一种地下管线的管理方法、系统、设备及可读存储介质与流程

本发明涉及地下管线可视化领域，特别是涉及一种地下管线的管理方法、系统、设备及可读存储介质。

背景技术：

城市的地下空间布设了密集的地下管道、线路，这些地下管线向城市的各个角落输送能源，传递信息。是城市运转依赖的血管、感知城市状态的神经网络。现有技术中对地下管线的管理，主要是通过二维软件对地下管线的数据进行质检、成图、更新、管理等工作，但是二维图形不能准确表达管线之间的空间关系，视觉效果不直观。另外，地下管线不仅仅是地下的产物，更和其地表建筑有着密切的关联，随着城市建设的快速发展，市政建设项目施工频繁，由于施工而破坏地下管线的事故时有发生，因此，现有技术中的方案，无法得到地上与地下的空间关系，使得现有技术中的管理方式的直观性较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种地下管线的管理方法、系统、设备及可读存储介质，采用符号化的技术，对地下管线的二维矢量数据实现三维具象化，得到的三维管线场景可以准确地表达地下管线之间的空间关系，同时将该三维管线场景与城市模型与三维地形数据相结合，可以方便、直观的理解地面建筑和地下管线的空间位置，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种地下管线的管理方法，包括：

在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据，根据所述二维矢量数据得到三维数据结构；

将所述三维数据结构转换为三维管线符号；

根据所有所述待处理地下管线的三维管线符号，绘制地下管线的三维管线场景；

将所述三维管线场景与所述地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合，得到所述地下管线的三维场景，并显示所述三维场景。

优选的，所述在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据的过程具体为：

在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线的空间位置对应的二维矢量数据。

优选的，所述在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线的空间位置对应的二维矢量数据的过程具体为：

在二维矢量数据集中，通过结构化查询语言sql确定与每个待处理地下管线的空间位置对应的二维矢量数据。

优选的，所述三维地形数据为通过数字高程模型dem和数字正射影像数据集dom融合后的三维地形数据。

优选的，所述绘制地下管线的三维管线场景之后，将所述三维管线场景与所述地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合之前，该管理方法还包括：

分析所述三维管线场景，以判断所述三维管线场景是否满足安全标准。

优选的，所述分析所述三维管线场景的过程包括：

分析述三维管线场景的水平净距和/或垂直净距和/或纵断面和/或碰撞检测结果。

优选的，该管理方法还包括：

对所述三维场景进行远近缩放处理和/或平移处理。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种地下管线的管理系统，包括：

数据处理模块，用于在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据，根据所述二维矢量数据得到三维数据结构；

绘制模块，用于将所述三维数据结构转换为三维管线符号；并根据所有所述待处理地下管线的三维管线符号，绘制地下管线的三维管线场景；

构建模块，用于将所述三维管线场景与所述地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合，得到所述地下管线的三维场景；

显示模块，用于显示所述三维场景。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种地下管线的管理设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述地下管线的管理方法的步骤；

显示器，用于显示地下管线的三维场景。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述地下管线的管理方法的步骤。

本发明提供了一种地下管线的管理方法，包括：在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据，根据二维矢量数据得到三维数据结构；将三维数据结构转换为三维管线符号；根据所有待处理地下管线的三维管线符号，绘制地下管线的三维管线场景；将三维管线场景与地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合，得到地下管线的三维场景，并显示三维场景。

可见，在实际应用中，本发明采用符号化的技术，对地下管线的二维矢量数据实现三维具象化，更直观易懂，且符号化可以实现灵活配置，表达丰富，通过上述方式得到的三维管线场景可以准确地表达地下管线之间的空间关系，同时将该三维管线场景与城市模型与三维地形数据相结合，可以更加方便、直观的理解地面建筑和地下管线的空间位置关系，可靠性高。

本发明还提供了一种地下管线的管理系统、设备及可读存储介质，具有和上述地下管线的管理方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种地下管线的管理方法的步骤流程图；

