專利名稱：三維管網(wǎng)安全管理方法
三維管網(wǎng)安全管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三維管網(wǎng)安全管理方法。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市管網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜而龐大的管道系統(tǒng)，其管理的復(fù)雜度 和難度都非常大，因此，如何滿足日益龐大的城市管網(wǎng)規(guī)劃及管理，是城市管理和管網(wǎng)建設(shè) 所面臨的難題之一。 基于管網(wǎng)圖形和人工經(jīng)驗(yàn)的管網(wǎng)管理方法是傳統(tǒng)的城市管網(wǎng)管理中經(jīng)常會(huì)使用 到的管理方式。管理人員通常是憑借經(jīng)驗(yàn)獲取管網(wǎng)數(shù)據(jù)，無(wú)法進(jìn)行科學(xué)地預(yù)測(cè)，這種管理方 式的數(shù)據(jù)質(zhì)量差、周期長(zhǎng)、通常間隔若干年進(jìn)行一次全面普查，而不能把握城市地下管網(wǎng)動(dòng) 態(tài)變化特征。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種便于把握城市地下管網(wǎng)動(dòng)態(tài)變化特征的三維管網(wǎng)安全管 理方法。 —種三維管網(wǎng)安全管理方法，包括對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、三維建
筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，建立三維數(shù)字城市系統(tǒng)，導(dǎo)入三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)
所述三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，基于地理信息系統(tǒng)空間分析方法建立網(wǎng)絡(luò)分析方法模型；
基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)，建立三維管網(wǎng)的安全評(píng)價(jià)模型。 優(yōu)選的，還包括基于所述網(wǎng)絡(luò)分析方法，建立事故應(yīng)急分析模型。 優(yōu)選的，還包括使用所述安全評(píng)價(jià)模型和所述事故應(yīng)急分析模型進(jìn)行計(jì)算分析，
并顯示于所述三維數(shù)字城市系統(tǒng)。 優(yōu)選的，所述三維數(shù)字城市系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)和三維地理信息系統(tǒng)建立。
優(yōu)選的，所述對(duì)三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，基于地下管網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建立網(wǎng)絡(luò)分析 方法模型包括基于地下管網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析城市管網(wǎng)特征。 優(yōu)選的，所述三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)包括管點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)、管線屬性數(shù)據(jù)和相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的，所述城市管網(wǎng)特征包括管網(wǎng)上游特征、管網(wǎng)下游特征和管網(wǎng)臨近設(shè)施特 征。 優(yōu)選的，所述基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)，建立三維管網(wǎng)的安全評(píng)價(jià)模型 包括基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，分析管網(wǎng)事故原因；改進(jìn)現(xiàn)有的管道風(fēng)險(xiǎn)模型，建立管網(wǎng)安全評(píng) 價(jià)模型。 優(yōu)選的，所述分析管網(wǎng)事故原因是采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法并結(jié)合層次分析法確定 影響因子及其權(quán)重，建立因素集、權(quán)重集和備擇集。 優(yōu)選的，所述管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)模型包括管網(wǎng)失效可能性評(píng)價(jià)和管網(wǎng)失效后果評(píng)價(jià)。
上述三維管網(wǎng)安全管理方法是基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了城市管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析、安 全評(píng)價(jià)以及事故應(yīng)急分析，并在三維數(shù)字城市系統(tǒng)中直觀地顯示出來(lái)。通過(guò)地理信息系統(tǒng)、三維地理信息系統(tǒng)將遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和三維建筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，構(gòu) 建空間數(shù)據(jù)庫(kù)，以探討管網(wǎng)分布特征與城市之間的相互關(guān)系，認(rèn)識(shí)并提揭示其中的規(guī)律，對(duì) 進(jìn)行城市管理、應(yīng)急方案決策提供輔助決策，具有重大意義。


圖1為三維管網(wǎng)安全管理方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了一種三維管網(wǎng)安全管理方法，包括以下步驟 步驟100，對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、三維建筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，建 立三維數(shù)字城市系統(tǒng)，導(dǎo)入三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)。 對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、三維建筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。該預(yù)處理過(guò) 程包括對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)與數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并將整合后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維數(shù) 字城市系統(tǒng)，再對(duì)三維建筑模型進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，批量導(dǎo)入三維數(shù)字城市系統(tǒng)，并通過(guò)設(shè)置地 標(biāo)參數(shù)，使建筑模型與遙感影像圖坐標(biāo)對(duì)應(yīng)起來(lái)，至此預(yù)處理完畢。 