属性。叠加查询：叠加查询地形图、規划图、红线图等，以便于对照分析现状管线与规划管线之间的关系及其空间位置关系。查询管线断面信息：自动提取并绘制管线断面。
5、统计自动统计各类管线属性信息，生成相应统计报表。
四、三维地下空间信息系统未来发展趋势
（1）地上地下对象一体化表达
目前大多数三维可视化空间信息软件使用切换空间的方法分别表达地上与地下空间，难以实现地上地下对象一体化表达，无法在地上与地下间自由移动，实现两个空间一体化浏览与控制。在三维可视空间信息系统中，地下镜头模式需要更多的自由度，并且地下镜头对具体的鼠标操作难度加大，镜头处于地表以上时当我们拖动窗口时可以以地表作为参照，即可以对地表进行碰撞检测，但当镜头在地表以下时我们往往不能以地表作为碰撞检测的依据。因此如何克服了以上困难，实现了地上地下镜头的一体化表达，实现地上地下镜头之间进行无缝的切换，将是未来“三维数字地下”，三维可视化学、地下空间信息技术研究的热点。
（2）地下管线动态数据展示与管理
目前，三维管线可视化信息系统的研究重点集中在三维数据结构的设计、优化与实现，三维可视化技术的运用、及系统功能设计等方面。管线可视化信息系统所包含的对象往往也具有时间属性。例如输变电管线和给水管线，用电和用水高峰会随着时间的推移而变化。研究这些管线的时间属性变化规律，可以改善供水、供电的运行机制、提高系统预警能力，为社会带来巨大的经济效益。但目前大多数管线信息系统都不能很好的支持管线对象和事件在时间维的处理。因此，如何设计并运用三维管线信息系统来描述、处理管线对象的时间属性是一个重要研究领域。
城市地下管线可视化已在多个城市展开并取得效果，建立了管线的三维立体图像，通过此图像，可以清晰地看到各管线的铺设方位、走向、用途、建设单位等相关数据，相较于平面化的管线图，查询起来更为直接和直观。
参考文献：
刘春，姚连璧，雷伟刚；城市地下综合管线信息系统的空间分析应用；测绘科学；2003年04期
马民涛，任杰，陈克龙，李旭，赵永梅；城市地下管网管理信息系统中管线三维显示的实现；测绘工程；2005年04期