CN102842265B - 地下管线平面与横断面一体化展现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下管线平面与横断面一体化展现方法，包括以下步骤：一、施工位置GPS定位；二、施工区域地下管线电子地图平面展现；三、横切线获取：数据处理器自动生成一条横切线；四、横断面图信息生成：数据处理器自动判断出与横切线相交的所有地下管线，并推算出各相交管线与横切线的交点位置，且将各相交管线与横切线的交点位置和各相交管线的埋深均传送至显示终端；五、横断面图展现：将地下管线电子地图的平面图与横断面图在显示终端上进行一体化展现，且平面图与横断面图分别位于横切线的上下两侧。本发明操作简便、响应速度快且一体化展示直观、实用价值高，能为城市市政建设以及地下管网规划与施工提供准确有效的工程信息。
Description
技术领域
本发明属于电子地理信息处理技术领域，尤其是涉及一种地下管线平面与横断面一体化展现方法。
背景技术
现如今，随着社会经济的快速发展，城市建设日新月异，而城市的地下管线作为基础市政设施，形成了一张由给排水管道、热力管道、燃气管道等组成的地下管网***。地下管网的建设和后期维护直接关系到市政设施的建设进度和运行效率，但是由于地下管线“看不见摸不着”的特殊情况，造成地下管线后期维护的工作难度和工作量加大。如遇突发管线事故，若地下管线的分布情况摸查及定位工作效率低下，则会严重影响事故处理速度，势必会对人民群众的生命财产造成损失，甚至发生人员伤亡的重大安全事故。
目前，地下管线的展现方法仍处于传统纸质图的落后时代，工作人员根据地图信息和周边环境结合自身经验来定位地下管线，指导后期施工。实际使用时，上述传统展现方法存在以下缺点：
第一、定位精度低：由于使用地面参照物对照地图来进行地下管线定位，因而施工人员的经验占主导，只能形成一个粗略的管道走向线，其定位精度严重不足；
第二、定位效率低：由于不能进行高精度的定位，施工人员只能使用尝试性钻探的方法来寻找目标管道，工作量明显加大，效率低下；
第三、安全系数低：纸质地图不能清晰地展现出底线管线所处的环境，在管线较多或者管线之间有交叉重叠现象时，轻者造成“找偏”，延误施工；重者造成“找错”，如遇天然气等特殊管线，并将造成泄漏甚至***等安全事故。
综上，现有的地下管线展现方法技术落后，定位精度偏低，严重制约了地下管线的施工进展。因而，寻找一种快速、清晰、准确地对地下管线进行可视化展现的方法势在必行，使施工人员能在第一时间掌握目标管线的准确位置和所处环境信息，才能规避风险安全，从而实现高效施工。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地下管线平面与横断面一体化展现方法，其操作简便、响应速度快且一体化展示直观、实用价值高，能为城市市政建设以及地下管网规划与施工提供准确有效的工程信息。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、施工位置GPS定位：采用GPS测量装置对当前施工位置进行定位，之后将所述GPS测量装置所测得的当前施工位置的地理位置信息传送至数据处理器；
步骤二、施工区域地下管线电子地图平面展现：通过所述数据处理器，将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现；所述数据处理器与所述显示终端之间以有线或无线方式进行双向通信；
所述地下管线电子地图为预先制作完成且其上标注有各地下管线的地理信息与属性信息的电子地图，所述地下管线电子地图中各地下管线均为直线管线或曲线管线，所述曲线管线为由多条直线管段由前至后连接组成，所述直线管线的地理信息包括管线起始点和管线终止点的地理坐标，所述曲线管线的地理信息包括组成该曲线管线的各条直线管段的管段起始点和管段终止点的地理坐标，所述属性信息包括管线材质、管径、壁厚和埋深信息；
步骤三、横切线获取：所述数据处理器根据位于需进行横断面分析的横断面上的两个参考点的位置信息，自动生成一条横切线；
步骤四、横断面图信息生成：所述数据处理器根据所述地下管线电子地图中各地下管线的地理信息，自动判断出与所述横切线相交的所有地下管线，并相应推算出各相交管线与所述横切线的交点位置；之后，所述数据处理器将各相交管线与所述横切线的交点位置和各相交管线的埋深均传送至所述显示终端；
所述相交管线为与所述横切线相交的地下管线；
步骤五、横断面图展现：所述显示终端根据各相交管线与所述横切线的交点位置和各相交管线的埋深，自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图，并对所生成的横断面图同步进行展现；且对所述横断面图进行展现时，将所述显示终端上所展现的位于所述横切线下方的平面图替换为所述横断面图，从而将平面图与横断面图进行一体化展现。。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤一中将所述GPS测量装置所获得的当前施工位置的地理位置信息传送至数据处理器时，采用数据传输接口、无线通信网络或互联网进行传送；所述GPS测量装置为手持式GPS定位仪、GPS定位天线或CORS***；
采用所述手持式GPS定位仪或所述GPS定位天线对当前施工位置进行定位时，只需将所述手持式GPS定位仪或所述GPS定位天线移至当前施工位置便可自动完成定位；