图2为本发明所提供的一种地下管线的管理系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种地下管线的管理方法、系统、设备及可读存储介质，采用符号化的技术，对地下管线的二维矢量数据实现三维具象化，得到的三维管线场景可以准确地表达地下管线之间的空间关系，同时将该三维管线场景与城市模型与三维地形数据相结合，可以方便、直观的理解地面建筑和地下管线的空间位置，可靠性高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种地下管线的管理方法的步骤流程图，包括：

步骤1：在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据，根据二维矢量数据得到三维数据结构；

具体的，矢量数据是城市地下管线常用的数据存储格式，二维矢量数据集中包括城市地下管线的所有二维矢量数据，矢量是二维的数据结构，精简抽象，可以准确的标识地物的位置、平面形状、属性。

具体的，每个待处理地下管线都是城市地下管线的一部分，待处理地下管线可以由操作员确定，对二维矢量数据集中的*.shp、ogc标准数据进行解析，查找与待处理地下管线所对应的二维矢量数据，将二维矢量数据转换为点、线、面数据，即三维数据结构，以便后续调用。本发明实现了二维矢量数据到三维数据结构的实时转换，灵活性强。

步骤2：将三维数据结构转换为三维管线符号；

步骤3：根据所有待处理地下管线的三维管线符号，绘制地下管线的三维管线场景；

具体的，将三维数据结构转换为三维管线符号，实现了二维线到三维管道、二维点到各种附属物(阀门、井室、消防栓等)之间的转换。一般的，三维管线场景通常由三维管线和三维管点两类组成，具体包括以下元素：三维管线包括圆管、方沟、管块、竖管等；三维管点包括特征点、井和附属设施三大类，其中，特征点包括弯头、直通、三通、四通、五通、多通、变径、盖堵、管帽等，井包括方井、圆井、井室、偏心井、雨篦等，附属设施包括阀门、水表、消防栓、控制柜、变压器、分线箱等；不同元素采用不同方式实现快速构建三维管线场景。通常采用线型符号构建三维管线、自适应管点符号构建三维管点，而部分特殊特征点、井和附属设施采用模型符号展示。可以理解的是，每个待处理地下管线均可以指城市地下管线的一段或一点，所有待处理地下管线组合起来就可以构成完整的城市地下管线，因此，将每个待处理地下管线的二维矢量数据进行处理后得到的三维管线符号按预设规则组合在一起，就可以得到城市地下管线的三维管线场景。

具体的，通过使用符号库管理技术，可以实现对地形图、管线或管点符号样式的新增或修改，符号库中集合了点样式、线样式、颜色样式和面样式，通过样式管理工具，可以很方便地对各种符号属性进行修改。在修改完成保存以后，再发布到服务器上，更新给各功能子系统。同时，借助三维符号化，可以完成对地下管线的二维矢量数据的接入和快速建模，减低了三维数据结构生产难度。相应的，当二维矢量数据集中的数据更新后，可以根据更新后的二维矢量数据实时修改或增加与其对应的三维管线符号，以完成对三维管线场景的更新，实现二三维同源管理，同步更新，节约了数据管理成本和复杂度。

步骤4：将三维管线场景与地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合，得到地下管线的三维场景，并显示三维场景。

作为一种优选的实施例，三维地形数据为通过数字高程模型dem和数字正射影像数据集dom融合后的三维地形数据。

具体的，运用计算机图形处理及虚拟现实技术格局的数据管理发布子系统传输过来的数据，完成基础地理数据和城市数据渲染，具体的，可接入通过dem(digitalelevationmodel，数字高程模型)、dom(digitalorthophotomap，数字正射影像数据集)融合后的三维地形数据，并叠加在相同坐标参考下的，相同比例的城市模型，以及三维管线场景，构建三维场景，实现地上地下一体化的场景合成及可视化效果。

本发明提供了一种地下管线的管理方法，包括：在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据，根据二维矢量数据得到三维数据结构；将三维数据结构转换为三维管线符号；根据所有待处理地下管线的三维管线符号，绘制地下管线的三维管线场景；将三维管线场景与地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合，得到地下管线的三维场景，并显示三维场景。

