技术特征：
1.基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：构建和存储管网几何体对象：创建管网数据集，根据管点的连通性信息和管线的管径信息确定并构建基础部件几何体对象，读取管点和管线的属性信息构建管点几何体对象和管线几何体对象并存储在管点要素类和管线要素类中，将内、外壁纹理存储在纹理库中；创建三维空间索引及空间体查询：根据管点几何体对象的范围和空间参考信息计算管点三维空间索引网格编码并进行存储；根据管线几何体对象的范围和空间参考信息计算管线三维空间索引网格编码集合并进行存储；绘制查询几何体确定三维空间关系类型，获取查询几何体的三维空间索引网格，根据查询几何体的三维空间索引网格集合和三维空间关系类型构建查询语句筛选几何体对象，将筛选出的几何体对象进行三维空间关系判断；创建三维分页索引：根据管点要素类中管点几何体对象的中心点位置聚类计算管点三维分页索引网格编码；根据管线要素类中所有管线几何体对象的范围和空间参考信息计算管线一级分页索引网格编码并进行存储；对主干管线进行合并处理，将管径信息相同的主干管线上的多个管线几何体，计算合并后的二维管线几何对象的分页索引网格编码；基于显示控制脚本的二三维一体化分级显示：创建显示控制脚本并设置二三维一体化分级显示参数，对二维管点几何对象和二维管线几何对象进行调度，根据显示控制脚本对调度后的二维管点几何对象和二维管线几何对象进行显示、隐藏；对三维管点几何体对象和三维管线几何体对象进行调度，根据几何体对象参数构建三维模型，根据显示控制脚本对三维管点模型和三维管线模型进行显示、隐藏。2.根据权利要求1所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于，所述构建和存储管网几何体对象包括如下步骤：创建管网数据集：对管网数据集进行创建；构建基础部件几何体对象：根据部件中心点几何位置，关联部件几何位置和尺寸进行组合从而构建基础部件几何体对象；构建和存储管点几何体对象：根据管点的连通性信息确定管点基础部件几何体对象类别，根据管点的几何位置、关联管线的管径信息和高程信息、关联管点的高程信息构建管点基础部件几何体对象，读取管点的附属物信息、特征信息、管线类别信息、内、外壁纹理信息、内、外壁颜色信息构建管点几何体对象并存储在管点要素类中；构建和存储管线几何体对象：根据管线的管径信息确定管线基础部件几何体对象类别，根据管线的起始点几何位置和终止点几何位置构建管线基础部件几何体对象，读取管线的流向信息、管线类别信息、内、外壁纹理信息、内、外壁颜色信息构建管线几何体对象并存储在管线要素类中；存储纹理库：对管点几何体对象和管线几何体对象的内、外壁纹理进行存储至纹理库中。3.根据权利要求1所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于，所述创建三维空间索引及空间体查询包括如下步骤：创建三维空间索引：根据管点要素类中所有管点几何体对象的范围和空间参考信息计算管点三维空间索引网格编码并进行存储；根据管线要素类中所有管线几何体对象的范围和空间参考信息计算管线三维空间索引网格编码集合并进行存储；
空间体查询：绘制查询几何体确定三维空间关系类型，获取查询几何体的三维空间索引网格；根据查询几何体的三维空间索引网格集合和三维空间关系类型构建查询语句筛选几何体对象；将筛选出的几何体对象进行三维空间关系判断。4.根据权利要求3所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于：所述创建三维空间索引包括如下步骤：创建管点三维空间索引：根据管点要素类中所有管点几何体对象的范围确定管点三维空间索引网格值lsp，其中，gj为管点几何体存储的柱体几何体对象集合和方体几何体对象集合的所有管径值，min为最小值，max为最大值，n为所有的管点几何体存储的柱体几何体对象集合的个数和方体几何体对象集合的个数总和；根据空间参考信息确定管点三维空间索引的起始点(csx，cspy，cspz)和管点三维空间索引网格值lsp计算管点三维空间索引网格编码(bspx，bspy，bspz),索引网格值lsp计算管点三维空间索引网格编码(bspx，bspy，bspz),索引网格值lsp计算管点三维空间索引网格编码(bspx，bspy，bspz),其中，x、y、z为管点几何体的中心点几何坐标，cspx，cspy，cspz为网格起始点坐标，lsp为网格值；每个管点几何体有且仅有一个三维空间索引网格编码，对管点几何体的空间索引网格编码信息和几何位置信息进行存储；创建管线三维空间索引：根据管线要素类中所有管线几何体对象的范围确定管线三维空间索引网格值lsl，lsl＝(avg(lengthx)+avg(lengthy)+avg(lengthz))