采用所述CORS***对当前施工位置进行定位时，需先搭建所述CORS***，所述CORS***由GPS固定参考站、数据服务中心、数据传输***、定位导航数据播发***和移动式数据处理终端组成；对所述CORS***进行搭建时，先在施工区域布设一个或多个GPS固定参考站，所述GPS固定参考站为位置固定不动的GPS接收***；所述GPS固定参考站与数据服务中心之间通过数据传输***进行双向通信，且所述数据服务中心与由管线施工人员手持的移动式数据处理终端之间通过定位导航数据播发***进行双向通信，所述移动式数据处理终端的数量为一个或多个且其包括数据处理器以及分别与所述数据处理器相接的参数输入单元和显示单元。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤二中将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现之前，所述数据处理器先基于ArcGIS软件平台获取所述地下管线电子地图。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤二中将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现的同时，所述数据处理器建立所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系；各位置点的展现位置信息为各位置点在所述显示终端所展现平面图上的像素位置数据(xi，yi)，其中xi表示行，yi表示列；各位置点的实际位置地理信息为各位置点所处地面点位置的地理坐标(Bi，Li)，其中Bi为大地纬度，Li为大地经度。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤三中生成所述横切线时，所述数据处理器自动获取两个所述参考点的位置信息；
两个所述参考点的位置信息为通过与所述显示终端相接的参数输入装置预先输入的两个所述参考点的展现位置信息，或者通过所述显示终端的触摸式显示屏预先选取两个所述参考点后所述数据处理器自动获取的两个所述参考点的展现位置信息；
所述参考点的展现位置信息为所述参考点在所述显示终端所展现平面图上的像素位置数据(xj，yj)，其中xj表示行，yj表示列。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤三中所述数据处理器生成所述横切线后，还需将所述横切线展现在所述显示终端所展现的平面图上，并获取所述横切线的左端点和右端点的展现位置信息，所述左端点为所述横切线与所述平面图左侧边线的交点，所述右端点为所述横切线与所述平面图右侧边线的交点，且所述横切线为位于所述左端点与右端点之间的直线段；所述左端点的展现位置信息为所述左端点在所述平面图上的像素位置数据(xp，yp)，其中xp表示行，yp表示列；所述右端点的展现位置信息为所述右端点在所述平面图上的像素位置数据(xq，yq)，其中xq表示行，yq表示列。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤三中所述横切线与所述显示终端上所展现平面图的横向中心线相平行，且yp＝yq；
步骤四中自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图信息时，其自动生成过程如下：
步骤401、相交管线获取：所述数据处理器调用两线段相交判断模块，且按照常规两条线段相交的判断方法，对所述地下管线电子地图中所有地下管线进行相交判断，并根据判断结果对各地下管线进行标注；
对于任一条地下管线来说，当判断得出该管线与所述横切线相交时，所述数据处理器将该管线标注为相交管线，并相应推算出该相交管线与所述横切线的交点的展现位置信息(xk，yk)，其中xk表示行，yk表示列；否则，不对该管线进行任何标注；
步骤402、相交管线在横断面上的位置确定：采用所述数据处理器，对步骤401中判断出的所有相交管线的横断面位置点进行确定；且所述相交管线的横断面位置点为该相交管线在所述横断图面上的布设位置点；
对任一条相交管线的横断面位置点进行确定时，所述数据处理器先结合所述横切线的左端点的展现位置信息(xp，yp)和该相交管线与所述横切线的交点的展现位置信息(xk，yk)，且根据公式s＝xk-xp，计算出该相交管线的横断面位置点与所述显示终端上所展现平面图的左侧边线之间的水平距离s；同时，所述数据处理器再结合该相交管线的埋深L和按照预先设定的缩放比例c，且根据公式h＝c×L，计算出该相交管线的横断面位置点与所述横切线之间的竖直距离h；式中，缩放比例其中hmax为所述显示终端上所展现平面图的底部边线与所述横切线之间的竖直距离，步骤401中判断出的所有相交管线中，埋深最深的相交管线的埋深为Lmax。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤五中将所述横断面图在所述显示终端上进行展现后，所述数据处理器还需根据所有相交管线与所述横切线的交点的展现位置信息，并结合所述显示终端上所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系，换算出所有相交管线与所述横切线的交点的地理坐标，再相应计算出左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离；之后，所述数据处理器结合所有相交管线的埋深，且调用距离标注模块，在步骤五中所展现的所述横断面图上，标注出左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离和各相交管线的埋深。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤402对步骤401中判断出的所有相交管线在所述横断图面上的横断面位置点进行确定之前，所述数据处理器还需将步骤401中判断出的所有相交管线均添加至预先建立的相交管线集内；同时，所述数据处理器还需按照各相交管线的横断面位置点的布设位置，由左至右或由右至左对所述相交管线集内的所有相交管线进行排序；