可见，在实际应用中，本发明采用符号化的技术，对地下管线的二维矢量数据实现三维具象化，更直观易懂，且符号化可以实现灵活配置，表达丰富，通过上述方式得到的三维管线场景可以准确地表达地下管线之间的空间关系，同时将该三维管线场景与城市模型与三维地形数据相结合，可以更加方便、直观的理解地面建筑和地下管线的空间位置关系，可靠性高。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据的过程具体为：

在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线的空间位置对应的二维矢量数据。

具体的，可通过具体的空间位置去查找与待处理地下管线对应的二维矢量数据，采用基于空间位置的数据调度策略，降低了三维数据的请求量和渲染量，为提高三维管线场景的绘制效率提供了基础，使整个绘制过程更加高效。

作为一种优选的实施例，在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线的空间位置对应的二维矢量数据的过程具体为：

在二维矢量数据集中，通过结构化查询语言sql确定与每个待处理地下管线的空间位置对应的二维矢量数据。

具体的，sql(structuredquerylanguage，结构化查询语言)是一种用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统的结构化查询语言，在查询方面，具有一定的高效性，从而进一步提高了三维管线场景的绘制效率。

作为一种优选的实施例，绘制地下管线的三维管线场景之后，将三维管线场景与地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合之前，该管理方法还包括：

分析三维管线场景，以判断三维管线场景是否满足安全标准。

作为一种优选的实施例，分析三维管线场景的过程包括：

分析述三维管线场景的水平净距和/或垂直净距和/或纵断面和/或碰撞检测结果。

具体的，本发明还对绘制的三维管线进行了分析，以提升管线系统的实用程度。主要包括：

1、水平净距分析：用于检查两根管道在水平方向上的最短距离；

2、垂直净距分析：用于检查两根管道在垂直方向上的最短距离；

3、碰撞检测：用于检测两个管道之间是否存在外表面的碰撞和相交情况；

4、纵断面分析：用于分析一根管线在起点和终点上的高低起伏情况；

5、地表开挖分析：用于对地形数据进行开挖，用于暴露地下管道的位置，模拟施工等。

同时，还可以查看三维管线属性，通过点击或者拾取，获取三维管线的属性信息。

作为一种优选的实施例，该管理方法还包括：

对三维场景进行远近缩放处理和/或平移处理。

具体的，可通过鼠标和键盘交互完成对三维场景的浏览，浏览方式具体可以包括自动查看全景图、俯视查看等，同时可以通过鼠标滚轮对三维场景进行远近缩放、平移等控制。

具体的，本发明还包括管线数据查询功能，提供条件查询功能，可通过输入关键查询条件，查询数据，支持按照管径条件查询，材质条件查询，任意字段条件查询。

综上所述，本发明完成了对基础地形数据的可视化，对城市地表建筑的可视化实现对城市环境的真实再现；完成对二维管线数据的接入和解析，可以实现二三维同源管理，同步更新，节约数据管理成本和复杂度；采用符号化的技术，对二维管线数据实现三维具象化，更直观易懂。符号化实现灵活配置，表达丰富；采用基于空间位置的数据调度策略，降低了三维数据的请求量，渲染量，提高三维管线的绘制效率，整个场景更加高效；开发了适合三维管线分析系列应用功能，提升了三维系统的实用程度。

请参照图2，图2为本发明所提供的一种地下管线的管理系统的结构示意图，包括：

数据处理模块1，用于在二维矢量数据集中，确定与每个待处理地下管线对应的二维矢量数据，根据二维矢量数据得到三维数据结构；

具体的，矢量数据是城市地下管线常用的数据存储格式，二维矢量数据集中包括城市地下管线的所有二维矢量数据，矢量是二维的数据结构，精简抽象，可以准确的标识地物的位置、平面形状、属性。

具体的，每个待处理地下管线都是城市地下管线的一部分，数据处理模块1可以根据操作员发送的包括待处理地下管线的空间位置的控制指令，解析二维矢量数据集中的*.shp、ogc标准数据，查找与该控制指令所对应的二维矢量数据，将二维矢量数据转换为点、线、面数据，即三维数据结构，以便后续调用。本发明实现了二维矢量数据到三维数据结构的实时转换，灵活性强。具体的，数据处理模块1采用基于空间位置的数据调度策略，降低了三维数据的请求量和渲染量，为提高绘制模块2的绘制效率提供了基础，使整个绘制过程更加高效。同时，数据处理模块1通过sql进行查询，可以进一步提高绘制模块2绘制三维管线场景的效率。

