專利名稱：一種基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共同溝布設(shè)方法，特別是涉及一種基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法。
背景技術(shù)：
城市共同溝擔(dān)負(fù)著信息傳輸、能源輸送及給水排水等任務(wù)，是城市發(fā)展的基礎(chǔ)，因此被譽(yù)為城市的生命線。然而，隨著城市的迅速發(fā)展，城市的物質(zhì)流和能量流逐漸增加，使得城市地下管線空間分布越來越狹窄，探討地下三維管網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化方法，為城市地下資源管理、管線規(guī)劃和城市規(guī)劃建設(shè)提供輔助決策，具有重要意義。因此，如何實(shí)現(xiàn)地下空間資源的布局更優(yōu)管理，通過空間分析方法將管網(wǎng)布設(shè)、管網(wǎng)分析與其相關(guān)規(guī)劃規(guī)范及原則、管網(wǎng)屬性、管網(wǎng)問相互關(guān)系等聯(lián)系起來，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行城市地下三維管網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化方案，滿足日益龐大的城市地下資源相關(guān)規(guī)劃需求，減少事故的發(fā)生，是目前共同溝布設(shè)所面臨的一大難題。傳統(tǒng)的地下專業(yè)管網(wǎng)采用人工方式，管理效率低下，難以動(dòng)態(tài)管理共同溝，容易在狹窄的空間導(dǎo)致管線事故的發(fā)生。此外，傳統(tǒng)的共同溝管理都建立在二維的基礎(chǔ)上，不能直觀地展示管線的分布和管段的相互位置。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種能夠直觀展示管線分布和管段相互位置的基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法。一種基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，包括對遙感影像數(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，構(gòu)建三維虛擬城市系統(tǒng)；在三維虛擬城市系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)的地下三維管網(wǎng)模型生成與管理；根據(jù)所述地下三維管網(wǎng)模型，選定需要布設(shè)管網(wǎng)的起止點(diǎn)，生成多種管網(wǎng)布設(shè)方案；根據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，對所述管網(wǎng)布設(shè)方案進(jìn)行緩沖區(qū)碰撞處理分析，搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素；根據(jù)所述管網(wǎng)布設(shè)影響因素進(jìn)行優(yōu)化分析，得出適合于共同溝布設(shè)的優(yōu)化方案，并將結(jié)果在三維虛擬城市系統(tǒng)中進(jìn)行管理展示。優(yōu)選的，所述對遙感影像數(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，構(gòu)建三維虛擬城市系統(tǒng)包括對遙感影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理； 將融合后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到三維虛擬城市系統(tǒng)中；以模型文件的形式批量輸出三維建筑模型數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的模型轉(zhuǎn)換；將三維建筑模型批量導(dǎo)入到三維虛擬城市系統(tǒng)中。優(yōu)選的，所述在三維虛擬城市系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)的地下三維管網(wǎng)模型生成與管理包括參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完成編碼方案及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，將管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中；對管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、管線數(shù)據(jù)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)可視化。優(yōu)選的，所述生成管網(wǎng)布設(shè)方案是根據(jù)已有的道路網(wǎng)，利用空間分析的網(wǎng)絡(luò)分析，
3自動(dòng)生成幾種管網(wǎng)布設(shè)方法。優(yōu)選的，所述根據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，對所述管網(wǎng)布設(shè)方案進(jìn)行碰撞處理，搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素是運(yùn)用緩沖區(qū)空間分析對三維空間下的三維管線進(jìn)行碰撞分析處理。優(yōu)選的，所述搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素包括依據(jù)水平、垂直凈距離影響因素，對管網(wǎng)之間、管網(wǎng)與建筑物之間、管網(wǎng)與設(shè)施之間進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出布設(shè)管線與周圍管線、建筑物及設(shè)施之間的水平、垂直凈距；與相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷是否符合國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如果符合，則此方案合理；如果不符合，則動(dòng)態(tài)調(diào)整布設(shè)管網(wǎng)位置。