且步骤402中对任一条相交管线的横断面位置点进行确定时，所述数据处理器计算出该相交管线的横断面位置点与所述显示终端上所展现平面图的左侧边线之间的水平距离s和该相交管线的横断面位置点与所述横切线之间的竖直距离h后，还需结合所述横切线左端点的展现位置信息(xp，yp)，获得该相交管线的横断面位置点的展现位置信息(xm，ym)，其中xm表示行且xm＝s，yk表示列且yk＝yp+h；且步骤五中生成所述横断面图时，所述数据处理器根据所获得的所有相交管线的横断面位置点的展现位置信息，自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图。
上述地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征是：步骤二中将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现时，根据国家标准规范对各类地下管线的配色规定，对所述地下管线电子地图中的所有地下管线进行展现；步骤五中在所述显示终端上所展现的所述横断面图，包括步骤401中判断出的所有相交管线在各自横断面位置点上的横断面结构图；且对各相交管线在其横断面位置点上的横断面结构图进行展示时，根据该相交管线的管径和国家标准规范对各类地下管线的配色规定进行展示。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、操作简便且易于掌握，实现方便。
2、设计合理且易于推广使用，只需人为选取需进行横断面分析的横断面上两个参考点，便可自动进行平面图与横断面图的一体化展示。
3、实用价值高且能真正实现地下管线信息地面化，为城市市政建设、地下管网规划及施工提供准确有效的工程信息。
4、可操作性强，本发明结合GPS的高精度定位，操作简便、响应快速，能在第一时间为施工人员提供准确位置、地下管线横断面图形信息和地下管线属性信息，为其施工开展提供强有力的支持。
5、结合GPS、GIS和计算机图形学进行科学分析计算，能清晰、准确、快速地对地下管线进行平面横断面结合的展示；并且操作简便、准确高效，很好地弥补了现有纸质展示方式的不足，能有效地帮助管线施工人员进行施工前期准备，大大提高施工的效率和安全系数，使城市管线的后期维护工作变得简单而高效，对城市建设有重要意义。
6、一体化展示直观，能对管线埋深与管线间距同步进行清晰展示，并且横断面图与平面图一一对应，施工人员能对施工位置周围环境进行全面、准确掌握。
综上所述，本发明操作简便、一体化展示直观、实用价值高且能真正实现地下管线信息地面化，为城市市政建设、地下管网规划及施工提供准确有效的工程信息。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的展现方法流程框图。
图2为采用本发明所展现的地下管线平面图与横断面图一体化展现示意图。
附图标记说明:
1-1—指北针； 1-2—道沿线； 1-3—绿化带；
1-4—道路； 1-5—地下管线一； 1-6—地下管线二；
1-7—地下管线三； 1-8—地下管线四； 2-1—管线埋深刻度；
2-2—管线间距刻度； 2-3—横断面结构图。
具体实施方式
如图1所示的一种地下管线平面与横断面一体化展现方法，包括以下步骤：
步骤一、施工位置GPS定位：采用GPS测量装置对当前施工位置进行定位，之后将所述GPS测量装置所测得的当前施工位置的地理位置信息传送至数据处理器。
本实施例中，将所述GPS测量装置所获得的当前施工位置的地理位置信息传送至数据处理器时，采用数据传输接口、无线通信网络或互联网进行传送。
所述GPS测量装置所测得的当前施工位置的地理位置信息，为当前施工位置的地理坐标。其中，地理坐标是用经度、纬度表示地面点位置的球面坐标。
实际进行定位时，所述GPS测量装置为手持式GPS定位仪、GPS定位天线或CORS***。本实施例中，所述GPS测量装置为手持式GPS定位仪，并且所述手持式GPS定位仪上设置有电子罗盘。
采用所述手持式GPS定位仪或所述GPS定位天线对当前施工位置进行定位时，只需将所述手持式GPS定位仪或所述GPS定位天线移至当前施工位置便可自动完成定位；
采用所述CORS***对当前施工位置进行定位时，需先搭建所述CORS***，所述CORS***由GPS固定参考站、数据服务中心、数据传输***、定位导航数据播发***和移动式数据处理终端组成；对所述CORS***进行搭建时，先在施工区域布设一个或多个GPS固定参考站，所述GPS固定参考站为位置固定不动的GPS接收***；所述GPS固定参考站与数据服务中心之间通过数据传输***进行双向通信，且所述数据服务中心与由管线施工人员手持的移动式数据处理终端之间通过定位导航数据播发***进行双向通信，所述移动式数据处理终端的数量为一个或多个且其包括数据处理器以及分别与所述数据处理器相接的参数输入单元和显示单元。
步骤二、施工区域地下管线电子地图平面展现：通过所述数据处理器，将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现；所述数据处理器与所述显示终端之间以有线或无线方式进行双向通信。
本实施例中，所述数据处理器接收到所述GPS测量装置所传送的测量信息后，将所接收到的信息同步存储至与其相接的数据存储单元内。
本实施例中，所述显示终端为平板电脑，且所述数据处理器为布设于监控室内的服务器。
所述地下管线电子地图为预先制作完成且其上标注有各地下管线的地理信息与属性信息的电子地图，所述地下管线电子地图中各地下管线均为直线管线或曲线管线，所述曲线管线为由多条直线管段由前至后连接组成，所述直线管线的地理信息包括管线起始点和管线终止点的地理坐标，所述曲线管线的地理信息包括组成该曲线管线的各条直线管段的管段起始点和管段终止点的地理坐标，所述属性信息包括管线材质、管径、壁厚和埋深信息。其中，地理坐标是用经度、纬度表示地面点位置的球面坐标。
