CN105701264A - 一种地下管网的自动构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下管网的自动构建方法，涉及在显示屏上展示虚拟现实技术，包括如下步骤：基础数据处理；自动构建管网数据；数据优化；属性挂接。本发明的优点：通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，更新实现多源数据有效整合及各种规模的三维管网的高效创建，提高城市地下管网规划的科学性、安全性。通过自动构建三维管网模型，节省了大量的人力和时间、提高了工作效率，解决了目前管网模型展示方式单一、展示只侧重单一要素的问题。

Description

一种地下管网的自动构建方法

技术领域

本发明涉及在显示屏上展示虚拟现实技术，特别涉及通过对地下管网的分布情况进行模拟，实现地下空间中对管网进行自动构建为三维模型的一种地下管网的自动构建方法。

背景技术

城市地下空间是一个巨大而丰富的空间资源，城市地下空间可开发的资源量为可供开发的面积、合理开发深度与适当的可利用系数之积。《中国地下空间行业发展前景与投资战略规划分析前瞻》显示，2012年我国城市建设用地总面积为32.28万公顷，按照40%的可开发系数和30米的开发深度计算，可供合理开发的地下空间资源量就达到3873.60亿立方米。这是一笔很可观而又丰富的资源，若得到合理开发，那么将对扩大城市空间、实现城市集约化发展具有重要的意义。

随着我国一线城市地下空间的开发利用，地下浅层部分将会利用完毕，随着深层开挖技术和装备的逐步完善，为了综合利用地下空间资源，地下空间开发将逐步向深层发展。在地下空间深层化的同时，各空间层面分化趋势越来越强。这种分层面的地下空间，以人及为其服务的功能区为中心，人、车分流，市政管线、污水和垃圾的处理分置于不同的层次，各种地下交通也分层设置，以减少相互干扰，保证了地下空间利用的充分性和完整性。

开发地下空间是21世纪结构工程的重要发展趋势。就目前而言，开发城市地下空间可应用于：

1、交通设施：城市地下通道、城市地铁、隧道；

2、商业设施：地下商城、水下游乐馆；

3、市政公益管线设施：提高城市道路利用、保护地下设施稳定运转、为以后添加设施提供预留空间；

4、城市综合防灾建设：人民防空、抵御自然灾害等。

由此可见地下空间的利用对改善地面环境起着重要作用。在发展地下交通、降低城市大气污染的同时，还应提倡建设城市地下市政管线公用隧道，将自来水、排污管、供热管、电缆和通信线路纳入其中，可缩短路线长度达30%，还易于检查和修理，不影响地面土地的使用。有条件的城市还可发展地下垃圾处理***，消除垃圾“围城”现象。

随着社会的发展和当前城市化水平的不断提高，基础建设发展迅猛，地下管网体系越来越大，管理的复杂程度也在逐年增加。地下管网也在原有基础上发生着变化：除原来的给排水网、电网、热力网、通讯线路外，增加了天然气管网、互联网等，地下管网变得越来越复杂；旧管网的更新，新管网的设计规划，这些都需要完善、详细的地下管网的各种信息；已形成的大量管网资料需要及时处理；而传统的手工制图，靠人工记忆的管理和人工统计、分析的手工管理方式效率低下，则很难适应这种快速发展的海量数据的要求，造成大量浪费并阻碍了维护效率和服务水平的进一步提高。而且由于基础建设的猛增，缺乏对地下管网的有效管理，形成了“城市管网的拉链现在”，造成了重复建设和资源浪费。在施工中，由于不了解地下管网的情况，盲目开工，造成燃气泄漏、挖断水管、通讯中断等破坏地下管网的事件时有发生，使经济建设和居民生活受到严重影响，并埋下不安全的隐患，因此加强对地下管网的三维构建技术十分重要。

但是，现有的管网三维显示主要通过对管网和管网附属设施进行三维符号化，使之更加直观地显示管网的连接和交叉情况。通过三维建模软件进行管网的三维建模，这种建模方法首先需要计算机辅助设计软件中导入管网实体的中心轴线，然后运用人机交互技术在三维软件中的点和线的三维渲染方法对管线生成三维模型，并对管线接口处做相应的处理，这种方式的不足之处在于管线要素的精确定位不强，需要花费大量的人工干预，建模速度较慢。不能方便查询管线要素的空间信息和属性信息。

同时，由于管网数据的来源不同、采集的方式不同、不同尺度、不同语义、不同数据质量、不同格式、不同坐标带来的影响，现有研究往往注重于数据格式的转换。因此，缺乏对地下管网统一的表示模型，难以通过数据转换得到完整的信息。在对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，实时更新实现多源数据有效整合及各种规模的地下空间的三维管网场景的高效创建仍然是当前国际本领域的前沿课题和研究的重点。

