管线行业解决方案.docx

管线行业解决方案.docx

《管线行业解决方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管线行业解决方案.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

管线行业解决方案

管线行业解决方案

第一章概述

随着数字城市在管理和应用中的不断发展，城市三维管网地理信息系统也逐渐在国内大中城市中应用起来。

由于管网遍及地下、空中、水下，其用途的特殊性和复杂性，传统的管网资料又以图纸、图表形式保存，采用人工管理，容易造成各种图档资料不全，精度不高，信息滞后，更新不及时，管理时难以获取有效管网信息，从而给管网管理工作造成诸多不便。

城市三维管网地理信息系统采用空间信息技术，有效地解决了上述难题。

它通过三维的方式真实反映管网的空间位置关系，从而构建起来的一个集管网数据采集、管理分析于一体的GIS应用系统，为企业的生产运营、规划、决策、服务等方面工作起到重要的参考作用，被广泛应用在城市规划建设、市政、供排水、燃气、通讯、园林绿化、重点设施建设等，为城市建设的规范化、科学化、数字化、智能化及其信息管理、信息共享建设等提供了有效的科学化管理手段。

第二章管网业务需求分析

应用地理信息、三维虚拟、一体化管线探测等先进技术，建立数字城市基础地理信息数据库，实现城市基础地理信息资源的集中管理、统一服务；为城市发展战略决策分析、制定规划、应急响应及实施一切重大战略举措提供所必须的基础信息平台和技术支撑；建设实现城市综合管线与专业管线信息的分布式交换和一体化组织平台；建立综合管线应用系统，为城市管线的规划、施工及运行管理尝试地上地下空间统一开发利用提供完整的管线信息服务，规避管线事故频繁风险，降低各类事故的经济损失，为城市建设、预警防灾、应急抢险提供辅助决策支持。

城市三维管网地理信息系统具有强大的系统功能，可以直观的展示出各种管线在城市管网系统中空间位置，对突发事件能进行三维可视化展示，并能及时、准确地对进行中的事态发展做出预测演示，为决策者果断地采取有效控制措施提供三维空间展示功能，使损失降到最低，为我国城市管网建设与管理发挥积极作用。

第三章管线行业的解决方案

第1章.

第2章.

第3章.