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2其中，lengthx、lengthy、lengthz为管线几何体在x、y、z方向上的长度，avg为平均值；根据空间参考信息确定管线三维空间索引的起始点(cslx，csly，cslz)和管线三维空间索引网格值lsl计算管线三维空间索引网格编码集合{bslx，bsly，bslz}；每个管线几何体的三维空间索引网格编码集合有一个或者多个，对管线几何体的三维空间索引网格编码集合信息和外包范围几何位置信息进行存储。5.根据权利要求3所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于：所述空间体查询包括如下步骤：获取查询几何体的三维空间索引网格：绘制查询几何体确定三维空间关系类型，根据查询几何体的外包范围和管点三维空间索引的起始点位置、网格尺寸确定查询几何体所覆盖的管点三维空间索引网格集合，根据查询几何体的外包范围和管线三维空间索引的起始点位置、网格尺寸确定查询几何体所覆盖的管线三维空间索引网格集合；
筛选几何体对象：根据查询几何体的管点三维空间索引网格集合和三维空间关系类型构建查询语句对管点要素类进行查询，初步筛选出管点几何体对象；根据查询几何体的管线三维空间索引网格集合和三维空间关系类型构建查询语句对管线要素类进行查询，初步筛选出管线几何体对象；三维空间关系判断：将筛选出的管点几何体对象和查询几何体进行三维空间关系判断，将判定为是的管点几何体对象集合加入查询结果集合中；将筛选出的管线几何体对象和查询几何体进行三维空间关系判断，将判定为是的管线几何体对象加入查询结果集合中。6.根据权利要求1所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于，所述创建三维分页索引包括如下步骤：创建管点三维分页索引：根据管点要素类中管点几何体对象的中心点位置聚类计算管点三维分页索引网格编码；创建管线一级分页索引：根据管线要素类中所有管线几何体对象的范围确定管线一级分页索引网格值lrl，其中，x、y、z为管线几何体中心点的几何位置坐标，n为管线几何体的个数，根据空间参考确定管线一级分页索引的起始点(crlx，crly，crlz)，和管线一级分页索引网格值lrl计算管线一级分页索引网格编码brl1；其中，x、y、z为管线几何体中心点的几何位置坐标，crlx，crly，crlz为管线一级分页索引的起始点位置，lrl为管线一级分页索引网格值；每个管线几何体有且仅有一个一级分页索引网格编码，对管线几何体的一级分页索引网格编码信息，几何位置信息和属性信息进行存储；创建管线二级分页索引：对主干管线进行合并处理，将管径信息相同的主干管线上的多个管线几何体对象生成一个新的二维管线几何对象。合并后二维管线几何对象用于分页索引计算和快速渲染，不存储在管线要素类中。根据管线一级分页索引的起始点(crlx，crly)和管线一级分页索引网格值lrl，计算合并后的二维管线几何对象的分页索引网格编码brl2；其中，x、y为合并后二维管线几何对象中心点的位置坐标，crlx，crly为管线一级分页索引的起始点位置，lrl为管线一级分页索引网格值；对管线几何体的二级分页索引网格编码信息和合并后二维管线几何位置信息进行存储。7.根据权利要求6所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征
在于，所述创建管点三维分页索引包括如下步骤：聚类：先随机选取n个管点几何体对象作为初始的种子聚类中心；然后计算每个管点几何体对象中心点位置与各个种子聚类中心之间的距离，把每个管点几何体对象与其距离最近的聚类中心进行匹配构成一个聚类，将聚类结束后的各个聚类中心根据聚类中现有的管点几何体对象进行重新计算至条件满足终止；其中n代表数值，n的范围值在1-50；计算管点几何体的三维分页索引网格编码：聚类结束后，对管点几何体的三维分页索引网格编码进行计算，根据聚类确定管线分页索引网格值lrp，其中，distance为每个聚类的聚类中心之间的距离，n为聚类数值，根据空间参考确定管点三维分页索引的起始点(crpx，crpy，crpz)，和管线分页索引网格值lrp计算管点三维分页索引网格编码brp；其中，x、y、z为管点几何体所属聚类的聚类中心的几何位置坐标，crpx，crpy，crpz为网格起始点位置，lrp为网格值；每个管点几何体有且仅有一个三维分页索引网格编码，对管点几何体的三维分页索引网格编码信息，几何位置信息和属性信息进行存储。8.根据权利要求1所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于，所述基于显示控制脚本的二三维一体化分级显示包括如下步骤：脚本编辑：创建显示控制脚本，在显示控制脚本中对二维管点几何对象、二维管线几何对象、三维管点几何体对象、三维管线几何体对象进行一体化分级显示，设置二三维一体化分级显示参数；二维几何对象显示：对二维管点几何对象和二维管线几何对象进行调度，根据显示控制脚本对调度后的二维管点几何对象和二维管线几何对象进行显示、隐藏；三维模型显示：对三维管点几何体对象和三维管线几何体对象进行调度，根据几何体对象参数构建三维模型，根据显示控制脚本对三维管点模型和三维管线模型进行显示、隐藏。