一种二三维联动城市管线信息管理系统及其联动方法与流程

本发明涉及一种二三维联动城市管线信息管理系统及其联动方法。

背景技术：

管线是城市规划、建设和管理的重要基础资料，随着城市的建设与发展，新建、改建、扩建项目不断增加，尽快全面、系统地对城市管线特别是地下管线进行精确、高效的管理，对保障群众日常生活正常运行、促进城市规划管理的信息化建设、合理开发利用地下空间具有重要意义。

目前国内城市级别的管线gis系统基本上是二维或者三维独立运行，例如基于arcengine的二维管线系统，以及基于skyline三维管线系统，而实现二三维联动的则是凤毛麟角。

在googleearth激起业界三维gis研究和应用热潮后，nasa的worldwind和其他开源的三维软件大幅度降低了三维gis研发的门槛，一时间基于这些开源代码的各种各样的三维软件大量涌现，三维软件在可视化方面已经取得了较大进步，初级层次价值---直观的信息表达已经得到体现，也逐渐得到用户认可。但三维gis面向业务管理和分析的功能还远远达不到二维gis的水平，无法实现作为gis的更高层次价值。拥有优秀可视化效果的三维软件的厂商往往缺乏强大、成熟的二维gis软件，而主流的二维gis平台厂商的三维软件却差强人意。应用开发商不得不整合分别来自不同厂商的二维gi软件和三维软件，二者在数据模型、数据结构和系统架构上都不一致，以至于应用系统的二维和三维部分貌合神离，甚至同样的数据要在两种软件中分别存储一份，不仅增加了数据冗余，而且增加了数据更新维护的代价。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种二三维联动城市管线信息管理系统，能够整合二维gis模块与三维gis模块，能够系统地对城市管线特别是地下管线进行精确、高效的管理。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种二三维联动城市地下管线信息管理系统，数据服务器以及应用服务器和用户端；其中，数据服务器包括二维数据库，用于将基础城市地形数据和专题地下管线数据存储于各自独立的数据集中；三维数据库，用于储存管线相关二维城市地形图层、三维建筑物模型图层以及三维地下管线模型图层；所述三维地下管线模型图层中的实体坐标信息来源于所述二维数据库；属性数据库，用于储存地下管线属性数据和系统数据；所述应用服务器包括二维数据应用模块，其采用c/s架构，以用于将对所述二维数据库内的数据集进行发布以供查询、编辑和分析；三维数据管理模块，其采用c/s架构，以用于对三维数据库内的管线相关二维城市地形图层、三维建筑物模型图层以及三维地下管线模型图层的模型数据进行访问并对上述图层数据进行查询、浏览和纵深分析；二维/三维数据呈现模块，用于将二维数据应用模块和三维数据管理模块的数据信息以地图、表格或者统计图表形式展示；还包括展示切换模块，其用于在二维、三维和二三维联动之间切换以实现用户对不同展示模式的需求。

较佳的，所述二维数据应用模块包括arcgis模块，其用于将二维数据库中的城市地形数据和地下管线数据各自独立的数据集进行发布。

较佳的，所述单位数据管理模块包括skyline模块，用于将遥感影像和dem数据进行读取、转换处理创建mpt三维场景并基于该mpt三维场景导入所述二维城市地形图层、三维建筑物模型图层以及三维地下管线模型图层完成配置。

较佳的，本系统采用c/s架构，所述二维数据库和三维数据库信息通过局域网与用户端连接，完成信息的查询、浏览、分析和编辑。

较佳的，当采用二维、三维联动模式时，通过坐标转换和事件触发机制保证两者地图视图显示的同步。

较佳的，本系统中包括二维地图和三维地图，二者均采用国家80坐标系,所述二维、三维联动模式在两者的鼠标事件响应函数中以及视窗刷新事件响应函数中均建立了坐标传输机制,通过当前视图的中心点及当前视窗来控制两者位置变化的一致性。

