专利名称：三维管网安全管理方法
三维管网安全管理方法
技术领域：
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种三维管网安全管理方法。
背景技术：
随着城市建设的发展，城市管网是一个复杂而庞大的管道系统，其管理的复杂度 和难度都非常大，因此，如何满足日益庞大的城市管网规划及管理，是城市管理和管网建设 所面临的难题之一。 基于管网图形和人工经验的管网管理方法是传统的城市管网管理中经常会使用 到的管理方式。管理人员通常是凭借经验获取管网数据，无法进行科学地预测，这种管理方 式的数据质量差、周期长、通常间隔若干年进行一次全面普查，而不能把握城市地下管网动 态变化特征。
发明内容
基于此，有必要提供一种便于把握城市地下管网动态变化特征的三维管网安全管 理方法。 —种三维管网安全管理方法，包括对遥感影像数据、数字高程模型数据、三维建
筑模型数据进行预处理，建立三维数字城市系统，导入三维管网数据，建立空间数据库；对
所述三维管网数据进行预处理，基于地理信息系统空间分析方法建立网络分析方法模型；
基于管网历史数据，结合现状和标准，建立三维管网的安全评价模型。 优选的，还包括基于所述网络分析方法，建立事故应急分析模型。 优选的，还包括使用所述安全评价模型和所述事故应急分析模型进行计算分析，
并显示于所述三维数字城市系统。 优选的，所述三维数字城市系统基于地理信息系统和三维地理信息系统建立。
优选的，所述对三维管网数据进行预处理，基于地下管网拓扑网络建立网络分析 方法模型包括基于地下管网拓扑网络分析城市管网特征。 优选的，所述三维管网数据包括管点属性数据、管线属性数据和相关属性数据。
优选的，所述城市管网特征包括管网上游特征、管网下游特征和管网临近设施特 征。 优选的，所述基于管网历史数据，结合现状和标准，建立三维管网的安全评价模型 包括基于管网历史数据，分析管网事故原因；改进现有的管道风险模型，建立管网安全评 价模型。 优选的，所述分析管网事故原因是采用模糊综合评价方法并结合层次分析法确定 影响因子及其权重，建立因素集、权重集和备择集。 优选的，所述管网安全评价模型包括管网失效可能性评价和管网失效后果评价。
上述三维管网安全管理方法是基于空间数据库，实现了城市管网的网络分析、安 全评价以及事故应急分析，并在三维数字城市系统中直观地显示出来。通过地理信息系统、三维地理信息系统将遥感影像数据、数字高程模型数据和三维建筑模型数据进行处理，构 建空间数据库，以探讨管网分布特征与城市之间的相互关系，认识并提揭示其中的规律，对 进行城市管理、应急方案决策提供辅助决策，具有重大意义。
图1为三维管网安全管理方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了一种三维管网安全管理方法，包括以下步骤 步骤100，对遥感影像数据、数字高程模型数据、三维建筑模型数据进行预处理，建 立三维数字城市系统，导入三维管网数据，建立空间数据库。 对遥感影像数据、数字高程模型数据、三维建筑模型数据进行预处理。该预处理过 程包括对遥感影像数据与数字高程模型数据进行数据融合，并将整合后的数据导入三维数 字城市系统，再对三维建筑模型进行格式转换，批量导入三维数字城市系统，并通过设置地 标参数，使建筑模型与遥感影像图坐标对应起来，至此预处理完毕。 基于地理信息系统(Geogr即hic Information System,简称GIS)和三维地理信息 系统(Tree-Dimensional GIS，简称3DGIS)建立三维数字城市系统。存储在地理信息系统 中的信息经过地理编码，使地理位置及与该地理位置有关的地物属性信息成为信息检索的 重要部分。三维地理信息系统能够更加精确地反映、分析和显示三维数字城市系统中的信 息。基于地理信息系统和三维地理信息系统的三维数字城市系统可以直观地显示城市地物 信息，便于综合化管理。 建立基于管网和空间资源综合集成的空间数据库。完成编码方案及数据库的设 计，将获取到的三维管网数据导入空间数据库。而在编码方案和数据库的构建中，三维管网 数据主要包含管点数据(三通、四通、阀门等)和管线数据。 步骤120，对所述三维管网数据进行预处理，基于地下管网拓扑网络建立网络分析 方法模型。 对三维管网数据进行预处理。三维管网数据包括管点数据、管线数据和相关属性 数据。管点数据包括结点ID号和临近管点，管线数据包括管段号、管段内容物、管材、管径、 所属道路和管段起始点，相关属性数据包括管段周围防腐层质量、埋地深度、操作条件、管 理水平和第三方破坏。 基于地下管网拓扑网络分析城市管网特征。在网络分析方法模型中，结点数据间 没有明确的从属关系，一个结点可与多个结点建立联系，将数据组织成有向图结构，以实现 管网拓扑关系结构的建立。通过网络分析方法模型分析城市管网网络特征，包括管网上游 特征、管网下游特征和管网临近设施特征。 步骤140，基于管网历史数据，结合我国行业应用现状和国家相关标准，建立三维 管网的安全评价模型。 基于管网历史数据，分析管网事故原因。模糊综合评价方法就是应用模糊变换原 理的最大隶属原则，考虑与被评判事物相关的各种因素，对其所作的综合评价。结合我国 行业应用现状和国家相关标准，采用模糊综合评价方法并结合层次分析法以确定影响因子及其权重，建立因素集、权重集和备择集。