9.根据权利要求8所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于，所述二维几何对象显示包括如下步骤：二维几何对象调度：获取管点三维分页索引、管线一级分页索引和管线二级分页索引，生成管点几何体对象集合、管线几何体对象集合和合并后的二维管线几何对象集合，构建二维管点几何对象、主干管网的二维管线几何对象和分支管网的二维管线几何对象；根据控制参数过滤显示：根据显示控制脚本实现指定距离和高度时主干管网二维管线几何对象的显示和分支管网二维管线几何对象的隐藏，根据显示控制脚本需求实现指定距离和高度特定管点中附属物信息、特征信息的二维管点几何对象的显示、隐藏。10.根据权利要求8所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于，所述三维模型显示包括如下步骤：
几何体对象调度：获取管点三维分页索引、管线一级分页索引和管线二级分页索引，生成管点几何体对象集合和管线几何体对象集合；根据几何体对象参数构建三维模型：从管点几何体对象集合和管线几何体对象集合中提取出基础部件几何体对象，将柱体几何体对象、方体几何体对象和井盖几何体对象进行三角化处理构建柱体三维模型、方体三维模型和井盖三维模型，将连通体几何体对象进行仿射变换处理构建成不同矩阵变化的柱体三维模型集合和方体三维模型集合，将井室几何体对象进行仿射变换处理构建成不同矩阵变化的柱体三维模型集合、方体三维模型集合和井盖三维模型集合，将排管几何体对象进行仿射变换处理构建成不同矩阵变化的柱体三维模型集合，将管点几何体对象集合和管线几何体对象集合进行仿射变换处理构建成不同矩阵变化的柱体三维模型集合、方体三维模型集合和井盖三维模型集合；根据控制参数过滤显示：根据显示控制脚本实现指定距离和高度时三维管点模型的显示、隐藏，根据显示控制脚本实现指定距离和高度时三维管线模型的显示、隐藏。11.根据权利要求1—10所述的基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，其特征在于：所述管网几何体对象包括：管点几何体对象和管线几何体对象；所述管点几何体对象是由连通体几何体对象或井室几何体对象构成；所述连通体几何体对象是依据实际管网探测数据由柱体几何体对象、方体几何体对象集合而成；所述井室几何体对象是依据实际管网探测数据由柱体几何体对象、方体几何体对象、井盖几何体对象集合而成；所述管线几何体对象是由柱体几何体对象、方体几何体对象、排管几何体对象择一构成；所述排管几何体对象是依据实际管网探测数据由多个柱体几何体对象集合而成；所述管网数据集包括：空间参考信息、管点要素类、管线要素类、纹理库，其中管点要素类用于存储管点几何体对象，其中管线要素类用于存储管线几何体对象；所述基础部件几何体对象包括：柱体几何体对象、方体几何体对象、井盖几何体对象、连通体几何体对象、井室几何体对象和排管几何体对象；所述管线三维空间索引网格编码集合{bslx，bsly，bslz}对管线几何体外包范围所覆盖的三维空间网格进行方体几何体对象构建，方体几何体对象与管线几何体对象进行三维空间相交关系判断，判定为相交时，记录该方体几何体对象；判定为不相交时则构建下一个方体几何体对象并为之判断至最后一个管线几何体外包范围所覆盖的三维空间网格为止，并将判定为相交的方体几何体对象所在三维空间网格的网格编码存储至管线三维空间索引网格编码集合{bslx，bsly，bslz}中；所述查询几何体包括二维几何对象或三维几何体对象；所述聚类中现有的管点几何体对象进行重新计算终止条件为：判定管点几何体对象不再被重新分配给不同的聚类中；判定聚类中心不再发生位置变化；判断管点几何体对象到所属聚类的聚类中心距离的误差平方和局部最小三个条件之一；所述管线几何体包括一级分页索引网格编码或管线几何体包括一级分页索引网格编码和二级分页索引网格编码；所述二三维一体化分级显示参数包括：二三维一体化分级显示设置的依据、指定高度和距离时管点和管线的显示状态、管点和管线二维几何对象的符号化和三维模型的符号化。
技术总结
本发明为基于体对象的管网模型参数化建模及高效显示方法，涉及三维模型构建领域，其特征在于，该方法包括如下步骤：构建和存储管网几何体对象；创建三维空间索引及空间体查询；创建三维分页索引；基于显示控制脚本的二三维一体化分级显示。本发明优点为：可实现采用体对象的方式描述管网实际建设情况，更加准确并贴合实际；根据管点和管线的几何位置信息、属性信息和关联信息进行参数化建模，将几何体对象生成三维模型并进行共享，减少数据量，提升读取效率；对管点和管线创建三维空间索引，提高空间体查询的速度。提高空间体查询的速度。
技术研发人员：沈美岑 高健 黄恩兴 蔡红 周培龙 江谋美 张真真
受保护的技术使用者：星际空间（天津）科技发展有限公司
技术研发日：2020.05.12
技术公布日：2021/11/16