3.1.系统建设总体架构

在系统设计过程中，采用了多层体系架构模式，采用组件技术实现基础模块的可复用性，实现平台的灵活性、开放性和可扩展性。

系统设计采用COM和SOA架构思想，以通用性、稳定性为主导，进行分层设计和开发，横向以功能类别为导向，纵向以服务内容为导向，逐级设计，逐步细化各组件的颗粒度。

设计中主要考虑以下几点：

（1）在设计时按应用需求和功能合理划分软件的层次结构，上层的实现基于下层的功能和数据，并且使同层间功能藕合度达到最小。

（2）在同一层次结构中，按功能相关性和完整性的原则，把逻辑功能和信息交换紧密的部分以及在同一任务下的处理过程放在同一功能组件包中。

（3）功能组件与系统主控部分有很强的接口能力，使组件具有可拆卸性，以便于实现对单个组件的更新和不断优化。

（4）可扩展性强，各功能模块以组件式开发，以供将来应用系统的调用，并方便今后的扩展开发。

（5）尽量达到应用层与功能层分离，应用层只负责用户界面和功能调用逻辑的实现，以大大简化平台上各应用的实现，并真正实现功能的共享。

系统架构图

整个系统架构从逻辑上分为基础设施层、数据层、平台支撑层、服务支撑层、应用层和门户层来组织。

系统软件设计采用分层架构技术，以通用性、稳定性定层次，同一层次以功能划分包，以上层服务为导向，逐级设计，逐步细化平台组件的颗粒度。

3.1.1.基础设施层

基础设施层提供系统的网络设施、服务器设施、存储设施、安全设施、输入/输出设施等，也包括保障这些硬件设施正常运行的基础软件环境（如：

操作系统等），基础设施层构成系统的软硬件设施基础，保证数据的安全存储、高效管理和快速传输，也为整个软件系统提供了安全、高效和稳定的运行环境。

3.1.2.数据层

数据层是系统的核心。

数据层在统一的数据标准与技术规范的规定下，由基础地理数据、土地类数据、综合档案数据、倾斜摄影测量模型数据、三维模型/纹理数据、政策法规数据等组成。

同时，数据层还包括空间数据间的逻辑访问和维护接口。

数据访问接口具有通用性的特点，可根据不同的权限配置访问不同数据，以方便在上层实现二级应用单位以及领导部门、其它政府部门数据访问与共享的需要。

3.1.3.平台支撑层

平台支撑层为底层平台支撑层。

其中底层平台支撑层是整个系统所依赖的GIS平台、三维平台和涉及到的其他相关技术平台。

包括地理信息系统平台、数据库平台、各类开发环境和管理工具等，平台支撑层所采用的基础软件产品构成了地理信息系统运行的底层技术支撑环境。

GIS平台是实现整个应用的基础和框架。

除提供方便的开发模式外，还提供基本的业务分析和空间数据处理和应用功能模块和组件，可以大大提高应用系统的开发效率。

综合了多种关键技术部件，包括基础GIS功能、专题图生成技术、空间数据管理、元数据管理、日志管理、权限认证等。

应用层的应用系统是在合理的软件框架下根据应用需要对东方道迩GIS公共开发平台中各类组件进行选取、编排和组合构建而成。

平台中的组件秉承组件内紧耦合、组件间松耦合的基本原则，使得组件之间的相互依赖尽可能降到最低限度，从而保证整合系统具有良好的灵活性、伸缩性和可扩展性。

服务平台包括数据库管理子系统、共享服务子系统、资源展示系统、运维管理子系统和门户网站等组成。

用户和平台构建人员可据此快速搭建属于自己的地理信息服务平台。

3.1.4.服务支撑层

服务支撑层提供系统平台的综合服务支撑，主要包括数据服务和功能服务两大类，含二/三维地图服务，资源目录服务，功能应用服务以及规划专题服务。

3.1.5.应用层

用层是直接与用户交互的系统功能层，根据各规划局部门用户需求的不同构建和开发不同的应用，为不同的用户需求提供服务。

该层建立在平台支撑层软件基础之上，应用层通过GIS公共开发平台/地理信息服务平台提供的基本功能，集成提供满足用户层需求的数据库管理、数据应用服务功能，满足地理信息系统的易用性及人性化。

3.1.6.门户层

该层建立在应用开发与集成框架基础之上，与具体应用需求相结合，开发并集成各类应用功能，通过“一站式”登录门户为用户提供人性化的应用界面。

3.2.应用建设

3.2.1.三维交互浏览

提供浏览地上、地面透明、浏览管线、地下模式等浏览模式。

浏览地上模式可查看地面上的建筑等信息；

系统可以通过鼠标、键盘、操纵杆、控制面板或者任意组合方式来控制飞行的速度、高度视角，使得用户可以灵活、便捷的在三维场景中浏览地下管网信息，操作简单，易于使用。

随着鼠标的移动显示到达的地域名称、状态栏坐标切换显示。

Ø地图缩放：

通过鼠标滚轮滚动方式或者左下方的工具条来自由缩放三维

Ø影像地球，可以从不同的高度来浏览窗口，并且可以直接定位到房屋、街道、城市、国家、全球的高度。

全球高度城市高度

Ø平移：

通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对三维地球任意方向的平移；

Ø拖动：

通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对三维地球任意方向的拖拽；

Ø旋转：

通过点击旋转按钮，让用户以屏幕中心点为中心，做三百六十度环绕飞行，可从不同的角度查看目标，以便更加全面的查看对象属性；

Ø指北：

当三维地球处于任何倾斜状态时，指北功能能够实现对影像在3D窗口中的上方为地形的北方；

Ø居中：

通过鼠标双击三维地球上的某一兴趣点，向该兴趣点移近，并使该兴趣点自动在三维窗口居中显示；

第1章.

第2章.

第3章.

3.1.

3.2.

3.2.1.

