? ? ? ? 地下管網(wǎng)設(shè)施是現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施的基本組成部分，是城市居民日常生活的物質(zhì)輸送和排出通道。城市地下管網(wǎng)的規(guī)劃、鋪設(shè)、管理和維護(hù)，直接影響著城市居民的日常生活，是現(xiàn)代化城市高質(zhì)量高效率運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。隨著全球氣候紊亂，導(dǎo)致極端自然災(zāi)害頻發(fā)，其中城市內(nèi)澇災(zāi)害與地下管網(wǎng)排水狀況密切相關(guān)。

? ? ? ? 城市地下管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，管理維護(hù)好城市地下管網(wǎng)，是智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容。隨著三維地理信息系統(tǒng)和數(shù)字孿生城市等技術(shù)的發(fā)展，三維地下管網(wǎng)建模可以提供直觀立體的地下管網(wǎng)場景展示，包括地下錯綜分布，埋深、管道斷面、附屬設(shè)施等重要信息。同時三維管網(wǎng)模型還可以進(jìn)行連通分析、凈距分析、爆管分析等專題分析，對于高效管理地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)、為城市規(guī)劃、地下建設(shè)、災(zāi)害事故應(yīng)急等提供必要的基礎(chǔ)信息，對于高效的城市管理與決策具有重要的意義。

? ? ? ? 武漢幻城經(jīng)緯科技有限公司開發(fā)的經(jīng)緯管網(wǎng)三維建模系統(tǒng)MagicPipe3D，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)檢查、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、附屬物配置、參數(shù)化建模、局部更新的一鍵式3DTiles服務(wù)和BIM模型輸出，如圖1所示。歡迎進(jìn)入經(jīng)緯管網(wǎng)官方網(wǎng)站下載試用。

圖1?三維管網(wǎng)建模流程圖

?1.?數(shù)據(jù)檢查與建模準(zhǔn)備

? ? ? ? 對于地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)三維建模而言，最大的障礙在于數(shù)據(jù)的不標(biāo)準(zhǔn)。為了實現(xiàn)通用的管網(wǎng)三維建模，首先需要檢查地下管網(wǎng)二維矢量數(shù)據(jù)，包括幾何檢查、屬性檢查、拓?fù)錂z查等內(nèi)容，目前公司正在密集開發(fā)測試數(shù)據(jù)檢查模塊。

? ? ? ? 其次，對于不同數(shù)據(jù)格式和坐標(biāo)系統(tǒng)的支持也顯得尤為重要。很多測繪院、規(guī)劃院、市政部門等拿到的一手?jǐn)?shù)據(jù)為Excel表格數(shù)據(jù)，其坐標(biāo)系為地方坐標(biāo)系。目前市面上的很多管網(wǎng)三維建模軟件，通常需要基于ArcGIS等多種軟件配合才能完成。而本公司開發(fā)的經(jīng)緯管網(wǎng)三維建模系統(tǒng)MagicPipe3D支持CSV數(shù)據(jù)導(dǎo)入，并且可以自己導(dǎo)入地方特殊坐標(biāo)系統(tǒng)，實現(xiàn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換然后進(jìn)行建模，實現(xiàn)完整的三維管網(wǎng)自動建模流程，如圖2所示。

圖2 CSV表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入與處理

2.?管網(wǎng)特征點建模效果

? ? ? ?特征點包括變徑、彎頭、三通、四通等，是連接管道之間的部件。由于特征點建模與其相連的管道參數(shù)如管徑、方向等密切相關(guān)，因此需要實時計算構(gòu)建。復(fù)雜管道接頭構(gòu)建流程如圖3所示，包括：獲取目標(biāo)多通接頭對應(yīng)的二維矢量管線和二維矢量管點數(shù)據(jù)；對目標(biāo)多通接頭對應(yīng)的二維矢量管線進(jìn)行裁剪，并分別計算接頭管段、管帽位置坐標(biāo)；根據(jù)目標(biāo)多通接頭分布，將目標(biāo)多通接頭分解為主管段、支管段和管帽，分別進(jìn)行主管段建模、支管段建模和管帽建模；基于實體幾何布爾運算進(jìn)行三維主管模型和三維支管模型相互切割計算；融合切割后的三維主管模型與三維支管模型、三維管帽模型，構(gòu)建三維拓?fù)浣宇^幾何網(wǎng)格，掛接各部件語義信息，得到三維接頭BIM模型。本公司開發(fā)的經(jīng)緯管網(wǎng)三維建模系統(tǒng)MagicPipe3D構(gòu)建變徑、彎頭、三通、四通三維建模效果如圖4所示。

圖3?復(fù)雜管道接頭模型構(gòu)建流程

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圖4?常見管道接頭建模效果

3.?大范圍管網(wǎng)建模與發(fā)布

? ? ? ?對于大范圍城市地下管網(wǎng)三維建模而言，除了建模效果，用戶最為關(guān)心的就是加載效率和屬性查詢功能。針對大范圍地下管網(wǎng)，基于四叉樹索引計算瓦塊范圍，將所有管網(wǎng)模型按照瓦塊進(jìn)行劃分。為了兼顧三維管網(wǎng)效果、管網(wǎng)分析需求，對管道和接頭進(jìn)行單體建模。而對于附屬物，則根據(jù)每一種類型進(jìn)行實例化建模，減少數(shù)據(jù)量，提高渲染效率。最終基于管道和接頭B3DM、附屬物I3DM，計算tileset索引文件，即可得到大范圍地下管網(wǎng)3DTiles，如圖5所示。

圖5?三維管網(wǎng)3DTiles組織

? ? ? ?對于三維管網(wǎng)模型查詢，其關(guān)鍵就在于建模過程中保留每個管道、接頭、附屬物的編碼信息，從而實現(xiàn)點擊獲取編碼并展示其屬性信息。本公司開發(fā)的經(jīng)緯管網(wǎng)三維建模系統(tǒng)MagicPipe3D可以實現(xiàn)大范圍三維管網(wǎng)3Dtiles一鍵生成，效果如圖6所示。

圖6?大范圍三維管網(wǎng)3DTiles發(fā)布

4.?三維管網(wǎng)持續(xù)更新與維護(hù)

? ? ? ? 構(gòu)建城市級三維地下管網(wǎng)除了可視化好看之外，更重要的意思在于用到實際管理和分析中去，提升城市地下管理水平。因此，實現(xiàn)三維管網(wǎng)的長期更新維護(hù)就顯得尤為重要。

? ? ? ? 目前很多三維地下管網(wǎng)建模軟件都是整體數(shù)據(jù)建模，每次更新維護(hù)需要對整個城市大范圍數(shù)據(jù)重新建模生成，不僅效率低下維護(hù)困難，而且難以凸顯地下管網(wǎng)變化特征。如圖7所示，本公司開發(fā)的經(jīng)緯管網(wǎng)三維建模系統(tǒng)MagicPipe3D支持選擇局部范圍快速更新建模，也可以根據(jù)用戶導(dǎo)入二維地下管網(wǎng)增量更新信息建模，提高了三維管網(wǎng)更新與維護(hù)效率。

圖7?局部范圍快速更新建模

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的参数化三维地下管线建模关键技术研究的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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