本实施例中，步骤二中所述地下管线电子地图中还包括各地下管线周侧的地物信息。
本实施例中，将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现时，根据国家标准规范对各类地下管线的配色规定，对所述地下管线电子地图中的所有地下管线进行展现。
另外，将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现时，所述数据处理器根据步骤一中所述GPS测量装置所传送的当前施工位置的地理位置信息，将所述显示终端上所展现的地下管线电子地图自动缩放至当前施工位置处。
实际使用过程中，步骤一中对当前施工位置进行定位(即对施工人员当前位置进行定位)后，步骤二中对地下管线电子地图进行平面展现时，将步骤一中的定位结果在所展现的地下管线电子地图上进行实时展示，因而不必再寻找地面参照物，能快速准确定位到作业位置。步骤一中进行定位时，可以采用便携设备自带GPS芯片、外部高精度GPS天线或者组建CORS网络进行GPS高精度定位。
本实施例中，将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现之前，所述数据处理器先基于ArcGIS Runtime软件平台获取所述地下管线电子地图。实际对所述地下管线电子地图进行获取时，可以在线获取，也可以通过数据传输设备转存至所述数据处理器，且所获取的电子地图为最新版本的地下管线电子地图。
实际进行平面展现时，所展现的地图方向随真实方向转动，且平面展现的地下管线电子地图上标注有指北针1-1，详见图2。同时，平面展现的地下管线电子地图上除地下管线一1-5、地下管线二1-6、地下管线三1-7和地下管线四1-8外，还包含周侧重要的地物信息，如道沿线1-2、绿化带1-3、道路1-4等，周边环境一目了然。
因而，所述显示终端上展示经过专业处理的地下管线及其周侧的主要地物信息的平面地图，结合步骤一中的GPS定位结果，可自动缩放至施工人员所处位置以及适当比例尺，地图方向与真实方向一致，并可随所述显示终端的转向进行随动转向，管线位置清晰明了，施工人员可将地图与现实环境准确对应。同时，所展现的平面地图使用国家标准规范进行各类管线的配色，专业人员通过颜色即可直观判断管线种类，并且地图中加入道路、道沿线、各类检修井等要素，辅助管线的展示，施工人员对照地图与实地情况，可快速确定要定位的地下管线大概位置，合理选择施工中开挖等操作的位置，避开重要建筑物或障碍物，为施工提供便利，进一步缩短施工准备时间。
同时，步骤二中将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现的同时，所述数据处理器建立所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系；各位置点的展现位置信息为各位置点在所述显示终端所展现平面图上的像素位置数据(xi，yi)，其中xi表示行，yi表示列；各位置点的实际位置地理信息为各位置点所处地面点位置的地理坐标(Bi，Li)，其中Bi为大地纬度，Li为大地经度。
本实施例中，由于所展现的地下管线电子地图是采用ArcGIS软件平台制作出来的电子地图，因而实际进行平面展现时，所述数据处理器能自动同步获取所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系。
步骤三、横切线获取：所述数据处理器根据位于需进行横断面分析的横断面上的两个参考点的位置信息，自动生成一条横切线3。
本实施例中，生成所述横切线3时，所述数据处理器自动获取两个所述参考点的位置信息。
两个所述参考点的位置信息为通过与所述显示终端相接的参数输入装置预先输入的两个所述参考点的展现位置信息，或者通过所述显示终端的触摸式显示屏预先选取两个所述参考点后所述数据处理器自动获取的两个所述参考点的展现位置信息。
所述参考点的展现位置信息为所述参考点在所述显示终端所展现平面图上的像素位置数据(xj，yj)，其中xj表示行，yj表示列。
也就是说，实际使用时，需人为先根据需进行横断面分析的横断面位置选取两个所述参考点，之后所述数据处理器根据两个所述参考点的地理位置信息自动生成一条横切线3，并自动记录所述横切线3的直线方程；两个所述参考点均位于所述横切线3上。所选取的两个所述参考点均位于所述显示终端上所展现的平面图与所述横断面之间的交界处。也就是说，两个所述参考点为位于所述显示终端屏幕上所显示平面图与所述横断面之间交界处的两个固定点，所述数据处理器根据两个固定点的坐标信息自动生成一条横切线3，以此作为横断面图的切线，横断面图即是该横切线3沿竖直方向切割地下管线形成的横断面。
实际使用时，也可以采用实际位置选取法对两个所述参考点进行选取，具体选取过程如下：人为先在施工区域中需进行横断面分析的横断面位置选取两个GPS测量点，再采用所述GPS测量装置对两个所述GPS测量点进行定位，并将所测得的两个所述GPS测量点的地理坐标均传送至所述数据处理器；所述数据处理器再根据两个所述参考点的地理坐标，在所述显示终端上所展现的平面图上查找到与两个所述GPS测量点相对应的两个所述参考点，并相应获取两个所述参考点的展现位置信息。
本实施例中，所述数据处理器生成所述横切线3后，还需将所述横切线3展现在所述显示终端所展现的平面图上，并获取所述横切线3的左端点和右端点的展现位置信息，所述左端点为所述横切线3与所述平面图左侧边线的交点，所述右端点为所述横切线3与所述平面图右侧边线的交点，且所述横切线3为位于所述左端点与右端点之间的直线段。所述左端点的展现位置信息为所述左端点在所述平面图上的像素位置数据(xp，yp)，其中xp表示行，yp表示列；所述右端点的展现位置信息为所述右端点在所述平面图上的像素位置数据(xq，yq)，其中xq表示行，yq表示列。
