一種基于gis生成電纜管網(wǎng)三維模型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于城市電纜管網(wǎng)三維可視化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于GIS生成電纜管網(wǎng) 三維模型的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電纜管網(wǎng)入地是近年來(lái)城市改造的重要內(nèi)容之一，地下電纜管網(wǎng)的普及，美化了 城市環(huán)境，節(jié)約城市寶貴用地，還有利于降低高壓電纜對(duì)生命安全的不利影響。但電纜管網(wǎng) 入地也帶來(lái)管理難題，隨著管線日益增度，如何借助信息化方法管理電纜管網(wǎng)成為供電公 司迫切需要解決的問(wèn)題。目前各供電公司均采用二維CAD圖紙對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行備案和管理。
[0003] 隨著地理信息技術(shù)（GIS)和三維建模技術(shù)的發(fā)展，基于地理信息的三維圖像呈現(xiàn) 給管網(wǎng)的管理帶來(lái)極大的直觀性和便利性。同濟(jì)大學(xué)提出了一種將虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用在高速 公路隧道及隧道群運(yùn)行環(huán)境視景仿真（CN102779357A);上海創(chuàng)圖網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展有限公司 提出一種城市地下管網(wǎng)模型的自動(dòng)化生成方法（CN201210516410A)，該方法可以根據(jù)矢量、 屬性、附屬數(shù)據(jù)等實(shí)現(xiàn)三維自動(dòng)生成；但上述方法中，并沒(méi)有結(jié)合地理信息技術(shù)。山東康威 通信技術(shù)股份有限公司公開(kāi)了一種電力隧道環(huán)境的三維模型庫(kù)建立方法（CN103617646A)， 可以高效地使用三維模型庫(kù)，來(lái)快速創(chuàng)建隧道內(nèi)部的三維場(chǎng)景設(shè)施；中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所（CN103064998A)和中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司 (CN201110340541A)也都在各自領(lǐng)域提出工程三維虛擬場(chǎng)景搭建方法。但上述方法中，GIS 信息僅用于模型展示，沒(méi)有參與到建模過(guò)程本身，而是通過(guò)模型建立好后，將坐標(biāo)等信息結(jié) 合到地圖層，該方法還存在空間朝向的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在GIS引擎的基礎(chǔ)之上，通過(guò)點(diǎn)選路徑點(diǎn)，配合管 網(wǎng)生成策略，自動(dòng)生成電纜管網(wǎng)三維模型的方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于GIS生成電纜管網(wǎng)三維模型 的方法，包括如下步驟： (一） 獲取電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置范圍內(nèi)的GIS底圖； (二） 根據(jù)電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的坐標(biāo)，在GIS底圖上標(biāo)定； (三）根據(jù)GIS底圖信息，對(duì)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的電纜管網(wǎng)，按照生成準(zhǔn)則，生成隧道路 徑； 所述生成準(zhǔn)則為：（1)城市電纜管網(wǎng)需要避開(kāi)建筑物，沿道路并行；（2)依據(jù)GIS底圖 上若有維修工井標(biāo)記，則隧道路徑需要穿越工井；（3)如果隧道路徑長(zhǎng)度為限定值，則需要 在眾多隧道路徑中選取長(zhǎng)度與所述限定值最接近的一條隧道路徑； (四） 根據(jù)實(shí)際情況對(duì)所述隧道路徑進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)； (五） 所述隧道路徑生成后，選取并確認(rèn)管網(wǎng)要素，生成三維管網(wǎng)模型； 所述管網(wǎng)要素包括管網(wǎng)類(lèi)型、管網(wǎng)埋深、管網(wǎng)截面圖形、管網(wǎng)材質(zhì)類(lèi)型、電纜電壓等級(jí)、 電纜回路數(shù)量和支架分布規(guī)則。
[0006] 所述步驟(二）中的電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的坐標(biāo)的輸入方式為手動(dòng)添 加經(jīng)緯度，或手動(dòng)在GIS底圖上點(diǎn)選，或通過(guò)文件批量導(dǎo)入。
[0007] 所述步驟（四）中的手動(dòng)微調(diào)為拖拽路徑曲線，或修改某一點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0008] 所述管網(wǎng)類(lèi)型為隧道、埋管或溝道。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是： (1) 本發(fā)明定位方便，不存在模型空間取向問(wèn)題； (2) 操作簡(jiǎn)單，僅需通過(guò)選取坐標(biāo)點(diǎn)即可生成模型； (3) 按照生成準(zhǔn)則生成管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)模型生成自動(dòng)化。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的處理流程圖。