優(yōu)選的，所述搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素還包括結(jié)合已有的預(yù)留管道對其充分利用。上述構(gòu)建基于三維虛擬城市的空間分析平臺(tái)中，通過各類數(shù)據(jù)的融合處理及地下三維管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)建模，實(shí)現(xiàn)了在布設(shè)管網(wǎng)時(shí)有據(jù)可依，為進(jìn)行城市地下資源規(guī)劃、城市管線規(guī)劃、城市規(guī)劃建設(shè)等提供決策支持。此外，構(gòu)建基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，充分利用了地理底圖信息和管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)，構(gòu)筑三維空間視圖，直觀展示地面建筑物信息、管段相互位置及共同溝優(yōu)化分析，方便快捷地查看管網(wǎng)的連接和交叉情況，以充分利用城市越來越狹窄的共同溝管線空間。


圖1是基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一個(gè)基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法流程圖。具體過程如下步驟S100，對遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(Digital ElevationModel，簡稱 “DEM”)、三維建筑模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)建三維虛擬城市系統(tǒng)。首先，應(yīng)當(dāng)對遙感影像數(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。 該處理過程包括對遙感影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，并將融合后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到三維虛擬城市系統(tǒng)中；再以模型文件的形式批量輸出三維建筑模型數(shù)據(jù)，通過軟件進(jìn)行相應(yīng)的模型轉(zhuǎn)換，至此預(yù)處理完畢。然后將三維建筑模型批量導(dǎo)入到三維虛擬城市系統(tǒng)中，并修改相應(yīng)的參數(shù)，使三維建筑模型與遙感影像圖一一對應(yīng)。步驟S120，根據(jù)所述三維虛擬城市系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于管點(diǎn)(管道接頭、閥門、三通、四通)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)的地下三維管網(wǎng)模型生成與管理。首先，應(yīng)當(dāng)參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完成編碼方案及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，將管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。而在編碼方案和數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建中，共同溝數(shù)據(jù)主要有管點(diǎn)和管線。管點(diǎn)是指特征點(diǎn)(如管道接頭、三通、四通等)或者附屬物點(diǎn)(如閥門等)。管線是由管點(diǎn)按一定的連接方式構(gòu)成的線，代表實(shí)地管線的走向。管井主要用于施工建設(shè)時(shí)布設(shè)， 方便相關(guān)技術(shù)人員對共同溝管線進(jìn)行維修處理。其次，還應(yīng)對管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、管線數(shù)據(jù)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)可視化。三維動(dòng)態(tài)可視化能夠?qū)⒏黝惞芫W(wǎng)問的空間位置關(guān)系直觀形象的表達(dá)，方便快捷地查看管網(wǎng)的連接和交叉情況，把其中的復(fù)雜關(guān)系呈現(xiàn)給城市規(guī)劃部門及施工單位的技術(shù)人員，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的人機(jī)交互性。步驟S140，根據(jù)所述地下三維管網(wǎng)模型，選定需要布設(shè)管網(wǎng)的起止點(diǎn)，生成管網(wǎng)布設(shè)方案。設(shè)定需要布設(shè)管網(wǎng)的起止點(diǎn)，根據(jù)已有的道路網(wǎng)，利用空間分析的網(wǎng)絡(luò)分析，自動(dòng)生成幾種管網(wǎng)布設(shè)方法?？臻g分析特有的對地理空間隱含信息的提取、表現(xiàn)和傳輸功能，成為共同溝系統(tǒng)優(yōu)化所使用的重要技術(shù)手段之一?？臻g分析主要用于對共同溝進(jìn)行基礎(chǔ)分析，統(tǒng)計(jì)出一些必要的信息，對空間管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘和利用，探討共同溝布設(shè)優(yōu)化方法并進(jìn)行規(guī)劃及輔助決策，實(shí)現(xiàn)對城市共同溝的數(shù)字化、科學(xué)化管理，為城市管理部門提供有效的資
