浅谈城市三维地下管线数据建库建模

摘要：随着信息技术的快速发展，三维技术在大型工程中应用的越来越广泛，三维制图进一步提高了工程质量，可以更加清楚工程设计存在的缺陷，及时解决工程设计中存在的问题，可以为工程施工安全奠定坚实的基础。运用三维模式设计城市地下管线探测图，并建立相应数据库和三维模型，对提高地下管线施工质量和管理质量具有至关重要的作用。本文主要从城市地下管线的探测数据现状出发，讨论城市三维地下管线数据建库建模的有效策略。

关键词：三维模式；地下管线；数据采集；建库建模

中图分类号：P2 文献标识码： A

前言

三维模式在地下管线数据中的应用具有非常重要的意义，是城市地下管线数据的重要组成部分，也是建设数字城市和智慧城市的重要理论依据。三维城市地下管线数据是依据传统二维管线数据产生的，其数据依据是二维管线标准生产的数据，根据空间位置，自动生成三维地下管线数据模型，三维地下管线数据一定程度上弥补了二维管线数据模型存在的不足，可以更加清晰的展示出地下管线的空间位置关系，可以将地下管线尺寸大小进行对比，最大限度满足了城市地下管线规划、设计以及建设的需要，对城市经济发展具有重要作用。为了提高城市三维地下管线数据库质量，必须严格规范管线数据的每一个环节，按照相应技术要求进行工作，及时对三维管线的技术进行改进，创新地下管线数据库的建库工艺，保证数据信息的准确性，为城市地下三维管线数据库建库建模做好数据基础工作。

一、城市三维地下管线的数据现状及存在的问题

现阶段，城市三维地下管线模型是在二维地下管线模型的基础上生成，一定程度上弥补了二维地下管线模型的不足，但依然存在一定的不足，这主要是因为三维地下管线数据建库建模没有充分考虑建库建模需求，三维地下管线点相对二维地下管线点做出了更多的抽象，在一些体量比较大的节点上，抽象为单一管线点使得信息难以被调查和存储，为三维地下管线管理工作增加了一定的难度，无法准确展示出管线点的内部空间位置和管线点之间的连接关系。

（一）数据无法达到三维管线要求

城市三维地下管线数据依靠地下二维管线形成，二维管线数据对于管线点的数据采集密度无法满足三维管线数据建库建模方面的要求，缺少相关的信息，无法准确展示出管线点的内部空间位置和管线点之间的连接关系，不利于三维管线数据采集。

（二）缺乏科学、合理的数据采集和建库方法

优化和创新地下三维管线以及管线附属设施的信息采集方法是三维管线建设单位工作的重点，信息采集人员在管线探测和数据采集时充分掌握管线的重要特征和关键位置，清楚地下管线点的设置密度，可以准确测量出三维地下管线关键点的走向变化，对城市三维地下管线建库建模具有促进作用。除此之外，一部分地下管线项目必须对附属设施的信息进行采集，清楚这些附属设施的重要信息，可以为实现三维地下管线建设的目标奠定坚实的基础。但是目前，缺乏科学、合理的数据采集和建库方法是地下三维管线建设项目存在的普遍问题。

二、城市三维地下管线的数据采集

城市三维地下管线建库建模必须做好数据采集工作，保证数据准确性，严格控制数据采集工作的质量，采用科学的采集方法对三维管线及其附属设施的重要信息进行采集，地下管线铺设杂乱，在平面和垂直面上都有走向变化，数据采集时，必须科学设置地下管线点的采集密度，保证采集数据能够准确显示出走向变化情况，避免管线点重要信息采集出现漏走向和漏管段的现象，保证数据采集工作的质量，为建库建模奠定坚实的基础。

城市三维地下管线数据建库建模应该注意四个方面的要点，第一，采取连续追踪的方式进行数据采集，根据建库建模要求适当增加管段的管线点，保证管段走向变化时信息收集的准确性；第二，在管线相对于地面呈现出垂直状态的时候，应该设置两个管线点，数据采集时取埋深最深处和最低处的数据，准确记录关键管段的走向；第三，对于管线段存在附属物和建筑物，应该在采用空间位置信息基础上，必须采集其材质等其他相关信息；第四，对于外形和结构相同的附属物或建筑物，照片信息可以只采集一次，但应该逐次采集其材质以及尺寸信息。

三、城市三维地下管线数据建库建模

三维地下管线在数据建库建模的时候，必须遵循一定的原则，只有这样才能保证建库建模工作的顺利进行，以及三维数据库和数据模型的质量。它的建库原则主要包括：科学、完整、通用以及先进，只有根据这些原则建立三维地下管线数据库和数据模型，才能对三维地线管线进行有效表达，通用数据库可以普遍使用不同形式的三维地下管线，而先进的数据库结合先进技术，充分适应未来可变的三维地下管线数据形式，对数据库在未来的应用具有非常重要的作用。城市三维地下管线数据库一般是一个数据库总库包含地下管线数据库和地下管线数据模型两个子库（如图1所示）。

图1：三维管线数据库

（一）三维地下管线数据库建库

三维地下管线数据库在建库的时候要根据管线种类建立数据库，只有这样才能保证数据库的准确性，主要包括：管线数据表和管点数据表。

1、管线数据表

为保证数据能够准确表示管线走向，管线数据表必须包括管段编码、管线类别、起端点号、终端点号、管段形状标识、断面尺寸以及管段三维长度，并根据城市建立三维地下管线数据库的实际需要，在管线数据表中建立权属单位、材质、道路名称、信息录入日期、管线建设年代、管线使用状态、管线走向等方面的信息，为城市建设提供重要的参考。

2、管点数据表

管点数据表是为了进一步保证管线数据库的准确性，通过管点数据表可以准确表达出三维地下管线，管点数据表一般包括：物探点号、管线类别、点性、X坐标、Y坐标、地面高程、偏心井号、X方向偏移、Y方向偏移、井底埋深、井室类型、井室宽、井室高、井脖高、井盖类型、井盖宽、井盖长、附属物类型、附属物宽、附属物长以及附属物高，并根据实际需要，在管点数据表中添加道路名称、信号源等相关信息。

（二）维地下管线数据库建模

1、管道模型

三维地下管线的管道模型按照管线的类别可以进行级别分类，在上一级再进行二级分类，对于管线类别相同的管道，应该按照国家相关的标准或给定参考模型的材质和颜色进行分类，保证管道模型的准确性。

2、管件模型

建立管件模型也应该根据管线的类别进行分类，对于管线类别相同的管件进行分类，应该严格按照国家相关建模标准，或通过给定行业给定管件模型的材质和颜色进行分类，为建立管件模型文件库提供重要的依据。

3、附属物模型

与管件模型和管道模型一样，附属物模型也应该根据管线类别进行级别分类，每一级都按照不同的参考物进行分类，建立具有参考性、可靠性的城市三维地下管线附属物模型文件库。

下图为城市地下管线三维模型图：

图2：城市地下管线三维模型

结束语

综上所述，建立城市三维地下管线的数据库和数据模型，对城市建设具有重要意义。为保证三维地下管线系统三维时态的准确性和真实性，应该采取科学、有效的数据采集方法和建库建模方法，保证信息采集的准确性，进一步保障三维地下管线数据库和数据模型的准确性，遵循相关的建库原则，根据管线的种类进行分类，建立严密、完备的城市三维地下管线数据库和数据模型。

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