发明内容

本发明实施例提供一种地下管网的自动构建方法，本发明可以通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，实时更新实现多源数据有效整合及各种规模的地下空间的三维管网场景的高效创建；通过对管点、管线的分布情况进行模拟，构建出地下管网三维模型，提高城市地下管网规划的科学性、安全性。解决了目前三维管网模型展示方式单一、地下管网模型展示只侧重单一要素的问题，提升了地下多条不同属性的管网体***一展示、管理和分析水平。为城市建设尤其是对未来智慧城市搭建中的地下空间信息中的地下管网体系的获取和构建方案上起到了重要的辅助作用。在城市建设的快速发展，带动了城市地下空间资源的大规模开发。推进了城市定向、有序的发展，并推进了城市空间的立体开发和利用；充分开发利用地下管网资源的防护潜能，对提高城市综合防灾抗毁能力起到了一定辅助作用。

本发明实施例提供一种地下管网的自动构建方法，包括如下步骤：

基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建进行人机交互检查；

数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

属性挂接：将各类管线、管点的编号、各类属性信息挂接到管网三维模型上。

一种地下管网的自动构建方法，本方法还可设有数据转换步骤，其中:

所述数据转换：通过对各平台间各类数据进行转换，符合各个平台进行数据导入，达到三维地下管网模型的应用。

一种地下管网的自动构建方法，需要统一化处理的属性信息包括：物探点号、管道编号、坐标、起止编号、埋深、孔径、附属信息。其中管网包括管线、管点、管井、探测点、管件。

一种地下管网的自动构建方法，所述基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

所述基础数据处理的具体步骤为：

数据统一处理：将不同存储形式的管网数据进行统一存储形式处理；

排序、编号：将统一存储形式化的管网数据中的地层数据按照深度进行排序，并根据统一的编码规则对管网数据进行编号；

信息审核：通过计算机和人为检查两种方式对异常信息和错误信息进行处理；

数据存储：将处理后的管网数据按照不同类别分别存储到数据库中；

数据调取：从数据库中调取关键管网数据。

一种地下管网的自动构建方法，所述基础数据处理步骤还可设有持续数据处理和数据库完善子步骤，其中:

持续数据处理：将持续收集的数据信息进行统一格式化处理并进行编号；

数据库完善：将更新的数据信息存储到数据库中并与原有数据相融合，完善数据库信息。

一种地下管网的自动构建方法，所述自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建；

所述自动构建管网数据的具体步骤为：

管点二维数据抽取：对处理后的二维管点数据进行抽取，期中抽取信息可为管点的坐标信息、管点埋深、物探编号、特征信息；

自动构建管点三维模型特殊符号：通过统一化处理的属性信息中的特征信息、坐标信息和埋深，判定其管点的特征种类、确定管点在平面空间中的位置和确定该管点在三维空间中的位置，构建特征管点三维模型特殊符号，并依据物探点编号，对相应管点进行命名，命名与物探编号一致；

自动赋予管点属性、空间信息：通过统一化处理的属性信息中的物探编号进行管点三维模型符号的识别，将其与二维管线进行匹配，将相对应的二维管线属性信息复制到管点三维模型符号上，自动赋予管点属性信息、空间信息；

自动构建管线：根据统一化处理的属性信息中的管线内管道编号字段与物探点号字段进行匹配，通过管点的空间位置确定管线的连接点位，并通过管线孔径信息确定管线的直径大小，建立面片，生成管线数据；

自动赋予管线属性、空间信息：通过管道编号赋予相应管道名称，通过管道编号与二维管线属性数据进行调用，判定其管线类型，自动赋予管线颜色贴图、管线属性信息、管线要素的空间信息；

自动构建管网：将生成的三维管点与管线进行合并，构建成地下三维管网模型。

一种地下管网的自动构建方法，所述数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

所述数据优化的具体步骤为：

建立三维管点模型数据库：根据管点类型建立管点精细模型库，在管点精细模型库中设有各个管点特征种类代号，且每个特征种类代号与管点特征信息相互对应；

自动进行匹配替换、复制属性信息：通过管点三维模型管点特征种类代号进行种类识别，与三维管点模型数据库进行匹配挂接，调用模型库内精细管点模型数据，按照管点三维模型特殊符号的空间位置进行替换，并复制属性信息，将原符号模型进行删除；

自动检测管线间的冲突情况：自动检测管线三维模型间的穿插与冲突问题，通过平面确定其管线交叉点，在根据各类管线的高程、管径大小判定是否有碰撞冲突或穿插，并对穿插位置做唯一识别标记；

自动修改管线间的避让与穿插：对穿插及冲突点位，根据冲突的管线类型，对管线三维模型进行编辑，在冲突点位对需要绕管的管线，进行编辑，添加模型切线，根据两个管径之和进行外扩，确定避让范围，添加切线，对管线进行弯曲，进行避让与绕管的处理。