源管理方案。網(wǎng)絡(luò)分析是對地理網(wǎng)絡(luò)、城市基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地理分析和模型優(yōu)化過程，通過研究網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)以及模擬和分析資源在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)和分配情況，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其資源等的優(yōu)化問題。步驟S160，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，對所述管網(wǎng)布設(shè)方案進(jìn)行碰撞處理，搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素。首先，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，如城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范等，對布設(shè)在周圍的管網(wǎng)進(jìn)行碰撞分析，并搜索管網(wǎng)周圍的建筑物及設(shè)施，包括管網(wǎng)之間、管網(wǎng)與建筑物之間、管網(wǎng)與設(shè)施之間，運(yùn)用緩沖區(qū)空間分析對三維空間下的三維管線進(jìn)行碰撞分析處理。緩沖區(qū)空間分析是根據(jù)給定的距離在點(diǎn)、線、面實(shí)體周圍自動(dòng)建立一定寬度的區(qū)域范圍的分析方法。通過緩沖區(qū)分析，可自動(dòng)建立它們周圍一定距離的帶狀區(qū)，來識(shí)別這些實(shí)體對鄰近對象的輻射范圍或影響程度，此分析主要是以三維空間下的管點(diǎn)或者管線為基礎(chǔ)進(jìn)行緩沖區(qū)分析，識(shí)別出緩沖范圍內(nèi)的建筑物及設(shè)施，并以統(tǒng)計(jì)結(jié)果的方式輸出。其次，依據(jù)水平、垂直凈距離影響因素，對管網(wǎng)之間、管網(wǎng)與建筑物之間、管網(wǎng)與設(shè)施之間的水平、垂直凈距進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出布設(shè)管線與周圍管線、建筑物及設(shè)施之間的水平、垂直凈距，并與相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷是否符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如果不符合，則此方案不合理，則動(dòng)態(tài)地調(diào)整布設(shè)管網(wǎng)位置，避免其它管線、建筑物及設(shè)施挖壞或挖斷事故的發(fā)生。最后，還應(yīng)結(jié)合已有的預(yù)留管道對其充分利用。在管網(wǎng)中可能有預(yù)留管道，可以充分利用已有的預(yù)留管道，提倡節(jié)約資源，合理安排地下資源管理。步驟S180，根據(jù)所述管網(wǎng)布設(shè)影響因素進(jìn)行優(yōu)化分析，提出適合于共同溝布設(shè)的優(yōu)化方案，并將分析結(jié)果在三維虛擬城市系統(tǒng)中管理、展示。根據(jù)管網(wǎng)之間、管網(wǎng)與設(shè)施之間的水平、垂直凈距分析以及布設(shè)過程中所考慮的因素進(jìn)行管網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化分析，提出適合于共同溝布設(shè)的優(yōu)化方案，并將優(yōu)化結(jié)果在三維虛擬城市系統(tǒng)中管理與展示。城市共同溝層次復(fù)雜，因而在三維系統(tǒng)中顯示可以使管網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)的直觀性和可操作性得到大大的改觀，使本來在二維錯(cuò)綜復(fù)雜的管網(wǎng)層次感變得更加清晰明了，方便管網(wǎng)布設(shè)優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)。將分析結(jié)果應(yīng)用到城市地下資源管理、管線規(guī)劃、施工規(guī)劃、城
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市規(guī)劃建設(shè)應(yīng)用中，并根據(jù)上述分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)以共同溝布設(shè)優(yōu)化特征為基礎(chǔ)的綜合信息挖掘，為城市各管理部門進(jìn)行決策分析提供支持。上述構(gòu)建基于三維虛擬城市的空間分析平臺(tái)中，通過各類數(shù)據(jù)的融合處理及地下三維管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)建模，實(shí)現(xiàn)了在布設(shè)管網(wǎng)時(shí)有據(jù)可依，為進(jìn)行城市地下資源規(guī)劃、城市管線規(guī)劃、城市規(guī)劃建設(shè)等提供決策支持。此外，構(gòu)建基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，充分利用了地理底圖信息和管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)，構(gòu)筑三維空間視圖，可方便快捷地展示地面建筑物信息、管段相互位置及共同溝優(yōu)化分析，方便快捷地查看管網(wǎng)的連接和交叉情況，以充分利用城市越來越狹窄的共同溝管線空間。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本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，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