其中，所述平面图右侧边线为所述显示终端的显示屏幕的右侧边线，且所述平面图左侧边线为所述显示终端的显示屏幕的左侧边线。
本实施例中，所述数据处理器获取所述横切线3的左端点和右端点的展现位置信息后，将所获取的左端点和右端点的展现位置信息同步存储至所述数据存储单元内。
本实施例中，步骤三中所述横切线3与所述显示终端上所展现平面图的横向中心线相平行，且yp＝yq。
步骤四、横断面图信息生成：所述数据处理器根据所述地下管线电子地图中各地下管线的地理信息，自动判断出与所述横切线3相交的所有地下管线，并相应推算出各相交管线与所述横切线3的交点位置；之后，所述数据处理器将各相交管线与所述横切线3的交点位置和各相交管线的埋深均传送至所述显示终端。
所述相交管线为与所述横切线3相交的地下管线。
实际对所述横断面图进行生成时，根据步骤三中生成的横切线3(具体是横切线3的直线方程)，使用GIS(地理信息***，即GeographicInformation System)的空间分析计算方法，得到与所述横切线3相交且需进行断面显示的地下管线(即所述相交管线)的位置和属性信息，即获得用于绘制断面图的各项数据，并同步存储至所述数据存储单元内。
本实施例中，步骤四中所述数据处理器根据所述地下管线电子地图中各地下管线的地理信息，且结合所述横切线3的直线方程，自动判断出与所述横切线3相交的所有地下管线时，按照常规两条线段相交的判断方法进行判断；并根据常规两条相交线段交点的计算方法，推算出各相交管线与所述横切线3的交点位置。
本实施例中，步骤四中自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图信息时，其自动生成过程如下：
步骤401、相交管线获取：所述数据处理器调用两线段相交判断模块，且按照常规两条线段相交的判断方法，对所述地下管线电子地图中所有地下管线进行相交判断，并根据判断结果对各地下管线进行标注。
按照常规两条线段相交的判断方法进行相交判断时，具体是用两个相交直线段的直线方程式组成二元一次方程组后，判断该方程组是否有解，并判断所求出的解是否在两个相交直线段上。
对于任一条地下管线来说，当判断得出该管线与所述横切线3相交时，所述数据处理器将该管线标注为相交管线，并相应推算出该相交管线与所述横切线3的交点的展现位置信息(xk，yk)，其中xk表示行，yk表示列；否则，不对该管线进行任何标注。
本实施例中，对各相交管线与所述横切线3的交点的展现位置信息(xk，yk)进行推算时，根据两个相交直线段的交点坐标计算方式进行推算，具体是可用两个相交直线段的直线方程式组成二元一次方程组后进行求解。
本实施例中，步骤401中判断出所有相交管线后，所述数据处理器还需对与所述横切线3重合的相交管线进行删除。
另外，还需对步骤401中判断出的所有相交管线进行筛选，将与所述横切线3之间夹角小于阈值(取1°～5°)的地下管线去除，因为对于与所述横切线3之间夹角小于阈值的地下管线进行横断面分析时，可能会造成该地线管线的横切面是一个长轴远远大于短轴的椭圆，在进行断面展示时不能正确进行绘制。也就是说，所述数据处理器还需对与所述横切线3之间夹角小于阈值的相交管线进行删除。
实际对各相交管线与所述横切线3之间夹角进行分析时，先根据各相交管线的斜率计算出各相交管线的倾角，再根据所述横切线3的斜率计算出其倾角，之后将相交管线的倾角与横切线3的倾角作差后，便可得出各相交管线与所述横切线3之间的夹角。
本实施例中，步骤401中对所述地下管线电子地图中各地下管线进行相交判断过程中，对所述直线管线进行相交判断时，所述数据处理器先根据该管线的地理信息以及所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系，推算出该管线的起始点和终止点的展现位置信息；之后，结合所述横切线3的左端点和右端点的展现位置信息，且按照常规两条线段相交的判断方法进行判断：当判断得出该管线与所述横切线3相交时，将该管线标注为相交管线，并相应推算出该管线与所述横切线3的交点的展现位置信息(xk，yk)；否则，不对该管线进行任何标注。
对所述曲线管线进行相交判断时，所述数据处理器对组成该曲线管线的各条直线管段分别进行相交判断，且组成该曲线管线的所有直线管段的相交判断方法均相同；对于任一条直线管段进行相交判断时，所述数据处理器先根据被判断管段的地理信息以及所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系，推算出被判断管段的管段起始点和管段终止点的展现位置信息；之后，结合所述横切线3的左端点和右端点的展现位置信息，且按照常规两条线段相交的判断方法进行判断：当判断得出被判断管段与所述横切线3相交时，将被判断管段所处的曲线管线标注为相交管线，并相应推算出被判断管段与所述横切线3的交点的展现位置信息(xk，yk)，且被判断管段与所述横切线3的交点为被判断管段所处曲线管线与所述横切线3的交点；否则，不对被判断管线所处的曲线管线进行任何标注。
另外，步骤401中对所述地下管线电子地图中各地下管线进行相交判断时，按照各地下管线的地理信息存储位置的先后顺序，由先至后对各地下管线进行相交判断。
步骤402、相交管线在横断面上的位置确定：采用所述数据处理器，对步骤401中判断出的所有相交管线的横断面位置点进行确定；且所述相交管线的横断面位置点为该相交管线在所述横断图面上的布设位置点。