较佳的，在二维、三维联动模式下，三维地图中视场角默认为九十度。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种二三维联动城市管线信息管理系统，能够整合二维gis与三维gis的优势，并且能够较好的实现二维/三维的联动。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种二三维联动城市地下管线信息管理的联动方法，包括数据操作层面的联动的步骤以及数据可视化层面的联动的步骤，所述数据可视化层面的联动的步骤包括：s400、鼠标事件引发二维视窗发生变动，触发arcgis模块中的arcengine视窗变动事件；s410、获取二维地图视图的中心坐标；s420、设定三维视场的角度为（90,0,0）；s430、调用三维视窗的定位函数，鼠标事件引发三维视窗发生变动；s440、三维视窗发生变动，触发skyline模块中的terraexplorer视窗变动事件；s450、将三维视场的角度变为（90,0,0）；s460、获取三维地图视图的中心坐标；s470、调用二维视窗定位函数，引发二维视窗发生变动，之后返回步骤s400；所述数据操作层面的联动的步骤包括：s500、用户触发二维空间分析事件，并调用arcengine空间分析函数，同时二维视窗发生变动，并依次执行s400、s410、s420、s430；s510、获取二维分析结果的坐标集，同时二维地图展示分析结果；s520、设定三维待加载标识样式；s530、调用三维加载标识函数，从而实现三维视窗显示与二维一致的分析结果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、整合了二维gis与三维gis的优势，既拥有了二维gis的图形编辑、空间分析功能，也拥有了三维gis在图形表达方面的优势，三维gis更接近与人的视觉习惯而更加真实，同时三维能够提供更多的信息，能够表现更多的空间关系；

2、本发明的图形呈现模式集合了二维、三维以及二维/三维联动三种模式，三种模式能够进行自由切换，从而满足了用户对不同呈现模式的需求。

附图说明

图1为根据本发明实施例的系统结构框图；

图2为根据本发明实施例的系统各模块组件的结构框图；

图3为根据本发明实施例的本系统的整体架构示意图；

图4为根据本发明实施例的数据可视化层面的联动的流程图；

图5为根据本发明实施例的数据操作层面的联动的流程图；

图6为二维模式的系统主界面示意图；

图7为三维模式的系统主界面示意图；

图8为二维、三维联动模式下地图数据显示层面的联动效果图；

图9为二维、三维联动模式下地图数据操作层面的联动效果图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同或者类似的标号表示相同或者类似的元件或者具有相同或类似功能的元件。下面结合附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种二三维联动城市地下管线信息管理系统，参考图1，包括数据服务器、应用服务器和用户端。

其中，数据服务器包括二维数据库、三维数据库以及属性数据库。

二维数据库指二维矢量数据库，其内部储存基础城市地形数据和专题矢量数据，本实施例中，该专题矢量数据为地下管线数据，其通过oracle+arcsde方式存储在各自独立的数据集中。

该三维数据库内部存储管线相关二维城市地形图层、三维建筑模型图层以及三维地下管线模型图层，该二维城市地形图层为二维矢量地形图层。

三维专题图层中的实体的坐标信息均来源于二维数据库，这样便能够保证三维模型数据与二维矢量数据的空间一致性。

属性数据库，包括专题属性数据和系统数据，这里的专题属性数据为地下管线属性数据，这里的系统数据包块用户、日志等。

应用服务器包括二维数据应用模块、三维数据管理模块以及二维/三维数据呈现模块。

二维数据应用模块，其采用c/s架构，用于将上述二维数据库内的数据集进行发布以供查询、编辑以及分析。

三维数据管理模块，其采用c/s架构，用于对三维数据库内的二维城市地形图层、三维建筑物图层以及三维地下管线图层数据进行访问，并对上述数据进行数据查询、三维浏览和纵深分析。

二维/三维数据呈现模块，用于将二维数据应用模块和三维数据管理模块的数据信息以地图、表格或者统计图表形式展示。

具体的，参考图2，鉴于二维与三维的区别及专题数据的业务需求，本发明的系统中设置有二维组件模块、三维组件模块和系统组件模块。

二维组件模块和三维组件模块共同的功能模块主要有地图基本功能、快速定位、查询与统计、剖面分析等。

二维组件模块独具的功能模块主要有数据编辑（包括属性编辑和几何编辑）和空间分析（包括最短路径分析、缓冲区分析等）；

三维组件模块独具的功能模块主要有显示设置（包括阳光、透明度等）纵深分析（包括挖坑土方量计算、地下管线寻线等）和空间测量。

具体的，二维数据应用模块基于arcgis模块，其用于将二维数据库中的城市地形数据和地下管线数据各自独立的数据集进行发布；

三维数据管理模块基于skyline模块，用于将遥感影像和dem数据进行读取、转换处理创建mpt三维场景并基于该mpt三维场景导入所述管线相关二维城市地形图层、三维建筑物模型图层以及三维地下管线模型图层完成配置。