基于地理信息系統(tǒng)(Geogr即hic Information System,簡(jiǎn)稱GIS)和三維地理信息 系統(tǒng)(Tree-Dimensional GIS，簡(jiǎn)稱3DGIS)建立三維數(shù)字城市系統(tǒng)。存儲(chǔ)在地理信息系統(tǒng) 中的信息經(jīng)過(guò)地理編碼，使地理位置及與該地理位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的 重要部分。三維地理信息系統(tǒng)能夠更加精確地反映、分析和顯示三維數(shù)字城市系統(tǒng)中的信 息?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)和三維地理信息系統(tǒng)的三維數(shù)字城市系統(tǒng)可以直觀地顯示城市地物 信息，便于綜合化管理。 建立基于管網(wǎng)和空間資源綜合集成的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。完成編碼方案及數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè) 計(jì)，將獲取到的三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫(kù)。而在編碼方案和數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建中，三維管網(wǎng) 數(shù)據(jù)主要包含管點(diǎn)數(shù)據(jù)(三通、四通、閥門(mén)等)和管線數(shù)據(jù)。 步驟120，對(duì)所述三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，基于地下管網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建立網(wǎng)絡(luò)分析 方法模型。 對(duì)三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)包括管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管線數(shù)據(jù)和相關(guān)屬性 數(shù)據(jù)。管點(diǎn)數(shù)據(jù)包括結(jié)點(diǎn)ID號(hào)和臨近管點(diǎn)，管線數(shù)據(jù)包括管段號(hào)、管段內(nèi)容物、管材、管徑、 所屬道路和管段起始點(diǎn)，相關(guān)屬性數(shù)據(jù)包括管段周?chē)栏瘜淤|(zhì)量、埋地深度、操作條件、管 理水平和第三方破壞。 基于地下管網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析城市管網(wǎng)特征。在網(wǎng)絡(luò)分析方法模型中，結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)間 沒(méi)有明確的從屬關(guān)系，一個(gè)結(jié)點(diǎn)可與多個(gè)結(jié)點(diǎn)建立聯(lián)系，將數(shù)據(jù)組織成有向圖結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn) 管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系結(jié)構(gòu)的建立。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析方法模型分析城市管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)特征，包括管網(wǎng)上游 特征、管網(wǎng)下游特征和管網(wǎng)臨近設(shè)施特征。 步驟140，基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合我國(guó)行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立三維 管網(wǎng)的安全評(píng)價(jià)模型。 基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，分析管網(wǎng)事故原因。模糊綜合評(píng)價(jià)方法就是應(yīng)用模糊變換原 理的最大隸屬原則，考慮與被評(píng)判事物相關(guān)的各種因素，對(duì)其所作的綜合評(píng)價(jià)。結(jié)合我國(guó) 行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法并結(jié)合層次分析法以確定影響因子及其權(quán)重，建立因素集、權(quán)重集和備擇集。因素集可以分為多個(gè)影響因素子集，根據(jù)各類因 素的重要程度，賦予各個(gè)因素集相應(yīng)的權(quán)重，建立權(quán)重集，備擇集由各種可能的評(píng)價(jià)結(jié)果組 成。 改進(jìn)現(xiàn)有的管道風(fēng)險(xiǎn)模型，建立管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)模型。構(gòu)建管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)模型可以 基于管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)分析城市不同管網(wǎng)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)度，包括管網(wǎng)失效可能性評(píng)價(jià)和管網(wǎng)失效 后果評(píng)價(jià)。將管網(wǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)模型，通過(guò)在管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)模型中建立的權(quán)重集 和備擇集，計(jì)算出管網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)值和管網(wǎng)失效值，把安全評(píng)價(jià)結(jié)果用有不同顏色的方式在管段 上標(biāo)識(shí)，直觀地顯示給決策人員。 步驟160，基于所述網(wǎng)絡(luò)分析方法模型，建立事故應(yīng)急分析模型，以分析事故空間 分布、影響范圍和影響程度等影響特征。當(dāng)管網(wǎng)中的一條管線發(fā)生故障，首先定位發(fā)生故障 的點(diǎn)屬于網(wǎng)絡(luò)分析方法模型中的哪條管段，然后從這條管段的兩個(gè)端點(diǎn)出發(fā)追尋控制通路 的閥門(mén)，運(yùn)用廣度優(yōu)先遍歷搜索到受事故影響的用戶和應(yīng)當(dāng)關(guān)閉的閥門(mén)。這樣通過(guò)事故應(yīng) 急分析模型分析故障發(fā)生后的影響特征，可以為城市規(guī)劃建設(shè)有關(guān)部門(mén)提供決策參考，以 提高管網(wǎng)在事故發(fā)生時(shí)快速修復(fù)的能力，將影響和損失降到最低。 步驟S180，使用所述安全評(píng)價(jià)模型和所述事故應(yīng)急分析模型進(jìn)行計(jì)算分析，并顯 示于所述三維數(shù)字城市系統(tǒng)，為管網(wǎng)規(guī)劃、城市規(guī)劃中的應(yīng)急預(yù)案制定、突發(fā)事件的應(yīng)急搶 險(xiǎn)處置等提供輔助決策支持。 