[0011] 圖2為管網(wǎng)路徑生成策略示意圖。
[0012] 在圖2中，1-路徑1 ; 2-路徑2。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例1 : 由圖1-2所示可知，本實(shí)施例的實(shí)施方案步驟如下： 步驟一：獲取該電纜隧道起點(diǎn)和終點(diǎn)位置范圍內(nèi)的GIS底圖數(shù)據(jù)； 步驟二：根據(jù)電纜管網(wǎng)的起始和終止坐標(biāo)，在GIS底圖上標(biāo)定；手動(dòng)輸入電纜隧道的起 始和終止坐標(biāo)，即經(jīng)緯度的值；也可以在GIS底圖上位置點(diǎn)選確認(rèn)，或是通過(guò)文件導(dǎo)入； 步驟三：根據(jù)GIS底圖信息，按照一定的生成策略和準(zhǔn)則，生成隧道路徑；如圖2所示， 兩點(diǎn)之間將按照一定的策略和準(zhǔn)則生成隧道路徑，例如隧道需要避開(kāi)建筑物，因此存在兩 條路徑1和路徑2,路徑1的長(zhǎng)度為A+4,路徑2的長(zhǎng)度為4+z4+z5。同時(shí)輸入隧道路徑長(zhǎng) 度的限定值，假設(shè)路徑1比路徑2更貼近設(shè)定值，則系統(tǒng)自動(dòng)選取路徑1為隧道路徑。反之， 則選取路徑2。此外，如果路徑2上存在工井，則也自動(dòng)選擇路徑2為生成隧道路徑。
[0014] 步驟四：隧道路徑根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)微調(diào)；自動(dòng)生成的路徑有可能與實(shí)際位置有 差距，例如位于道路的不同側(cè)方向，因此需要手動(dòng)拖拽路徑曲線進(jìn)行微調(diào)； 步驟五：確認(rèn)隧道路徑后，選取并確認(rèn)管網(wǎng)相關(guān)素材生成三維管網(wǎng)模型；隧道路徑確 認(rèn)后，將沿該路徑生成隧道。隧道的生成需要設(shè)置如下參數(shù)，如管網(wǎng)埋深、管網(wǎng)截面圖形、管 網(wǎng)表面材質(zhì)，同時(shí)還需要設(shè)置電纜隧道內(nèi)部電纜電壓等級(jí)、電纜回路數(shù)量、架設(shè)方式、支架 分布規(guī)則等。
[0015] 完成上述步驟后，一條電纜隧道的三維模型即完成。
[0016] 所述步驟二中，電纜管網(wǎng)的起始和終止坐標(biāo)可以用多種方式輸入。例如：手動(dòng)添加 經(jīng)緯度，手動(dòng)在GIS底圖上點(diǎn)選，通過(guò)文件批量導(dǎo)入(如Excel)等。
[0017] 所述步驟三中，對(duì)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的電纜管網(wǎng)生成需要遵循一定的策略和準(zhǔn)則進(jìn) 行隧道路徑生成。例如：城市電纜管網(wǎng)需要避開(kāi)建筑物，通常沿道路并行；也可以依據(jù)GIS 底圖上特定標(biāo)記，如GIS底圖上有維修工井，隧道需要穿越工井；如果限制隧道長(zhǎng)度，則需 要在眾多路徑中選取距離最合適的一條；此外還有坡段、湖泊等地形的限制因素。
[0018] 所述步驟四中，隧道路徑還可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)。微調(diào)過(guò)程既可以拖拽 路徑曲線，也可以修改某一點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0019] 所述步驟五中，隧道路徑確認(rèn)后，需要進(jìn)行管網(wǎng)生成的準(zhǔn)備工作。包括管網(wǎng)類(lèi)型 (如隧道、埋管、溝道等)、管網(wǎng)埋深、管網(wǎng)截面圖形、管網(wǎng)材質(zhì)類(lèi)型等，以及管網(wǎng)內(nèi)部要素，包 括電纜電壓等級(jí)、電纜回路數(shù)量、支架分布規(guī)則等。系統(tǒng)將依據(jù)上述信息生成三維管網(wǎng)模 型。
[0020] 實(shí)施例2 : 本實(shí)施例選用易于使用的3D設(shè)計(jì)軟件GoogleSketchUp來(lái)完成系統(tǒng)的三維建模工 作，選用瀏覽性能優(yōu)異、地圖資源豐富的GoogleEarth作為管網(wǎng)系統(tǒng)的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)。 [0021] 物體的三維模型構(gòu)建完成后，需要以某種類(lèi)型的文件將物體的三維模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 起來(lái)。KML文件是Google公司支持的一種用來(lái)描述、保存和顯示各種空間信息的文件格 式。GoogleEarth和SketchUp都支持這種三維模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件格式。由于KML文件 還是一種采用XML文件的語(yǔ)法格式和文件結(jié)構(gòu)的純文本文件，非常適用于系統(tǒng)生成、更新 其中的數(shù)據(jù)信息，因此對(duì)于選用SketchUp和GoogleEarth來(lái)開(kāi)發(fā)的管網(wǎng)系統(tǒng)而言，KML 是最佳的三維模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件類(lèi)型。