3.2.1.1.地下模式浏览

系统可以开启地下模式，浏览地下管线或者进入地下建筑物内部进行浏览。

地下模式浏览

3.2.1.2.地表透明浏览

系统可以通过设置地表透明度，从地上直接透视地表影像进行地下对象的浏览。

地表透明浏览模式相对于地下模式浏览，有着容易操作的优点（地下模式时，鼠标的操作容易脱离当前视野）。

地面透明

3.2.1.3.开挖浏览

系统提供自由绘制一块区域，进行地表的开挖模拟，实现对地下管线的浏览。

如下图所示。

可同时计算出开挖的总土方量。

地形开挖浏览

3.2.2.管网信息查询

3.2.1.1.信息查询

（1）按条件查询

系统可以按管网的材质、竣工日期、接口方式等条件进行查询，并定位到目标管网；

管网信息条件查询

（2）按区域查询

系统可以按区域进行查询，并定位到目标管网；

（3）按属性查询

系统可以查询任意管线对象的属性信息，实现图属互查，可以查询目标管网材质、管径、埋深等属性信息。

关联查询

3.2.3.管网数据管理

（1）图层控制

带有图层管理的树状结构，对地形、影像、城市模型、管网数据图层的分层管理。

可以设置图层开关，控制图层的显示与否。

矢量图层可选择标注属性项，并可改变矢量线划、文字等样式。

包括各类地理信息基础框架数据等。

用户可以根据自己的需要对三维场景中的图层显示进行控制，可以任意选择要显示的图层。

（2）三维管线的创建

系统能进行三维管线的创建，实现管网数据的管理。

选定管线连接位置的转接头，设定其X、Y坐标位置及其埋深，以及转接头的朝向，系统可以自动创建各类管线，用户可以自行设置管线类型、颜色、样式等等。

三维管线创建

（3）管网数据录入和加载

系统可对管网数据中的管线及附属设施的属性数据进行录入、编辑修改、打印等操作；系统可以加载管网数据库，并按图层进行数据管理和图层控制。

管线属性编辑

（4）统计数据的输出

分析统计数据形成的统计图表（如计算管线的长度、统计指定范围内的阀门数量等）可输出为Word、Excel或其它通用的报表形式，并可打印输出。

统计结果输出

3.2.4.管网专业分析

第1章.

第2章.

第3章.

3.1.

3.2.

3.2.1.

3.2.2.

3.2.3.

3.2.4.

3.2.4.1.净距分析

●水平净距分析

水平净距分析是计算当前选中的管段与周边管段在水平方向的距离，并与管线水平净距规范进行比较，小于规范则说明该管段铺设不规范。

●垂直净距分析

垂直净距分析是计算当前选中的管段与周边管段在垂直方向的距离，并与管线垂直净距规范进行比较，小于规范则说明该管段铺设不规范。

净距分析

3.2.4.2.碰撞分析

碰撞分析是计算管段与其他管段在水平和垂直两个方向上是否有不符合净距规范的存在。

检测两类管线是否发生碰撞、穿插。

碰撞分析

结果定位

注：

开始分析按钮将对选择的管道进行全部分析；

3.2.4.3.覆土分析

覆土分析是计算管段的埋设距地表的距离即深度是否符合规范要求。

检查管线的起、始点埋深是否符合标准

覆土分析

分析结果显示问题管线

3.2.4.4.横断面分析

在三维管线场景中画一条线（一般沿着道路的垂直方向），根据线生成一个三维的垂直透明面作为切面，与相交的管段对象进行求交运算，计算出相交的点在断面上的位置，并根据不同管段类型（给水、雨水、污水、燃气、电力、电信等等）、不同管段形状（圆管、方管）进行标识，如下图所示。

管线横断面分析效果图

3.2.4.5.纵断面分析

在三维管线场景中沿着管线方向选中一条或者若干条管段，计算管段端点相对地表深度，在沿管线方向垂直面（即纵断面）上绘制出来管线走向，如下图所示。

管线纵断面分析效果图

3.2.4.6.连通分析

在三维管线场景中，依次选中两根管线，调用后台分析接口，判断这两条管线是否连通，如果连通则高亮或闪烁显示整个连通的管线段和管线长度，不连通则提示不连通。

判断管段连通性，如果连通则给出最短路径。

连通分析

选择管道

分析结果

3.2.4.7.追踪分析

选中管线，设定追踪半径或追踪点个数，调用后台分析接口，返回追踪范围内所有相关管段和管点，用列表的形式显示，双击显示结果可实现定位。

3.2.4.8.爆管分析

爆管是石油燃气运输、热力管网危害极大的一种管网故障，一旦发生爆管，将会造成巨大的直接和间接的经济损失，并会影响到石油相关的生产生活。

因此需要对管网进行及时、有效的爆管分析，找到确切的爆管位置以及查找出需要关闭的阀门，尽快地对管网进行维修。

对于管网压力异常的位置应及时检测，防止和减少爆管的发生。

选择一个管段，调用后台服务接口查询与这个管段相关的阀门，前端列表显示这些阀门的名称和类型，双击实现定位。

对于爆管分析结果，系统将在地图上自动把所有需要关闭的阀门作以特殊颜色标记，比如阀门颜色变红，表明是需要关闭的；不变色的，表明是不需要关闭的；变绿色的，表明阀门已废或者设备状态不正常。

爆管分析示意图

3.2.4.9.开挖分析

系统提供自由绘制一块区域，或者沿道路两侧一定距离，进行地表的开挖模拟，如下图所示。

同时计算出开挖的总土方量。

3.2.2.

3.2.3.

3.2.4.