因素集可以分为多个影响因素子集，根据各类因 素的重要程度，赋予各个因素集相应的权重，建立权重集，备择集由各种可能的评价结果组 成。 改进现有的管道风险模型，建立管网安全评价模型。构建管网安全评价模型可以 基于管网属性数据分析城市不同管网区域的风险度，包括管网失效可能性评价和管网失效 后果评价。将管网数据导入管网安全评价模型，通过在管网安全评价模型中建立的权重集 和备择集，计算出管网风险值和管网失效值，把安全评价结果用有不同颜色的方式在管段 上标识，直观地显示给决策人员。 步骤160，基于所述网络分析方法模型，建立事故应急分析模型，以分析事故空间 分布、影响范围和影响程度等影响特征。当管网中的一条管线发生故障，首先定位发生故障 的点属于网络分析方法模型中的哪条管段，然后从这条管段的两个端点出发追寻控制通路 的阀门，运用广度优先遍历搜索到受事故影响的用户和应当关闭的阀门。这样通过事故应 急分析模型分析故障发生后的影响特征，可以为城市规划建设有关部门提供决策参考，以 提高管网在事故发生时快速修复的能力，将影响和损失降到最低。 步骤S180，使用所述安全评价模型和所述事故应急分析模型进行计算分析，并显 示于所述三维数字城市系统，为管网规划、城市规划中的应急预案制定、突发事件的应急抢 险处置等提供辅助决策支持。 此外，三维管网管理方法包括对地上、地下的三维管线的管理。 上述三维管网安全管理方法是基于空间数据库，实现了城市管网的网络分析、安 全评价以及事故应急分析，并在三维数字城市系统中直观地显示出来。通过地理信息系统、 三维地理信息系统将遥感影像数据、数字高程模型数据和三维建筑模型数据进行处理，构 建空间数据库，以探讨管网分布特征与城市之间的相互关系，认识并揭示其中的规律，对进 行城市管理、应急方案决策提供辅助决策，具有重大意义。 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
一种三维管网安全管理方法，包括对遥感影像数据、数字高程模型数据、三维建筑模型数据进行预处理，建立三维数字城市系统，导入三维管网数据，建立空间数据库；对所述三维管网数据进行预处理，基于地理信息系统空间分析方法建立网络分析方法模型；基于管网历史数据，结合现状和标准，建立三维管网的安全评价模型。
2. 根据权利要求1所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，还包括 基于所述网络分析方法，建立事故应急分析模型。
3. 根据权利要求2所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，还包括 使用所述安全评价模型和所述事故应急分析模型进行计算分析，并显示于所述三维数字城市系统。
4. 根据权利要求1所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，所述三维数字城市系 统基于地理信息系统和三维地理信息系统建立。
5. 根据权利要求1所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，所述对三维管网数据 进行预处理，基于地下管网拓扑网络建立网络分析方法模型包括基于地下管网拓扑网络分析城市管网特征。
6. 根据权利要求5所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，所述三维管网数据包 括管点属性数据、管线属性数据和相关属性数据。
7. 根据权利要求5所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，所述城市管网特征包 括管网上游特征、管网下游特征和管网临近设施特征。
8. 根据权利要求1所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，所述基于管网历史数 据，结合现状和标准，建立三维管网的安全评价模型包括基于管网历史数据，分析管网事故原因；改进现有的管道风险模型，建立管网安全评价模型。
9. 根据权利要求8所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，所述分析管网事故原 因是采用模糊综合评价方法并结合层次分析法确定影响因子及其权重，建立因素集、权重 集和备择集。
10. 根据权利要求8所述的三维管网安全管理方法，其特征在于，所述管网安全评价模 型包括管网失效可能性评价和管网失效后果评价。
全文摘要
对遥感影像数据、数字高程模型数据、三维建筑模型数据进行预处理，建立三维数字城市系统，导入三维管网数据，建立空间数据库；对所述三维管网数据进行预处理，基于地下管网拓扑网络建立网络分析方法模型；基于管网历史数据，结合我国行业应用现状和国家相关标准，建立三维管网的安全评价模型。上述三维管网安全评估与应急处置辅助决策支持方法是基于空间数据库，实现了城市管网的网络分析、安全评价以及事故应急分析，并在三维数字城市系统中直观地显示出来。
文档编号G06Q50/00GK101770614SQ20101004268
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月6日 优先权日2010年1月6日
发明者唐青原, 胡金星, 郭珊珊 申请人:深圳先进技术研究院