1.一種基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，其特征在于，包括對遙感影像數(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，構(gòu)建三維虛擬城市系統(tǒng)；在三維虛擬城市系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)的地下三維管網(wǎng)模型生成與管理；根據(jù)所述地下三維管網(wǎng)模型，選定需要布設(shè)管網(wǎng)的起止點(diǎn)，生成多種管網(wǎng)布設(shè)方案；根據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，對所述管網(wǎng)布設(shè)方案進(jìn)行緩沖區(qū)碰撞處理分析，搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素；根據(jù)所述管網(wǎng)布設(shè)影響因素進(jìn)行優(yōu)化分析，得出適合于共同溝布設(shè)的優(yōu)化方案，并將結(jié)果在三維虛擬城市系統(tǒng)中進(jìn)行管理展示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，其特征在于，所述對遙感影像數(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，構(gòu)建三維虛擬城市系統(tǒng)包括對遙感影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理；將融合后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到三維虛擬城市系統(tǒng)中；以模型文件的形式批量輸出三維建筑模型數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的模型轉(zhuǎn)換；將三維建筑模型批量導(dǎo)入到三維虛擬城市系統(tǒng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，其特征在于，所述在三維虛擬城市系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)的地下三維管網(wǎng)模型生成與管理包括參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完成編碼方案及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，將管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中；對管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、管線數(shù)據(jù)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)可視化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，其特征在于，所述生成管網(wǎng)布設(shè)方案是根據(jù)已有的道路網(wǎng)，利用空間分析的網(wǎng)絡(luò)分析，自動(dòng)生成幾種管網(wǎng)布設(shè)方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，其特征在于，所述根據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，對所述管網(wǎng)布設(shè)方案進(jìn)行碰撞處理，搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素是運(yùn)用緩沖區(qū)空間分析對三維空間下的三維管線進(jìn)行碰撞分析處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，其特征在于，所述搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素包括依據(jù)水平、垂直凈距離影響因素，對管網(wǎng)之間、管網(wǎng)與建筑物之間、管網(wǎng)與設(shè)施之間進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出布設(shè)管線與周圍管線、建筑物及設(shè)施之間的水平、垂直凈距；與相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷是否符合國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如果符合，則此方案合理；如果不符合，則動(dòng)態(tài)調(diào)整布設(shè)管網(wǎng)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，其特征在于，所述搜索管網(wǎng)周圍的設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素還包括結(jié)合已有的預(yù)留管道對其充分利用。
全文摘要
一種基于三維虛擬城市的共同溝布設(shè)方法，包括對遙感影像數(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，構(gòu)建三維虛擬城市系統(tǒng)；在三維虛擬城市系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于管點(diǎn)數(shù)據(jù)、管井?dāng)?shù)據(jù)、二維管線數(shù)據(jù)的地下三維管網(wǎng)模型生成與管理；根據(jù)地下三維管網(wǎng)模型，選定需要管網(wǎng)的起止點(diǎn)，生成多種管網(wǎng)布設(shè)方案；根據(jù)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，對管網(wǎng)布設(shè)方案進(jìn)行碰撞處理，搜索管網(wǎng)周圍設(shè)施以及分析管網(wǎng)布設(shè)影響因素；根據(jù)管網(wǎng)布設(shè)影響因素進(jìn)行優(yōu)化分析，得出適合地下管網(wǎng)布設(shè)的優(yōu)化方案，并將結(jié)果在三維虛擬城市系統(tǒng)中進(jìn)行管理展示。構(gòu)建三維虛擬城市，通過動(dòng)態(tài)建模、多種管網(wǎng)布設(shè)方案生成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了布設(shè)管網(wǎng)有據(jù)可依，為城市地下資源和管線規(guī)劃提一供支持。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102467591SQ20101053770
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
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