[0022] 結(jié)合對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的功能需求，設(shè)定管網(wǎng)系統(tǒng)的管線、管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1、 表2所示。需要說(shuō)明的是，這種管網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是存在一定的數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題的，但為了便 于數(shù)據(jù)查詢(xún)和管網(wǎng)模型的自動(dòng)生成，本實(shí)施例還是采用了這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于GIS生成電纜管網(wǎng)三維模型的方法，其特征在于包括如下步驟： (一） 獲取電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置范圍內(nèi)的GIS底圖； (二） 根據(jù)電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的坐標(biāo)，在GIS底圖上標(biāo)定； (三） 根據(jù)GIS底圖信息，對(duì)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的電纜管網(wǎng)，按照生成準(zhǔn)則，生成隧道路 徑； 所述生成準(zhǔn)則為：（1)城市電纜管網(wǎng)需要避開(kāi)建筑物，沿道路并行；（2)依據(jù)GIS底圖 上若有維修工井標(biāo)記，則隧道路徑需要穿越工井；（3)如果隧道路徑長(zhǎng)度為限定值，則需要 在眾多隧道路徑中選取長(zhǎng)度與所述限定值最接近的一條隧道路徑； (四） 根據(jù)實(shí)際情況對(duì)所述隧道路徑進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)； (五） 所述隧道路徑生成后，選取并確認(rèn)管網(wǎng)要素，生成三維管網(wǎng)模型； 所述管網(wǎng)要素包括管網(wǎng)類(lèi)型、管網(wǎng)埋深、管網(wǎng)截面圖形、管網(wǎng)材質(zhì)類(lèi)型、電纜電壓等級(jí)、 電纜回路數(shù)量和支架分布規(guī)則。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GIS生成電纜管網(wǎng)三維模型的方法，其特征在于： 所述步驟(二）中的電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的坐標(biāo)的輸入方式為手動(dòng)添加經(jīng)緯度， 或手動(dòng)在底圖上點(diǎn)選，或通過(guò)文件批量導(dǎo)入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的任何一種基于GIS生成電纜管網(wǎng)三維模型的方法，其特 征在于：所述步驟（四）中的手動(dòng)微調(diào)為拖拽路徑曲線，或修改某一點(diǎn)的坐標(biāo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于GIS生成電纜管網(wǎng)三維模型的方法，其特征在于： 所述管網(wǎng)類(lèi)型為隧道、埋管或溝道。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于GIS生成電纜管網(wǎng)三維模型的方法，包括獲取電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置范圍內(nèi)的GIS底圖的步驟；根據(jù)電纜管網(wǎng)的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的坐標(biāo)并在GIS底圖上標(biāo)定的步驟；根據(jù)GIS底圖信息，對(duì)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的電纜管網(wǎng)，按照生成準(zhǔn)則，生成隧道路徑的步驟；根據(jù)實(shí)際情況對(duì)所述隧道路徑進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)的步驟；在隧道路徑生成后，選取并確認(rèn)管網(wǎng)要素，生成三維管網(wǎng)模型的步驟；本發(fā)明定位方便，不存在模型空間取向問(wèn)題；本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，僅需通過(guò)選取坐標(biāo)點(diǎn)即可生成模型；本發(fā)明按照生成準(zhǔn)則生成管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)模型生成自動(dòng)化。
【IPC分類(lèi)】G06T17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104700453
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510138544
【發(fā)明人】李乾, 徐亞兵, 楊博超, 王立軍, 邢昆, 錢(qián)恒建, 王彥龍, 王國(guó)成, 谷豐, 張霞
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司, 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日