此外，三維管網(wǎng)管理方法包括對(duì)地上、地下的三維管線的管理。 上述三維管網(wǎng)安全管理方法是基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了城市管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析、安 全評(píng)價(jià)以及事故應(yīng)急分析，并在三維數(shù)字城市系統(tǒng)中直觀地顯示出來(lái)。通過(guò)地理信息系統(tǒng)、 三維地理信息系統(tǒng)將遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和三維建筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，構(gòu) 建空間數(shù)據(jù)庫(kù)，以探討管網(wǎng)分布特征與城市之間的相互關(guān)系，認(rèn)識(shí)并揭示其中的規(guī)律，對(duì)進(jìn) 行城市管理、應(yīng)急方案決策提供輔助決策，具有重大意義。 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種三維管網(wǎng)安全管理方法，包括對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、三維建筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，建立三維數(shù)字城市系統(tǒng)，導(dǎo)入三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)所述三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，基于地理信息系統(tǒng)空間分析方法建立網(wǎng)絡(luò)分析方法模型；基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)，建立三維管網(wǎng)的安全評(píng)價(jià)模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，還包括 基于所述網(wǎng)絡(luò)分析方法，建立事故應(yīng)急分析模型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，還包括 使用所述安全評(píng)價(jià)模型和所述事故應(yīng)急分析模型進(jìn)行計(jì)算分析，并顯示于所述三維數(shù)字城市系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，所述三維數(shù)字城市系 統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)和三維地理信息系統(tǒng)建立。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，所述對(duì)三維管網(wǎng)數(shù)據(jù) 進(jìn)行預(yù)處理，基于地下管網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建立網(wǎng)絡(luò)分析方法模型包括基于地下管網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析城市管網(wǎng)特征。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，所述三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)包 括管點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)、管線屬性數(shù)據(jù)和相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，所述城市管網(wǎng)特征包 括管網(wǎng)上游特征、管網(wǎng)下游特征和管網(wǎng)臨近設(shè)施特征。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，所述基于管網(wǎng)歷史數(shù) 據(jù)，結(jié)合現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)，建立三維管網(wǎng)的安全評(píng)價(jià)模型包括基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，分析管網(wǎng)事故原因；改進(jìn)現(xiàn)有的管道風(fēng)險(xiǎn)模型，建立管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)模型。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，所述分析管網(wǎng)事故原 因是采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法并結(jié)合層次分析法確定影響因子及其權(quán)重，建立因素集、權(quán)重 集和備擇集。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的三維管網(wǎng)安全管理方法，其特征在于，所述管網(wǎng)安全評(píng)價(jià)模 型包括管網(wǎng)失效可能性評(píng)價(jià)和管網(wǎng)失效后果評(píng)價(jià)。
全文摘要
對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、三維建筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，建立三維數(shù)字城市系統(tǒng)，導(dǎo)入三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)所述三維管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，基于地下管網(wǎng)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)建立網(wǎng)絡(luò)分析方法模型；基于管網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合我國(guó)行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立三維管網(wǎng)的安全評(píng)價(jià)模型。上述三維管網(wǎng)安全評(píng)估與應(yīng)急處置輔助決策支持方法是基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了城市管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析、安全評(píng)價(jià)以及事故應(yīng)急分析，并在三維數(shù)字城市系統(tǒng)中直觀地顯示出來(lái)。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK101770614SQ20101004268
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者唐青原, 胡金星, 郭珊珊 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院