一种地下管网的自动构建方法，该方法可应用3dsmax、maya、cad、sketch中的软件进行地下管网的自动构建。

一种地下管网的自动构建方法，该方法可通过多种数据格式的转换，支持多种管线应用***、GIS平台。

一种地下管网的自动构建方法，该方法中所述管点精细模型库中管点特征种类代号可包括探测点、直通点、变化点、弯头、三通、四通、五通、电信方井、供电井、直通单井、直通井、三通井、四通井、接头井、转角井、路灯井、输配水井、阀门井、水表井、天燃气井、单阀门井、双管井、三通阀门井、雨污水井、甲型井、丙丁戊型井、直交井、斜交井、转角井、中水井、阀门井、水表井、热力井。

由此可见：

本发明实施例中的地下管网的自动构建方法可以满足：通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，更新实现多源数据有效整合及各种规模的三维管网的高效创建，提高城市地下管网规划的科学性、安全性。通过自动构建三维管网模型，节省了大量的人力和时间、提高了工作效率，解决了目前管网模型展示方式单一、展示只侧重单一要素的问题，提升了地下管网统一展示、管理和分析水平，实现了多平台数据一体化；为三维管网模型浏览带来了全新的体验，促进了逼真、精细建模的效果。通过对三维管线加载要素信息，方便查询管线要素的空间信息和属性信息，提升了地下多条不同属性的管网体***一展示、管理和分析水平。为城市建设尤其是对未来智慧城市搭建中的地下管网空间信息的获取和构建方案上起到了重要的依据和在城市建设的快速发展带动了城市地下空间资源的大规模开发利用。推进了城市定向、有序的发展，并推进了城市空间的立体开发；充分开发利用地下空间资源的防护潜能，提高了城市综合防灾抗毁能力起到了一定辅助作用。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的地下管网的自动构建方法的流程示意图；

图2为本发明实施例2提供的地下管网的自动构建方法的流程示意图；

图3为本发明提供的地下管网的自动构建方法中基础数据处理表现形式之一的流程示意图；

图4为本发明提供的地下管网的自动构建方法中基础数据处理表现形式之一的流程示意图；

图5为本发明实施例中提供的地下管网的自动构建方法中自动构建管网数据的流程示意图；

图6为本发明实施例中提供的地下管网的自动构建方法中数据优化的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

图1为本实施例提供的地下管网的自动构建方法的流程示意图，如图所示，该方法如下步骤：

基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建进行人机交互检查；

数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

属性挂接：将各类管线、管点的编号、各类属性信息挂接到管网三维模型上。

具体实施例中所述需要统一化处理的属性信息包括：特征信息、物探点号、管道编号、坐标信息、起止编号、埋深、孔径、附属信息；其中管网包括管线、管点、管井、探测点、管件。

如图3所示的：一种地下管网的自动构建方法，所述基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

所述基础数据处理的具体步骤为：

数据统一处理：将不同存储形式的管网数据进行统一存储形式处理；

排序、编号：将统一存储形式化的管网数据中的地层数据按照深度进行排序，并根据统一的编码规则对管网数据进行编号；

信息审核：通过计算机和人为检查两种方式对异常信息和错误信息进行处理；

数据存储：将处理后的管网数据按照不同类别分别存储到数据库中；

数据调取：从数据库中调取关键管网数据。

如图5所示的：一种地下管网的自动构建方法，所述自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建；

所述自动构建管网数据的具体步骤为：

管点二维数据抽取：对处理后的二维管点数据进行抽取，期中抽取信息可为管点的坐标信息、管点埋深、物探编号、特征信息；

自动构建管点三维模型特殊符号：通过统一化处理的属性信息中的特征信息、坐标信息和埋深，判定其管点的特征种类、确定管点在平面空间中的位置和确定该管点在三维空间中的位置，构建特征管点三维模型特殊符号，并依据物探点编号，对相应管点进行命名，命名与物探编号一致；

自动赋予管点属性、空间信息：通过统一化处理的属性信息中的物探编号进行管点三维模型符号的识别，将其与二维管线进行匹配，将相对应的二维管线属性信息复制到管点三维模型符号上，自动赋予管点属性信息、空间信息；

自动构建管线：根据统一化处理的属性信息中的管线内管道编号字段与物探点号字段进行匹配，通过管点的空间位置确定管线的连接点位，并通过管线孔径信息确定管线的直径大小，建立面片，生成管线数据；

自动赋予管线属性、空间信息：通过管道编号赋予相应管道名称，通过管道编号与二维管线属性数据进行调用，判定其管线类型，自动赋予管线颜色贴图、管线属性信息、管线要素的空间信息；