对任一条相交管线的横断面位置点进行确定时，所述数据处理器先结合所述横切线3的左端点的展现位置信息(xp，yp)和该相交管线与所述横切线3的交点的展现位置信息(xk，yk)，且根据公式s＝xk-xp，计算出该相交管线的横断面位置点与所述显示终端上所展现平面图的左侧边线之间的水平距离s；同时，所述数据处理器再结合该相交管线的埋深L和按照预先设定的缩放比例c，且根据公式h＝c×L，计算出该相交管线的横断面位置点与所述横切线3之间的竖直距离h；式中，缩放比例其中hmax为所述显示终端上所展现平面图的底部边线与所述横切线3之间的竖直距离，步骤401中判断出的所有相交管线中，埋深最深的相交管线的埋深为Lmax。
实际操作过程中，缩放比例c也可根据实际需要进行调整。
例如，将上下相邻两根地下管线之间相距较近，即二者的埋深较接近，如当上下相邻两根地下管线的埋深之差小于其中任一根地下管线的管径，为避免显示时上下相邻两根地下管线重叠，则应该该部分的缩放比例c适当放大。
本实施例中，对步骤401中判断出的所有相交管线的横断面位置点进行确定时，无需对删除的相交管线的横断面位置点进行确定。
同时，对各相交管线的横断面位置点进行确定时，需将各相交管线的横断面位置点均统一到同一个坐标系中，即统一到所述显示终端的显示屏幕所处的坐标系中。具体来说，在所述显示终端显示屏幕的水平方向上，将各相交管线的横断面位置点(即各相交管线所述横断面的交点)标准化到所述横切线3的左端点和右端点之间；在所述显示终端显示屏幕的竖直方向上，将各相交管线的埋深标准化到Lmin与Lmax的差值范围之内，并在该差值范围的上下分别加入一定间隙(也就是说，使得显示屏幕能对所有相交管线的横断面位置点进行显示)，其中Lmin为步骤401中判断出的所有相交管线中埋深最浅的相交管线的埋深，Lmax为步骤401中判断出的所有相交管线中埋深最深的相交管线的埋深。
本实施例中，步骤402对步骤401中判断出的所有相交管线在所述横断图面上的横断面位置点进行确定之前，所述数据处理器还需将步骤401中判断出的所有相交管线均添加至预先建立的相交管线集内；同时，所述数据处理器还需按照各相交管线的横断面位置点的布设位置，由左至右或由右至左对所述相交管线集内的所有相交管线进行排序。
综上，步骤四中生成横断面图信息时，主要包括以下步骤：第一步，以所述横切线3为要素，对所有的地下管线要素进行选择，获取到所有与横切线3相交的地下管线，即地下管线获取且将所获取的地下管线均添加至相交管线集内；第二步，对相交管线集的相交管线进行筛选，将与所述横切线3重合以及与所述横切线3间夹角小于阈值的相交管线去除；第三步，对相交管线集的剩余相交管线进行排序，按从左到右或者从右到左的顺序进行排序；第四步，按照第三步所排顺序，分别计算出所述相交管线集内和相交管线与所述横切线3的交点，并计算出各交点到所述横切线3的左端点的距离；第五步，水平方向上将每个相交管线与横切线3的交点标准化到横切线3的左右两个端点距离内；竖直方向上，将管线埋深标准化到最小和最大埋深的两个相交管线的埋深差值之内，并在上下分别加入一定间隙；第六步，按照第三步所排顺序，将各相交管线的颜色、管径等属性数据，以及计算出的绘制断面图的数据(具体指地面位置点确定的数据，包括各相交管线的横断面位置点与所述显示终端上所展现平面图的左侧边线之间的水平距离s和各相交管线的横断面位置点与所述横切线3之间的竖直距离h)进行组装，便于展示时直接调用。
步骤五、横断面图展现：横断面图展现：所述显示终端根据各相交管线与所述横切线3的交点位置和各相交管线的埋深，自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图，并对所生成的横断面图同步进行展现；且对所述横断面图进行展现时，将所述显示终端上所展现的位于所述横切线3下方的平面图替换为所述横断面图，从而将平面图与横断面图进行一体化展现。
本实施例中，步骤402中对任一条相交管线的横断面位置点进行确定时，所述数据处理器计算出该相交管线的横断面位置点与所述显示终端上所展现平面图的左侧边线之间的水平距离s和该相交管线的横断面位置点与所述横切线3之间的竖直距离h后，还需结合所述横切线3左端点的展现位置信息(xp，yp)，获得该相交管线的横断面位置点的展现位置信息(xm，ym)，其中xm表示行且xm＝s，yk表示列且yk＝yp+h。且步骤五中生成所述横断面图时，所述数据处理器根据所获得的所有相交管线的横断面位置点的展现位置信息，自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图。
最后，根据当前地下管线电子地图中的管线分布，动态地展示出管线的横断面图。结合图2，所述显示终端上所展现的平面图与横断面图中的管线位置一一对应，颜色、管径等信息与现实情况相符，绘制的管径是按现实管径进行比例缩放，真实展示出不同管线之间的管径关系。
本实施例中，步骤五中将所述横断面图在所述显示终端上进行展现后，所述数据处理器还需根据所有相交管线与所述横切线3的交点的展现位置信息，并结合所述显示终端上所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系，换算出所有相交管线与所述横切线3的交点的地理坐标，再相应计算出左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离(具体是根据所有相交管线与所述横切线3的交点的地理坐标中的大地纬度之差)；之后，所述数据处理器结合所有相交管线的埋深，且调用距离标注模块，在步骤五中所展现的所述横断面图上，标注出左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离和各相交管线的埋深。
实际计算时，左右相邻两个所述相交管线与所述横切线3的交点的地理坐标中的大地纬度之差，便为左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离。