绘制模块2，用于将三维数据结构转换为三维管线符号；并根据所有待处理地下管线的三维管线符号，绘制地下管线的三维管线场景；

具体的，绘制模块2将三维数据结构转换为三维管线符号，实现了二维线到三维管道、二维点到各种附属物(阀门、井室、消防栓等)之间的转换。一般的，三维管线场景通常由三维管线和三维管点两类组成，具体包括以下元素：三维管线包括圆管、方沟、管块、竖管等；三维管点包括特征点、井和附属设施三大类，其中，特征点包括弯头、直通、三通、四通、五通、多通、变径、盖堵、管帽等，井包括方井、圆井、井室、偏心井、雨篦等，附属设施包括阀门、水表、消防栓、控制柜、变压器、分线箱等；不同元素采用不同方式实现快速构建三维管线场景。通常采用线型符号构建三维管线、自适应管点符号构建三维管点，而部分特殊特征点、井和附属设施采用模型符号展示。可以理解的是，每个待处理地下管线均可以指城市地下管线的一段或一点，所有待处理地下管线组合就可以构成完整的城市地下管线，因此，绘制模块2将每个待处理地下管线的二维矢量数据进行处理后得到的三维管线符号按预设规则组合在一起，就可以得到城市地下管线的三维管线场景。

具体的，绘制模块2通过使用符号库管理技术，可以实现对地形图、管线或管点符号样式的新增或修改，符号库中集合了点样式、线样式、颜色样式和面样式，通过样式管理工具，可以很方便地对各种符号属性进行修改。在修改完成保存以后，再发布到服务器上，更新给各功能子系统。同时，借助三维符号化，可以完成对地下管线的二维矢量数据的接入和快速建模，减低了三维数据结构生产难度。

相应的，当二维矢量数据集中的数据更新后，可以通过数据处理模块1和绘制模块2将更新后的二维矢量数据实时修改或增加与其对应的三维管线符号，以完成对三维管线场景的更新，实现二三维同源管理，同步更新，节约了数据管理成本和复杂度。

构建模块3，用于将三维管线场景与地下管线所在区域的城市模型及三维地形数据结合，得到地下管线的三维场景；

具体的，构建模块3运用计算机图形处理及虚拟现实技术格局的数据管理发布子系统传输过来的数据，完成基础地理数据和城市数据渲染，具体的，可接入通过dem、dom融合后的三维地形数据，并叠加在相同坐标参考下的，相同比例的城市模型，以及三维管线场景，构建三维场景，实现地上地下一体化的场景合成及可视化效果。

显示模块4，用于显示三维场景。

相应的，本发明还包括基础管线分析模块，用于对绘制的三维管线进行分析，以提升管理系统的实用程度。分析的内容主要包括：

1、水平净距分析：用于检查两根管道在水平方向上的最短距离；

2、垂直净距分析：用于检查两根管道在垂直方向上的最短距离；

3、碰撞检测：用于检测两个管道之间是否存在外表面的碰撞和相交情况；

4、纵断面分析：用于分析一根管线在起点和终点上的高低起伏情况；

5、地表开挖分析：用于对地形数据进行开挖，用于暴露地下管道的位置，模拟施工等。

同时，还可以通过基础管线分析模块查看三维管线属性，通过点击或者拾取，获取三维管线的属性信息。

相应的，本发明还包括基础漫游模块，可以和数据处理模块1进行通讯，用于视点定位、路径漫游、二三维联动，实现对三维场景进行远近缩放、平移等控制。

相应的，本发明还提供了一种地下管线的管理设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一项地下管线的管理方法的步骤；

显示器，用于显示地下管线的三维场景。

相应的，本发明还提供了一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项地下管线的管理方法的步骤。

本发明所提供的一种地下管线的管理设备及可读存储介质，具有和上述地下管线的管理方法相同的有益效果。

对于本发明所提供的一种地下管线的管理设备及可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。