自动构建管网：将生成的三维管点与管线进行合并，构建成地下三维管网模型。

如图6所示的：一种地下管网的自动构建方法，所述数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

所述数据优化的具体步骤为：

建立三维管点模型数据库：根据管点类型建立管点精细模型库，在管点精细模型库中设有各个管点特征种类代号，且每个特征种类代号与管点特征信息相互对应；

自动进行匹配替换、复制属性信息：通过管点三维模型管点特征种类代号进行种类识别，与三维管点模型数据库进行匹配挂接，调用模型库内精细管点模型数据，按照管点三维模型特殊符号的空间位置进行替换，并复制属性信息，将原符号模型进行删除；

自动检测管线间的冲突情况：自动检测管线三维模型间的穿插与冲突问题，通过平面确定其管线交叉点，在根据各类管线的高程、管径大小判定是否有碰撞冲突或穿插，并对穿插位置做唯一识别标记；

自动修改管线间的避让与穿插：对穿插及冲突点位，根据冲突的管线类型，对管线三维模型进行编辑，在冲突点位对需要绕管的管线，进行编辑，添加模型切线，根据两个管径之和进行外扩，确定避让范围，添加切线，对管线进行弯曲，进行避让与绕管的处理。

在具体实施例中该方法可应用3dsmax、maya、cad、sketch中的软件进行地下管网的自动构建。

在具体实施例中该方法可通过多种数据格式的转换，支持多种管线应用***、GIS平台。

在具体实施例中该方法中所述管点精细模型库中管点特征种类代号可包括探测点、直通点、变化点、弯头、三通、四通、五通、电信方井、供电井、直通单井、直通井、三通井、四通井、接头井、转角井、路灯井、输配水井、阀门井、水表井、天燃气井、单阀门井、双管井、三通阀门井、雨污水井、甲型井、丙丁戊型井、直交井、斜交井、转角井、中水井、阀门井、水表井、热力井。

下面以一个具体实施案例来详细阐述应用本方法对三维地下空间数据进行全要素的提取获得地下空间实时调度的模型方法。采用本地下管网的自动构建方法可以通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，更新实现多源数据有效整合及各种规模的三维管网的高效创建，提高城市地下管网规划的科学性、安全性。

将地下空间数据中管点数据、地下管线分别进行原始数据整理，找出实体建模范围内所需三维模型的数据相关文件。再根据这些文档进行层次化划分和完善，然后将获取到的每层数据进行电子化标准处理，按照不同的存储格式进行存储。

将所有分析报告进行电子标准化的处理，并将这些信息统一存储形式。将统一存储形式化得管点、管线数据按照深度进行排序，并根据统一的编码规则对管点、管线进行编码，形成标号，通过编码融合技术构建出关系型数据。

先通过计算机对处理后的管点、管线数据进行检查，对异常数据进行剔除，对管点、管线数据的编号进行检查。然后再通过人工检查的方式对这些数据进行审核，对异常信息和错误信息进行处理。确定管点、管线信息无任何异议后再将处理后的数据存储到数据库中。

对原始数据进行层次化划分和完善，然后将获取到的每层数据进行电子化标准处理，按照不同的存储格式进行存储。从电子化后的文件中得到相关数据的空间范围，在空间范围内对空间位置信息和属性信息进行提取，得到详细的三维建模所需的数据信息。将提取后的数据信息通过处理软件进行处理并根据三维制图所需的存储格式进行存储，从而得到地下管点、地下管线所需的数据。

通过计算机对处理后的地下管点、地下管线数据进行检查，对异常数据进行剔除。再通过人工检查的方式对这些数据进行审核，对异常信息和错误信息进行处理。确定这些数据无任何异议后再将处理后的数据存储到数据库中。

具体实施例中将两幅图幅所显示的管点、地下管线数据的连边数据进行着重检查，修改错误信息。确认无误后再根据各个数据的类别分别进行存储。

具体实施例中，以地下管线数据为例。根据管线的不同类别通过图纸得到天燃气管线、输配水管线和污水处理管线的空间范围。将这些图纸进行层次化划分和完善，然后将包含天燃气管线、输配水管线和污水处理管线数据的图纸分别进行电子化标准处理，按照其所属类别将天燃气管线数据所有信息存储到其所在的数据库中，同理输配水管线和污水处理管线数据存储到其相关的数据库中进行存储。

从电子化后的文件中得到天燃气管线、输配水管线和污水处理管线相关数据的空间范围，在空间范围内对天燃气管线、输配水管线和污水处理管线的空间位置信息和属性信息进行提取，得到详细的三维建模所需的数据信息。将提取后的数据信息通过处理软件进行处理并根据三维制图所需的存储格式进行存储。

通过计算机对处理后的天燃气管线、输配水管线和污水处理管线的数据进行检查，对异常数据进行剔除。再通过人工检查的方式对这些数据进行审核，对异常信息和错误信息进行处理。确定这些数据无任何异议后再将处理后的数据存储到数据库中。

