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三维管线数据处理方法
李娟四川永鸿测绘有限公司
【摘要】：随着城市的快速发展，城市轨道交通以及各类输油、输汽等相关大工程的规划实施。城市中各种管线破裂引发的事故也日趋频繁。城市土地的稀缺性也愈发严重。以后的城市建设将会有更多的项目进入地下。地下空间是一个不通视的空间。地下项目的管理就变得更加的困难。而三维模型及管理系统将能够全面的解决这个问题。传统的比如GPS测量、近景摄影测量、激光雷达扫描等高新测绘技术手段也在地下空间失灵。所以、怎样简单的、快速的、高质量的构建地下数据将会是当前需要迫切解决的。
概述
2014年6月国务院办公厅印发了《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，部署加强城市地下管线建设管理。《意见》提出，要在2015年底前，完成城市地下管线普查，建立综合管理信息系统，编制完成地下管线综合规划。力争用5年时间，完成城市地下老旧管网改造，将管网漏失率控制在国家标准以内，显著降低管网事故率，避免重大事故发生。用10年左右时间，建成较为完善的城市地下管线体系，使地下管线建设管理水平能够适应经济社会发展需要，应急防灾能力大幅提升。而不管是怎么样，地下管线数据是必不可少的东西，是一切分析决策的源头及基础。直观的，科学的、准确的地下管线数据才能够进行完善的数据分析及应用。地下管线主要包括城市地下管线、具体项目地下管线。
1.1城市地下管线
城市地下管线是指城市范围内供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等管线及其附属设施。
1.2输油、汽管线
输油、输气管线大部分在地面之上，为的是检修及故障的排除。而部分地区因为地形原因，管道还是在不可见的地面之下。
三维管线数据现状
三维GIS的快速发展已经为我们的管线数据进行三维处理、三维立体建模、三维分析、三维的决策分析提供了技术支持和表达手段。比如：ESRI提供的ARCSCENS、CITYENGINE、法国LANDS提供的LAND3D等相关的软件已经全面的普及。
三维GIS主要分为实景的三维GIS以及虚拟的三维GIS。管线数据分布在不可见的地下空间。我们不可能采用实景的三维GIS进行处理。我们只能采用虚拟的三维GIS数据表达地下不可见的管线数据。也就是采用传统的测量技术手段以及专业的地下管线探测工具进行传统二维数据的获取。然后根据地下管线数据的材质、埋深、碰撞情况进行三维数据建模。
三维管线数据处理方法
3.1原始数据获取
三维管线数据的生产不是无中生有的。三维管线数据处理之前需要获取原始数据。一般现有的原始数据会有城市大比例尺地形图、高分辨率的航空摄影相片等。而这些资料都只能提供和地面相通的地下管线连接点。比如，检修井井盖，管线入地的口等。
为了获取准确的数据，我们需要用传统的测量方法及手段外加管线探测仪器进行测量。获取管线的位置、走向、埋深、材质、管径、类型、转点、阀门以及各类附属设施的各项规格。比如：阀门的最大承压、管线的使用年限、已用年限等非常详细的一手资料。对于特殊管线应该特殊的进行处理。例如：管套管的情况。PVC管做外壳、电信线在里面包着。强电、弱电、煤气管、等管线之间的间距。离排水最高水位的距离等。
传统的测绘手段主要测量管线的长度、走向、以及地面控制和地面高程。采用专业的管线探测仪器进行管线属性数据的收集及调查。
3.2属性数据处理
从决策及管线管理方面来说。管线管理主要管理的是属性以及管线规划。管线的规划可以由三维管线管理系统来实现。而管线属性数据管理则必须有一个统一的规范。
属性数据处理中首先应该根据管线测量的相关规范及行业标准来制定其属性数据模版。属性数据之间应该有严格对应管线。符合数据库管理的相关要求。属性数据字段设置应该具有灵活性、可移植性、扩展性等。
属性数据应该规范化。各种属性数据之间应该有编码规则。尽量把属性数据处理成为三维建模需要的那种数据类型。比如：管线的材质，应该建立一个数据编码规则，1代表金属的、2代表塑料的、3代表其他的或者说是能够简明易懂的代码。
属性数据应该单独建立数据库或者是数据表。也就是说除了空间图形自带的属性之外，应该剥离一份属性数据出来。并和空间数据建立一一对应的关系。这个主要是解决以后的数据管理以及属性统计的高效化。并且要避免多值属性、隐藏属性的出现。
3.3初步建模
在所有的数据处理完成的时候。首先要进行数据的初步建模。根据管线的埋深、材质、管径生成三维模型。并建立三维模型的基础。
地表三维模型的建立。利用收集到的或者是实测的项目区范围内的等高线或者DEM数据生成地表三维模型。