3.2.5.二三维联动

系统可以实现和原有的二维GIS地理信息系统联动。

既可以同时打开二维系统和三维系统，进行并列联动操作，也可以分别打开二维系统和三维系统进行叠加联动操作。

二三维联动

3.2.6.漫游路径

用户可以自己定义一条浏览的路径，然后系统沿着这条路径漫游。

提供多种漫游的运动模式，如行走、飞翔、驾驶，模拟人在城市三维景观中的各种动作，从而可以很直观地获得城市三维管网在各种运动情况下的效果。

自定义路径漫游分为两个部分：

自定义路径、按路径浏览。

自定义路径是指用户自定义浏览路径，生成浏览的关键帧。

即用户在浏览窗口中按先后顺序选择浏览的视点，模块自动生成运动的轨迹。

按路径浏览是指用户选择一条生成的路径，开始自动进行浏览。

漫游路径设置

3.2.7.方案应急

事故后果模拟推演主要是针对在发生突发事故时，能够通过模拟事故现场的情况和实际环境参数，在系统中通过集成气体扩散、爆炸模型、火灾模型等，可视化的展示整个事故未来的发展趋势，起到辅助决策作用，使指挥人员、专家人员等迅速的把握整个事态的情况，第一时间预测事件未来影响状况，能够准确抓住控制事件进一步恶化的关键点，提高应急抢修工作的效率和准确度。

输入灾情相关参数（如：

灾情发生位置、风力、风向、温度、压力、湿度、危险品的物理和化学特性等）；

通过数学模型的计算，导出关键数据（如：

辐射范围、泄漏范围、扩散范围、死亡半径、重伤半径、安全距离、泄漏速度等），进行三维全息显示。

3.2.8.输出功能

（1）快照输出

系统提供了快速截图工具，可以对三维窗口进行快速捕捉和存储，将三维地形窗口的影像保存为BMP、jpg等格式的图片，便于传阅、分析和保存。

如图所示。

同时，用户可以自定义设置图片的尺寸，便于输出高分辨率的用于打印制图用的图片。

地图快照

（2）视频输出

能按飞行穿越路径录制三维动态场景（avi、wmv、mpeg等常用格式）。

第四章关键技术

第1章.

第2章.

第3章.

第4章.

4.1逼真的三维画效

三维渲染引擎可以渲染出逼真的画效，并支持多种特效画面如粒子效果、骨骼动画、动态水面、四季天气等。

同时将太阳光引入，作为系统光源，依据给定的日期、时间和时区实时调整光影，设置雾的颜色。

可以应用预设值或自定义天空纹理和颜色。

动态云层支持定制高度、位置、密度以及移动速度。

反射和移动效果可以在水面倒映显示。

支持模拟现实世界的太阳光照效果，能对太阳光光源位置、方向、光照强度等进行调节。

支持SSAO技术，可以增加真实生活中的光辐射的方式为3D对象增加真实感。

阴影效果可以设置为整个场景显示（包括地形和所有3D模型，对象和建筑物），为达到更逼真的可视化，相对每个对象阴影生成，它的创建花费较少的时间。

阴影设置也让你选择精准的阴影颜色，更准确地模仿自然光条件。

选择阴影可以只为所选目标展示阴影效果，使你可以轻松展现特定建筑的阴影效果。

支持物体在动画中的运动，如走动的人、运行的车辆等运动特效。

4.2支持网络协同运算

可以支持多CPU服务器或多台机器同时运行共同分担负载，进行海量三维数据集的创建。

通过使用代理服务器，网络中的每台机器都可以随时参与三维场景数据的快速运算。

实现对多种格式的多源数据进行操作和集成，不限大小和分辨率，创建成一个单一的优化压缩文件，便于以流方式发布三维数据集。

代理服务器可以在本地网络中使用多CPU服务器和多台服务器进行地形数据集的创建。

模块可以安装在有网络连接的机器上，当一个地形创建过程开始运行，地形创建模块会自动搜索网络上所有的可用计算单元参与运算。

实现可以根据量级的顺序减少运行时间，这样处理TB级的数据就更加迅速了。

4.3支持BIM模型数据接入

支持市场主流BIM模型数据导入，并且保存模型的完整信息，支持属性信息查看并高亮显示，BIM模型采用X射线渲染模式。

BIM模型展示

4.4支持CAD数据接入

支持市场主流CAD数据接入，并且支持查看数据信息。

CAD数据展示

4.5强大的网络发布技术

三维海量数据网络发布技术，采用场景建立模块，能够高效快速地融合不同分辨率和不同数据量的影像和高程数据，并通过TerraGate高效网络发布。

同时通过独特的DirectConnect模块，在不需要数据预处理情况下，实时链接分布式源数据，快速创建三维交互式环境并进行网络发布。

三维平台软件可以有效地实现矢量数据、影像数据、3D模型的流媒体（Streaming）化，从而轻易实现海量数据（100TG以上）网络化传输。

4.6可扩展性强

采用全组件化设计，提供丰富而多层的API、ActiveX控件，可以根据用户需求来灵活配置软件模块，并支持标准语言开发，可以方便的实现B/S或C/S应用，满足公众或者限制访问的安全网络的授权用户的特殊需求，无论在单机和网络环境下都可以进行用户定制。

4.7系统和数据安全

系统支持读取常见的数据格式，可以与其他平台共用一套数据。

在对数据进行编辑的时候，在读取利用数据的时候，不改变数据原始格式，保证了系统及数据安全性。