也就是说，所述数据处理器还需在所展现的横断面图上设置管线埋深刻度2-1(其上各相交管线的实际埋深)和管线间距刻度2-2(其上标有左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离)。本实施例中，各相交管线的实际埋深均标注在所述横断面图的左侧，且左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离均标注在所述横断面图的底部，也就是说，管线埋深刻度2-1布设于所述横断面图的左侧，管线间距刻度2-2布设在所述横断面图的底部。
其中，左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离，即为所述横断面图中左右相邻两个所述横断面位置点之间的实际水平距离。因而，所述横断面图上还对相邻相交管线之间的水平和竖直方向距离进行直观标示，具体是在横断面图显示区域的左侧标示管线埋深刻度2-1，在横断面图显示区域的底部标示管线间距刻度2-2。
本实施例中，步骤五中在所述显示终端上所展现的所述横断面图，包括步骤401中判断出的所有相交管线在各自横断面位置点上的横断面结构图2-3；且对各相交管线在其横断面位置点上的横断面结构图2-3进行展示时，根据该相交管线的管径和国家标准规范对各类地下管线的配色规定进行展示。
同时，所述数据处理器还需在各相交管线的横断面结构图2-3正下方对其埋深进行标注。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、施工位置GPS定位：采用GPS测量装置对当前施工位置进行定位，之后将所述GPS测量装置所测得的当前施工位置的地理位置信息传送至数据处理器；
步骤二、施工区域地下管线电子地图平面展现：通过所述数据处理器，将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现；所述数据处理器与所述显示终端之间以有线或无线方式进行双向通信；
所述地下管线电子地图为预先制作完成且其上标注有各地下管线的地理信息与属性信息的电子地图，所述地下管线电子地图中各地下管线均为直线管线或曲线管线，所述曲线管线为由多条直线管段由前至后连接组成，所述直线管线的地理信息包括管线起始点和管线终止点的地理坐标，所述曲线管线的地理信息包括组成该曲线管线的各条直线管段的管段起始点和管段终止点的地理坐标，所述属性信息包括管线材质、管径、壁厚和埋深信息；
步骤三、横切线获取：所述数据处理器根据位于需进行横断面分析的横断面上的两个参考点的位置信息，自动生成一条横切线(3)；
步骤四、横断面图信息生成：所述数据处理器根据所述地下管线电子地图中各地下管线的地理信息，自动判断出与所述横切线(3)相交的所有地下管线，并相应推算出各相交管线与所述横切线(3)的交点位置；之后，所述数据处理器将各相交管线与所述横切线(3)的交点位置和各相交管线的埋深均传送至所述显示终端；
所述相交管线为与所述横切线(3)相交的地下管线；
步骤五、横断面图展现：所述显示终端根据各相交管线与所述横切线(3)的交点位置和各相交管线的埋深，自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图，并对所生成的横断面图同步进行展现；且对所述横断面图进行展现时，将所述显示终端上所展现的位于所述横切线(3)下方的平面图替换为所述横断面图，从而将平面图与横断面图进行一体化展现。
2.按照权利要求1所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤一中将所述GPS测量装置所获得的当前施工位置的地理位置信息传送至数据处理器时，采用数据传输接口、无线通信网络或互联网进行传送；所述GPS测量装置为手持式GPS定位仪、GPS定位天线或CORS***；
采用所述手持式GPS定位仪或所述GPS定位天线对当前施工位置进行定位时，只需将所述手持式GPS定位仪或所述GPS定位天线移至当前施工位置便可自动完成定位；
采用所述CORS***对当前施工位置进行定位时，需先搭建所述CORS***，所述CORS***由GPS固定参考站、数据服务中心、数据传输***、定位导航数据播发***和移动式数据处理终端组成；对所述CORS***进行搭建时，先在施工区域布设一个或多个GPS固定参考站，所述GPS固定参考站为位置固定不动的GPS接收***；所述GPS固定参考站与数据服务中心之间通过数据传输***进行双向通信，且所述数据服务中心与由管线施工人员手持的移动式数据处理终端之间通过定位导航数据播发***进行双向通信，所述移动式数据处理终端的数量为一个或多个且其包括数据处理器以及分别与所述数据处理器相接的参数输入单元和显示单元。
3.按照权利要求1或2所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤二中将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现之前，所述数据处理器先基于ArcGIS软件平台获取所述地下管线电子地图。
4.按照权利要求1或2所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤二中将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现的同时，所述数据处理器建立所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系；各位置点的展现位置信息为各位置点在所述显示终端所展现平面图上的像素位置数据(xi，yi)，其中xi表示行，yi表示列；各位置点的实际位置地理信息为各位置点所处地面点位置的地理坐标(Bi，Li)，其中Bi为大地纬度，Li为大地经度。
5.按照权利要求4所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤三中生成所述横切线(3)时，所述数据处理器自动获取两个所述参考点的位置信息；
