一种基于gis生成电缆管网三维模型的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于城市电缆管网三维可视化技术领域，涉及一种基于GIS生成电缆管网 三维模型的方法。
【背景技术】
[0002] 电缆管网入地是近年来城市改造的重要内容之一，地下电缆管网的普及，美化了 城市环境，节约城市宝贵用地，还有利于降低高压电缆对生命安全的不利影响。但电缆管网 入地也带来管理难题，随着管线日益增度，如何借助信息化方法管理电缆管网成为供电公 司迫切需要解决的问题。目前各供电公司均采用二维CAD图纸对管网进行备案和管理。
[0003] 随着地理信息技术（GIS)和三维建模技术的发展，基于地理信息的三维图像呈现 给管网的管理带来极大的直观性和便利性。同济大学提出了一种将虚拟现实应用在高速 公路隧道及隧道群运行环境视景仿真（CN102779357A);上海创图网络科技发展有限公司 提出一种城市地下管网模型的自动化生成方法（CN201210516410A)，该方法可以根据矢量、 属性、附属数据等实现三维自动生成；但上述方法中，并没有结合地理信息技术。山东康威 通信技术股份有限公司公开了一种电力隧道环境的三维模型库建立方法（CN103617646A)， 可以高效地使用三维模型库，来快速创建隧道内部的三维场景设施；中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所（CN103064998A)和中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 (CN201110340541A)也都在各自领域提出工程三维虚拟场景搭建方法。但上述方法中，GIS 信息仅用于模型展示，没有参与到建模过程本身，而是通过模型建立好后，将坐标等信息结 合到地图层，该方法还存在空间朝向的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是在GIS引擎的基础之上，通过点选路径点，配合管 网生成策略，自动生成电缆管网三维模型的方法。
[0005] 为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于GIS生成电缆管网三维模型 的方法，包括如下步骤： (一） 获取电缆管网的起点位置和终点位置范围内的GIS底图； (二） 根据电缆管网的起点位置和终点位置的坐标，在GIS底图上标定； (三）根据GIS底图信息，对两点或多点之间的电缆管网，按照生成准则，生成隧道路 径； 所述生成准则为：（1)城市电缆管网需要避开建筑物，沿道路并行；（2)依据GIS底图 上若有维修工井标记，则隧道路径需要穿越工井；（3)如果隧道路径长度为限定值，则需要 在众多隧道路径中选取长度与所述限定值最接近的一条隧道路径； (四） 根据实际情况对所述隧道路径进行手动微调； (五） 所述隧道路径生成后，选取并确认管网要素，生成三维管网模型； 所述管网要素包括管网类型、管网埋深、管网截面图形、管网材质类型、电缆电压等级、 电缆回路数量和支架分布规则。
[0006] 所述步骤(二）中的电缆管网的起点位置和终点位置的坐标的输入方式为手动添 加经纬度，或手动在GIS底图上点选，或通过文件批量导入。
[0007] 所述步骤（四）中的手动微调为拖拽路径曲线，或修改某一点的坐标。
[0008] 所述管网类型为隧道、埋管或沟道。
[0009] 本发明的有益效果是： (1) 本发明定位方便，不存在模型空间取向问题； (2) 操作简单，仅需通过选取坐标点即可生成模型； (3) 按照生成准则生成管网，实现模型生成自动化。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的处理流程图。
[0011] 图2为管网路径生成策略示意图。
[0012] 在图2中，1-路径1 ; 2-路径2。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 : 由图1-2所示可知，本实施例的实施方案步骤如下： 步骤一：获取该电缆隧道起点和终点位置范围内的GIS底图数据； 步骤二：根据电缆管网的起始和终止坐标，在GIS底图上标定；手动输入电缆隧道的起 始和终止坐标，即经纬度的值；也可以在GIS底图上位置点选确认，或是通过文件导入； 步骤三：根据GIS底图信息，按照一定的生成策略和准则，生成隧道路径；如图2所示， 两点之间将按照一定的策略和准则生成隧道路径，例如隧道需要避开建筑物，因此存在两 条路径1和路径2,路径1的长度为A+4,路径2的长度为4+z4+z5。同时输入隧道路径长 度的限定值，假设路径1比路径2更贴近设定值，则系统自动选取路径1为隧道路径。反之， 则选取路径2。此外，如果路径2上存在工井，则也自动选择路径2为生成隧道路径。