本发明整体在图形呈现模式上集合了二维、三维和二三维联动三种模式，这三种模式通过展示切换模块进行自由快速切换，从而满足用户对不同呈现模式的需求。

所述二维数据库和三维数据库信息通过局域网与用户端连接，完成信息的查询、浏览、分析和编辑。同时避免了信息的泄露，提高了信息安全性能。

下面结合本发明系统架构做具体说明：

系统总体框架上分为二维系统、三维系统、二三维联动系统,这三部分均可独立运行，并可实现三者之间的实时自由快速切换。本系统的整体架构示意图参考图3。本发明的开发平台选用visualstudio2010(c#),其中二维系统功能实现利用esri公司开发的程序集arcengine,三维系统功能实现利用skyline的terraexplorerpro。

本发明中二三维联动的实现是通过以下途径实现的：

保证二三维联动的实现，首先要使得二维部分和三维部分在图形呈现上相互对应；其次是三维部分中各种三维模型对应于二维部分中的图层数据，使得二维部分和三维部分在分析结果的展示上表现出一致性；其具体实现分为两个部分：

第一部分：数据可视化层面的一致性；

通过联动模式下二三维交互时的事件触发机制保证两者地图视图显示的同步,这是数据可视化层面二三维联动的实质。

具体的，在本实施例中，二维地图和三维地图均采用国家80坐标系，在两者的鼠标事件响应函数中以及视窗刷新事件响应函数中均建立坐标传输机制。

通过当前视图的中心点以及当前视窗来控制两者位置变化的一致性。

举例说明：当对于路径漫游这一基本功能的二三维同步扩展时，首先通过鼠标在二维地图中划定漫游的线路，之后在三维场景中按之前划定的线路进行浏览，同时三维视点沿路线的移动过程被同步反映在二维场景中。

图4为根据本发明实施例的数据可视化层面的联动的流程图，其步骤包括：

s400、鼠标事件引发二维视窗发生变动，触发arcgis模块中的arcengine视窗变动事件；

s410、获取二维地图视图的中心坐标；

s420、设定三维视场的角度为（90,0,0）；

s430、调用三维视窗的定位函数，鼠标事件引发三维视窗发生变动；

s440、三维视窗发生变动，触发skyline模块中的terraexplorer视窗变动事件；

s450、将三维视场的角度变为（90,0,0）；

s460、获取三维地图视图的中心坐标；

s470、调用二维视窗定位函数，引发二维视窗发生变动，之后从步骤s400循环。

第二部分：数据操作层面的一致性；

本领域技术人员应该了解，三维数据库中的空间位置信息来源于二维数据库矢量数据源,也即是三维地图中的三维模型图层均对应于二维地图中的某一矢量图层,通过这种对应保证了二三维平台在进行数据查询、空间分析、数据编辑等操作时的数据结果的一致性,这是数据操作层面的二三维联动的实质。

本系统中,三维平台通过动态数据加载功能实时加载并直观展示二维空间分析的结果,达到了数据操作层面的一致性。

具体的，三维数据和二维数据在数据结构上相互关联，将三维地物的编号设置成对应的二维地物编号和对应的三维模型编号的组合。三维地物和二维地物之间的相互映射通过其编号相互联系。

图5为根据本发明实施例的数据操作层面的联动的流程图，其步骤包括：

s500、用户触发二维空间分析事件，并调用arcengine空间分析函数，同时二维视窗发生变动，并依次执行s400、s410、s420、s430；

s510、获取二维分析结果的坐标集，同时二维地图展示分析结果；

s520、设定三维待加载标识样式；

s530、调用三维加载标识函数，从而实现三维视窗显示与二维一致的分析结果。

为了能够更加直观的表现二维与三维联动的效果，下面以实际演示图进行展示：

参考图6，展示了二维模式的系统主界面；

参考图7，展示了三维模式的系统主界面；

参考图8，展示了二维、三维联动模式下地图数据显示层面的联动效果图；

参考图9，展示了二维、三维联动模式下地图数据操作层面的联动效果图。

本发明成功地将当前的主流二维gis平台(arcgis)与主流三维gis平台(skyline)结合到一起,实现了二三维的一体化。本文的研究为解决传统gis系统二维与三维各自为政的弊病提供了思路,对促进二维与三维相结合的gis与城市应用服务的发展具有积极意义,为城市级别gis系统的开发提供了一种新颖、可行、有益的尝试。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应该做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体连接，可以是机械连接、也可以是直接相连、也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。