当有新的管线铺设时，将记载有新管线数据的图纸进行电子化处理和数据处理再经过数据审核与原始数据库中的管线信息进行融合，完善数据库信息。

在对地下管网进行模型构建的时，分别将地层模型和除地层以外的其它地下空间要素的信息进行构建。其中在对地层三维模型进行动态构建的方法为：

对处理后的二维管点中的管点的坐标信息、管点埋深、物探编号、特征信息数据进行抽取，通过统一化处理的属性信息中的特征信息、坐标信息和埋深，判定其管点的特征种类、确定管点在平面空间中的位置和确定该管点在三维空间中的位置，构建特征管点三维模型特殊符号，并依据物探点编号，对相应管点进行命名，命名与物探编号一致。通过统一化处理的属性信息中的物探编号进行管点三维模型符号的识别，将其与二维管线进行匹配，将相对应的二维管线属性信息复制到管点三维模型符号上，自动赋予管点属性信息、空间信息。根据统一化处理的属性信息中的管线内管道编号字段与物探点号字段进行匹配，通过管点的空间位置确定管线的连接点位，并通过管线孔径信息确定管线的直径大小，建立面片，生成管线数据。通过管道编号赋予相应管道名称，通过管道编号与二维管线属性数据进行调用，判定其管线类型，自动赋予管线颜色贴图、管线属性信息、管线要素的空间信息。将生成的三维管点与管线进行合并，构建成地下三维管网模型。

将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理的具体步骤为：根据管点类型建立管点精细模型库，在管点精细模型库中设有各个管点特征种类代号，且每个特征种类代号与管点特征信息相互对应。通过管点三维模型管点特征种类代号进行种类识别，与三维管点模型数据库进行匹配挂接，调用模型库内精细管点模型数据，按照管点三维模型特殊符号的空间位置进行替换，并复制属性信息，将原符号模型进行删除。自动检测管线三维模型间的穿插与冲突问题，通过平面确定其管线交叉点，在根据各类管线的高程、管径大小判定是否有碰撞冲突或穿插，并对穿插位置做唯一识别标记。对穿插及冲突点位，根据冲突的管线类型，对管线三维模型进行编辑，在冲突点位对需要绕管的管线，进行编辑，添加模型切线，根据两个管径之和进行外扩，确定避让范围，添加切线，对管线进行弯曲，进行避让与绕管的处理。

在具体实施例中该方法可应用3dsmax软件进行地下管网的自动构建。

在具体实施例中该方法可应用maya软件进行地下管网的自动构建。

在具体实施例中该方法可应用cad软件进行地下管网的自动构建。

在具体实施例中该方法可应用sketch软件进行地下管网的自动构建。

实施例2：

图2为本实施例提供的地下管网的自动构建方法的流程示意图，如图所示，该方法如下步骤：

基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建进行人机交互检查；

数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

属性挂接：将各类管线、管点的编号、各类属性信息挂接到管网三维模型上。

数据转换：通过对各平台间各类数据进行转换，符合各个平台进行数据导入，达到三维地下管网模型的应用。

具体实施例中需要统一化处理的属性信息包括：特征信息、物探点号、管道编号、坐标信息、起止编号、埋深、孔径、附属信息；其中管网包括管线、管点、管井、探测点、管件。

如图4所示的：一种地下管网的自动构建方法，所述基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

所述基础数据处理的具体步骤为：

数据统一处理：将不同存储形式的管网数据进行统一存储形式处理；

持续数据处理：将持续收集的数据信息进行统一格式化处理并进行编号；

排序、编号：将统一存储形式化的管网数据中的地层数据按照深度进行排序，并根据统一的编码规则对管网数据进行编号；

信息审核：通过计算机和人为检查两种方式对异常信息和错误信息进行处理；

数据存储：将处理后的管网数据按照不同类别分别存储到数据库中；

数据库完善：将更新的数据信息存储到数据库中并与原有数据相融合，完善数据库信息；

数据调取：从数据库中调取关键管网数据。

如图5所示的：一种地下管网的自动构建方法，所述自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建；

所述自动构建管网数据的具体步骤为：

管点二维数据抽取：对处理后的二维管点数据进行抽取，期中抽取信息可为管点的坐标信息、管点埋深、物探编号、特征信息；

自动构建管点三维模型特殊符号：通过统一化处理的属性信息中的特征信息、坐标信息和埋深，判定其管点的特征种类、确定管点在平面空间中的位置和确定该管点在三维空间中的位置，构建特征管点三维模型特殊符号，并依据物探点编号，对相应管点进行命名，命名与物探编号一致；

自动赋予管点属性、空间信息：通过统一化处理的属性信息中的物探编号进行管点三维模型符号的识别，将其与二维管线进行匹配，将相对应的二维管线属性信息复制到管点三维模型符号上，自动赋予管点属性信息、空间信息；

自动构建管线：根据统一化处理的属性信息中的管线内管道编号字段与物探点号字段进行匹配，通过管点的空间位置确定管线的连接点位，并通过管线孔径信息确定管线的直径大小，建立面片，生成管线数据；