两个所述参考点的位置信息为通过与所述显示终端相接的参数输入装置预先输入的两个所述参考点的展现位置信息，或者通过所述显示终端的触摸式显示屏预先选取两个所述参考点后所述数据处理器自动获取的两个所述参考点的展现位置信息；
所述参考点的展现位置信息为所述参考点在所述显示终端所展现平面图上的像素位置数据(xj，yj)，其中xj表示行，yj表示列。
6.按照权利要求4所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤三中所述数据处理器生成所述横切线(3)后，还需将所述横切线(3)展现在所述显示终端所展现的平面图上，并获取所述横切线(3)的左端点和右端点的展现位置信息，所述左端点为所述横切线(3)与所述平面图左侧边线的交点，所述右端点为所述横切线(3)与所述平面图右侧边线的交点，且所述横切线(3)为位于所述左端点与右端点之间的直线段；所述左端点的展现位置信息为所述左端点在所述平面图上的像素位置数据(xp，yp)，其中xp表示行，yp表示列；所述右端点的展现位置信息为所述右端点在所述平面图上的像素位置数据(xq，yq)，其中xq表示行，yq表示列。
7.按照权利要求6所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤三中所述横切线(3)与所述显示终端上所展现平面图的横向中心线相平行，且yp＝yq；
步骤四中自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图信息时，其自动生成过程如下：
步骤401、相交管线获取：所述数据处理器调用两线段相交判断模块，且按照常规两条线段相交的判断方法，对所述地下管线电子地图中所有地下管线进行相交判断，并根据判断结果对各地下管线进行标注；
对于任一条地下管线来说，当判断得出该管线与所述横切线(3)相交时，所述数据处理器将该管线标注为相交管线，并相应推算出该相交管线与所述横切线(3)的交点的展现位置信息(xk，yk)，其中xk表示行，yk表示列；否则，不对该管线进行任何标注；
步骤402、相交管线在横断面上的位置确定：采用所述数据处理器，对步骤401中判断出的所有相交管线的横断面位置点进行确定；且所述相交管线的横断面位置点为该相交管线在所述横断图面上的布设位置点；
对任一条相交管线的横断面位置点进行确定时，所述数据处理器先结合所述横切线(3)的左端点的展现位置信息(xp，yp)和该相交管线与所述横切线(3)的交点的展现位置信息(xk，yk)，且根据公式s＝xk-xp，计算出该相交管线的横断面位置点与所述显示终端上所展现平面图的左侧边线之间的水平距离s；同时，所述数据处理器再结合该相交管线的埋深L和按照预先设定的缩放比例c，且根据公式h＝c×L，计算出该相交管线的横断面位置点与所述横切线(3)之间的竖直距离h；式中，缩放比例 其中hmax为所述显示终端上所展现平面图的底部边线与所述横切线(3)之间的竖直距离，步骤401中判断出的所有相交管线中，埋深最深的相交管线的埋深为Lmax。
8.按照权利要求7所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤五中将所述横断面图在所述显示终端上进行展现后，所述数据处理器还需根据所有相交管线与所述横切线(3)的交点的展现位置信息，并结合所述显示终端上所展现平面地图上各位置点的展现位置信息与实际位置地理信息之间的映射关系，换算出所有相交管线与所述横切线(3)的交点的地理坐标，再相应计算出左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离；之后，所述数据处理器结合所有相交管线的埋深，且调用距离标注模块，在步骤五中所展现的所述横断面图上，标注出左右相邻两个所述相交管线之间的实际水平距离和各相交管线的埋深。
9.按照权利要求7所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤402对步骤401中判断出的所有相交管线在所述横断图面上的横断面位置点进行确定之前，所述数据处理器还需将步骤401中判断出的所有相交管线均添加至预先建立的相交管线集内；同时，所述数据处理器还需按照各相交管线的横断面位置点的布设位置，由左至右或由右至左对所述相交管线集内的所有相交管线进行排序；
且步骤402中对任一条相交管线的横断面位置点进行确定时，所述数据处理器计算出该相交管线的横断面位置点与所述显示终端上所展现平面图的左侧边线之间的水平距离s和该相交管线的横断面位置点与所述横切线(3)之间的竖直距离h后，还需结合所述横切线(3)左端点的展现位置信息(xp，yp)，获得该相交管线的横断面位置点的展现位置信息(xm，ym)，其中xm表示行且xm＝s，yk表示列且yk＝yp+h；且步骤五中生成所述横断面图时，所述数据处理器根据所获得的所有相交管线的横断面位置点的展现位置信息，自动生成所述地下管线电子地图在横断面处的横断面图。
10.按照权利要求7所述的地下管线平面与横断面一体化展现方法，其特征在于：步骤二中将当前施工位置所处施工区域的地下管线电子地图在显示终端上进行平面展现时，根据国家标准规范对各类地下管线的配色规定，对所述地下管线电子地图中的所有地下管线进行展现；步骤五中在所述显示终端上所展现的所述横断面图，包括步骤401中判断出的所有相交管线在各自横断面位置点上的横断面结构图(2-3)；且对各相交管线在其横断面位置点上的横断面结构图(2-3)进行展示时，根据该相交管线的管径和国家标准规范对各类地下管线的配色规定进行展示。
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