[0014] 步骤四：隧道路径根据实际情况手动微调；自动生成的路径有可能与实际位置有 差距，例如位于道路的不同侧方向，因此需要手动拖拽路径曲线进行微调； 步骤五：确认隧道路径后，选取并确认管网相关素材生成三维管网模型；隧道路径确 认后，将沿该路径生成隧道。隧道的生成需要设置如下参数，如管网埋深、管网截面图形、管 网表面材质，同时还需要设置电缆隧道内部电缆电压等级、电缆回路数量、架设方式、支架 分布规则等。
[0015] 完成上述步骤后，一条电缆隧道的三维模型即完成。
[0016] 所述步骤二中，电缆管网的起始和终止坐标可以用多种方式输入。例如：手动添加 经纬度，手动在GIS底图上点选，通过文件批量导入(如Excel)等。
[0017] 所述步骤三中，对两点或多点之间的电缆管网生成需要遵循一定的策略和准则进 行隧道路径生成。例如：城市电缆管网需要避开建筑物，通常沿道路并行；也可以依据GIS 底图上特定标记，如GIS底图上有维修工井，隧道需要穿越工井；如果限制隧道长度，则需 要在众多路径中选取距离最合适的一条；此外还有坡段、湖泊等地形的限制因素。
[0018] 所述步骤四中，隧道路径还可根据实际情况进行手动微调。微调过程既可以拖拽 路径曲线，也可以修改某一点的坐标。
[0019] 所述步骤五中，隧道路径确认后，需要进行管网生成的准备工作。包括管网类型 (如隧道、埋管、沟道等)、管网埋深、管网截面图形、管网材质类型等，以及管网内部要素，包 括电缆电压等级、电缆回路数量、支架分布规则等。系统将依据上述信息生成三维管网模 型。
[0020] 实施例2 : 本实施例选用易于使用的3D设计软件GoogleSketchUp来完成系统的三维建模工 作，选用浏览性能优异、地图资源丰富的GoogleEarth作为管网系统的GIS基础平台。 [0021] 物体的三维模型构建完成后，需要以某种类型的文件将物体的三维模型数据存储 起来。KML文件是Google公司支持的一种用来描述、保存和显示各种空间信息的文件格 式。GoogleEarth和SketchUp都支持这种三维模型数据存储文件格式。由于KML文件 还是一种采用XML文件的语法格式和文件结构的纯文本文件，非常适用于系统生成、更新 其中的数据信息，因此对于选用SketchUp和GoogleEarth来开发的管网系统而言，KML 是最佳的三维模型数据存储文件类型。
[0022] 结合对管网系统的功能需求，设定管网系统的管线、管网节点的数据结构如表1、 表2所示。需要说明的是，这种管网数据结构设计是存在一定的数据冗余问题的，但为了便 于数据查询和管网模型的自动生成，本实施例还是采用了这种数据结构设计。
【主权项】
1.一种基于GIS生成电缆管网三维模型的方法，其特征在于包括如下步骤： (一） 获取电缆管网的起点位置和终点位置范围内的GIS底图； (二） 根据电缆管网的起点位置和终点位置的坐标，在GIS底图上标定； (三） 根据GIS底图信息，对两点或多点之间的电缆管网，按照生成准则，生成隧道路 径； 所述生成准则为：（1)城市电缆管网需要避开建筑物，沿道路并行；（2)依据GIS底图 上若有维修工井标记，则隧道路径需要穿越工井；（3)如果隧道路径长度为限定值，则需要 在众多隧道路径中选取长度与所述限定值最接近的一条隧道路径； (四） 根据实际情况对所述隧道路径进行手动微调； (五） 所述隧道路径生成后，选取并确认管网要素，生成三维管网模型； 所述管网要素包括管网类型、管网埋深、管网截面图形、管网材质类型、电缆电压等级、 电缆回路数量和支架分布规则。
2. 根据权利要求1所述的一种基于GIS生成电缆管网三维模型的方法，其特征在于： 所述步骤(二）中的电缆管网的起点位置和终点位置的坐标的输入方式为手动添加经纬度， 或手动在底图上点选，或通过文件批量导入。
3. 根据权利要求1或2所述的任何一种基于GIS生成电缆管网三维模型的方法，其特 征在于：所述步骤（四）中的手动微调为拖拽路径曲线，或修改某一点的坐标。
4. 根据权利要求3所述的一种基于GIS生成电缆管网三维模型的方法，其特征在于： 所述管网类型为隧道、埋管或沟道。
【专利摘要】本发明公开了一种基于GIS生成电缆管网三维模型的方法，包括获取电缆管网的起点位置和终点位置范围内的GIS底图的步骤；根据电缆管网的起点位置和终点位置的坐标并在GIS底图上标定的步骤；根据GIS底图信息，对两点或多点之间的电缆管网，按照生成准则，生成隧道路径的步骤；根据实际情况对所述隧道路径进行手动微调的步骤；在隧道路径生成后，选取并确认管网要素，生成三维管网模型的步骤；本发明定位方便，不存在模型空间取向问题；本发明操作简单，仅需通过选取坐标点即可生成模型；本发明按照生成准则生成管网，实现模型生成自动化。
【IPC分类】G06T17-00
【公开号】CN104700453
【申请号】CN201510138544
【发明人】李乾, 徐亚兵, 杨博超, 王立军, 邢昆, 钱恒建, 王彦龙, 王国成, 谷丰, 张霞
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司, 国网河北省电力公司石家庄供电分公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月27日