自动赋予管线属性、空间信息：通过管道编号赋予相应管道名称，通过管道编号与二维管线属性数据进行调用，判定其管线类型，自动赋予管线颜色贴图、管线属性信息、管线要素的空间信息；

自动构建管网：将生成的三维管点与管线进行合并，构建成地下三维管网模型。

如图6所示的：一种地下管网的自动构建方法，所述数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

所述数据优化的具体步骤为：

建立三维管点模型数据库：根据管点类型建立管点精细模型库，在管点精细模型库中设有各个管点特征种类代号，且每个特征种类代号与管点特征信息相互对应；

自动进行匹配替换、复制属性信息：通过管点三维模型管点特征种类代号进行种类识别，与三维管点模型数据库进行匹配挂接，调用模型库内精细管点模型数据，按照管点三维模型特殊符号的空间位置进行替换，并复制属性信息，将原符号模型进行删除；

自动检测管线间的冲突情况：自动检测管线三维模型间的穿插与冲突问题，通过平面确定其管线交叉点，在根据各类管线的高程、管径大小判定是否有碰撞冲突或穿插，并对穿插位置做唯一识别标记；

自动修改管线间的避让与穿插：对穿插及冲突点位，根据冲突的管线类型，对管线三维模型进行编辑，在冲突点位对需要绕管的管线，进行编辑，添加模型切线，根据两个管径之和进行外扩，确定避让范围，添加切线，对管线进行弯曲，进行避让与绕管的处理。

具体实施例中该方法可应用3dsmax、maya、cad、sketch中的软件进行地下管网的自动构建。

具体实施例中该方法可通过多种数据格式的转换，支持多种管线应用***、GIS平台。

具体实施例中该方法中所述管点精细模型库中管点特征种类代号可包括探测点、直通点、变化点、弯头、三通、四通、五通、电信方井、供电井、直通单井、直通井、三通井、四通井、接头井、转角井、路灯井、输配水井、阀门井、水表井、天燃气井、单阀门井、双管井、三通阀门井、雨污水井、甲型井、丙丁戊型井、直交井、斜交井、转角井、中水井、阀门井、水表井、热力井。

下面以一个具体实施案例来详细阐述应用本方法对三维地下空间数据进行全要素的提取获得地下空间实时调度的模型方法。采用本地下管网的自动构建方法可以通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，更新实现多源数据有效整合及各种规模的三维管网的高效创建，提高城市地下管网规划的科学性、安全性。

将地下空间数据中管点数据、地下管线分别进行原始数据整理，找出实体建模范围内所需三维模型的数据相关文件。再根据这些文档进行层次化划分和完善，然后将获取到的每层数据进行电子化标准处理，按照不同的存储格式进行存储。

将所有分析报告进行电子标准化的处理，并将这些信息统一存储形式。将统一存储形式化得管点、管线数据按照深度进行排序，并根据统一的编码规则对管点、管线进行编码，形成标号，通过编码融合技术构建出关系型数据。

先通过计算机对处理后的管点、管线数据进行检查，对异常数据进行剔除，对管点、管线数据的编号进行检查。然后再通过人工检查的方式对这些数据进行审核，对异常信息和错误信息进行处理。确定管点、管线信息无任何异议后再将处理后的数据存储到数据库中。

当对地层中管点、管线信息进行更为详密的勘察时，对该地层进行探测获得分析报告、与在先获取的数据信息进行统一电子化标准处理，编码形成管点、管线标号后再进行人机交互的形式剔除和修改错误信息。将更新的管点、管线数据信息存储到数据库中并与原始管点、管线数据相融合，完善数据库信息。

对这些原始数据进行层次化划分和完善，然后将获取到的每层数据进行电子化标准处理，按照不同的存储格式进行存储。从电子化后的文件中得到相关数据的空间范围，在空间范围内对空间位置信息和属性信息进行提取，得到详细的三维建模所需的数据信息。将提取后的数据信息通过处理软件进行处理并根据三维制图所需的存储格式进行存储，从而得到地下管点、地下管线所需的数据。

通过计算机对处理后的地下管点、地下管线数据进行检查，对异常数据进行剔除。再通过人工检查的方式对这些数据进行审核，对异常信息和错误信息进行处理。确定这些数据无任何异议后再将处理后的数据存储到数据库中。

具体实施例中将两幅图幅所显示的管点、地下管线数据的连边数据进行着重检查，修改错误信息。确认无误后再根据各个数据的类别分别进行存储。

具体实施例中，以地下管线数据为例。根据管线的不同类别通过图纸得到天燃气管线、输配水管线和污水处理管线的空间范围。将这些图纸进行层次化划分和完善，然后将包含天燃气管线、输配水管线和污水处理管线数据的图纸分别进行电子化标准处理，按照其所属类别将天燃气管线数据所有信息存储到其所在的数据库中，同理输配水管线和污水处理管线数据存储到其相关的数据库中进行存储。

从电子化后的文件中得到天燃气管线、输配水管线和污水处理管线相关数据的空间范围，在空间范围内对天燃气管线、输配水管线和污水处理管线的空间位置信息和属性信息进行提取，得到详细的三维建模所需的数据信息。将提取后的数据信息通过处理软件进行处理并根据三维制图所需的存储格式进行存储。

通过计算机对处理后的天燃气管线、输配水管线和污水处理管线的数据进行检查，对异常数据进行剔除。再通过人工检查的方式对这些数据进行审核，对异常信息和错误信息进行处理。确定这些数据无任何异议后再将处理后的数据存储到数据库中。

当有新的管线铺设时，将记载有新管线数据的图纸进行电子化处理和数据处理再经过数据审核与原始数据库中的管线信息进行融合，完善数据库信息。

在对地下管网进行模型构建的时，分别将地层模型和除地层以外的其它地下空间要素的信息进行构建。其中在对地层三维模型进行动态构建的方法为：

对处理后的二维管点中的管点的坐标信息、管点埋深、物探编号、特征信息数据进行抽取，通过统一化处理的属性信息中的特征信息、坐标信息和埋深，判定其管点的特征种类、确定管点在平面空间中的位置和确定该管点在三维空间中的位置，构建特征管点三维模型特殊符号，并依据物探点编号，对相应管点进行命名，命名与物探编号一致。通过统一化处理的属性信息中的物探编号进行管点三维模型符号的识别，将其与二维管线进行匹配，将相对应的二维管线属性信息复制到管点三维模型符号上，自动赋予管点属性信息、空间信息。根据统一化处理的属性信息中的管线内管道编号字段与物探点号字段进行匹配，通过管点的空间位置确定管线的连接点位，并通过管线孔径信息确定管线的直径大小，建立面片，生成管线数据。通过管道编号赋予相应管道名称，通过管道编号与二维管线属性数据进行调用，判定其管线类型，自动赋予管线颜色贴图、管线属性信息、管线要素的空间信息。将生成的三维管点与管线进行合并，构建成地下三维管网模型。

将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理的具体步骤为：根据管点类型建立管点精细模型库，在管点精细模型库中设有各个管点特征种类代号，且每个特征种类代号与管点特征信息相互对应。通过管点三维模型管点特征种类代号进行种类识别，与三维管点模型数据库进行匹配挂接，调用模型库内精细管点模型数据，按照管点三维模型特殊符号的空间位置进行替换，并复制属性信息，将原符号模型进行删除。自动检测管线三维模型间的穿插与冲突问题，通过平面确定其管线交叉点，在根据各类管线的高程、管径大小判定是否有碰撞冲突或穿插，并对穿插位置做唯一识别标记。对穿插及冲突点位，根据冲突的管线类型，对管线三维模型进行编辑，在冲突点位对需要绕管的管线，进行编辑，添加模型切线，根据两个管径之和进行外扩，确定避让范围，添加切线，对管线进行弯曲，进行避让与绕管的处理。

通过对各平台间各类数据进行转换，符合各个平台进行数据导入，达到三维地下管网模型的应用。在具体实施例中该方法可通过多种数据格式的转换，支持多种管线应用***、GIS平台。

在具体实施例中该方法可应用3dsmax软件进行地下管网的自动构建。

在具体实施例中该方法可应用maya软件进行地下管网的自动构建。

在具体实施例中该方法可应用cad软件进行地下管网的自动构建。

在具体实施例中该方法可应用sketch软件进行地下管网的自动构建。

由此可见：本发明实施例中的地下管网的自动构建方法可以满足：

通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，更新实现多源数据有效整合及各种规模的三维管网的高效创建，提高城市地下管网规划的科学性、安全性。通过自动构建三维管网模型，节省了大量的人力和时间、提高了工作效率，解决了目前管网模型展示方式单一、展示只侧重单一要素的问题，提升了地下管网统一展示、管理和分析水平，实现了多平台数据一体化；为三维管网模型浏览带来了全新的体验，促进了逼真、精细建模的效果。通过对三维管线加载要素信息，方便查询管线要素的空间信息和属性信息，提升了地下多条不同属性的管网体***一展示、管理和分析水平。为城市建设尤其是对未来智慧城市搭建中的地下管网空间信息的获取和构建方案上起到了重要的依据和在城市建设的快速发展带动了城市地下空间资源的大规模开发利用。推进了城市定向、有序的发展，并推进了城市空间的立体开发；充分开发利用地下空间资源的防护潜能，提高了城市综合防灾抗毁能力起到了一定辅助作用。

虽然通过实施例描绘了本发明实施例，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (10)

1.一种地下管网的自动构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建进行人机交互检查；

数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

属性挂接：将各类管线、管点的编号、各类属性信息挂接到管网三维模型上。

2.根据权利要求1所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：本方法还可设有数据转换步骤，其中:

所述数据转换：通过对各平台间各类数据进行转换，符合各个平台进行数据导入，达到三维地下管网模型的应用。

3.根据权利要求1所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：需要统一化处理的属性信息包括：特征信息、物探点号、管道编号、坐标信息、起止编号、埋深、孔径、附属信息；其中管网包括管线、管点、管井、探测点、管件。

4.根据权利要求1所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：

所述基础数据处理：获取管网的二维数据，根据属性信息进行人工处理，使不同属性数据进行统一化处理，得到统一的二维属性数据并存储；

所述基础数据处理的具体步骤为：

数据统一处理：将不同存储形式的管网数据进行统一存储形式处理；

排序、编号：将统一存储形式化的管网数据中的地层数据按照深度进行排序，并根据统一的编码规则对管网数据进行编号；

信息审核：通过计算机和人为检查两种方式对异常信息和错误信息进行处理；

数据存储：将处理后的管网数据按照不同类别分别存储到数据库中；

数据调取：从数据库中调取关键管网数据。

5.根据权利要求1、4所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：所述基础数据处理步骤还可设有持续数据处理和数据库完善子步骤，其中:

持续数据处理：将持续收集的数据信息进行统一格式化处理并进行编号；

数据库完善：将更新的数据信息存储到数据库中并与原有数据相融合，完善数据库信息。

6.根据权利要求1、3所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：

所述自动构建管网数据：将处理后的统一属性数据进行三维模型的自动构建；

所述自动构建管网数据的具体步骤为：

管点二维数据抽取：对处理后的二维管点数据进行抽取，期中抽取信息可为管点的坐标信息、管点埋深、物探编号、特征信息；

自动构建管点三维模型特殊符号：通过统一化处理的属性信息中的特征信息、坐标信息和埋深，判定其管点的特征种类、确定管点在平面空间中的位置和确定该管点在三维空间中的位置，构建特征管点三维模型特殊符号，并依据物探点编号，对相应管点进行命名，命名与物探编号一致；

自动赋予管点属性、空间信息：通过统一化处理的属性信息中的物探编号进行管点三维模型符号的识别，将其与二维管线进行匹配，将相对应的二维管线属性信息复制到管点三维模型符号上，自动赋予管点属性信息、空间信息；

自动构建管线：根据统一化处理的属性信息中的管线内管道编号字段与物探点号字段进行匹配，通过管点的空间位置确定管线的连接点位，并通过管线孔径信息确定管线的直径大小，建立面片，生成管线数据；

自动赋予管线属性、空间信息：通过管道编号赋予相应管道名称，通过管道编号与二维管线属性数据进行调用，判定其管线类型，自动赋予管线颜色贴图、管线属性信息、管线要素的空间信息；

自动构建管网：将生成的三维管点与管线进行合并，构建成地下三维管网模型。

7.根据权利要求1、3所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：

所述数据优化：将构建好的管网模型进行优化处理，去除错误信息，将管网信息进行细化处理；

所述数据优化的具体步骤为：

建立三维管点模型数据库：根据管点类型建立管点精细模型库，在管点精细模型库中设有各个管点特征种类代号，且每个特征种类代号与管点特征信息相互对应；

自动进行匹配替换、复制属性信息：通过管点三维模型管点特征种类代号进行种类识别，与三维管点模型数据库进行匹配挂接，调用模型库内精细管点模型数据，按照管点三维模型特殊符号的空间位置进行替换，并复制属性信息，将原符号模型进行删除；

自动检测管线间的冲突情况：自动检测管线三维模型间的穿插与冲突问题，通过平面确定其管线交叉点，在根据各类管线的高程、管径大小判定是否有碰撞冲突或穿插，并对穿插位置做唯一识别标记；

自动修改管线间的避让与穿插：对穿插及冲突点位，根据冲突的管线类型，对管线三维模型进行编辑，在冲突点位对需要绕管的管线，进行编辑，添加模型切线，根据两个管径之和进行外扩，确定避让范围，添加切线，对管线进行弯曲，进行避让与绕管的处理。

8.根据权利要求1所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：该方法可应用3dsmax、maya、cad、sketch中的软件进行地下管网的自动构建。

9.根据权利要求1、2所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：该方法可通过多种数据格式的转换，支持多种管线应用***、GIS平台。

10.根据权利要求1、3、7所述的一种地下管网的自动构建方法，其特征在于：该方法中所述管点精细模型库中管点特征种类代号可包括探测点、直通点、变化点、弯头、三通、四通、五通、电信方井、供电井、直通单井、直通井、三通井、四通井、接头井、转角井、路灯井、输配水井、阀门井、水表井、天燃气井、单阀门井、双管井、三通阀门井、雨污水井、甲型井、丙丁戊型井、直交井、斜交井、转角井、中水井、阀门井、水表井、热力井。