城市基礎(chǔ)設(shè)施三維可視化管理平臺簡介

1、城市基礎(chǔ)設(shè)施三維可視化管理系統(tǒng)（簡介）隨著全球信息化的變革，科技的不斷進(jìn)步，三維模擬技術(shù)的適用領(lǐng)域也越來越廣泛。基礎(chǔ)設(shè)施三維可視化管理系統(tǒng)（以下簡稱為可視化管理系統(tǒng)）是就對當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)三維模擬的綜合應(yīng)用。通過可視化管理系統(tǒng)的建立，模擬整全城的市貌，動態(tài)生成管網(wǎng)三維，并通過對基礎(chǔ)設(shè)施的管理、分析，為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、維護(hù)、指揮決策等各方面的應(yīng)用提供依據(jù)?？梢暬芾硐到y(tǒng)是將基礎(chǔ)設(shè)施平面數(shù)據(jù)的三維可視化展現(xiàn)，通過將平面數(shù)據(jù)以及三維數(shù)據(jù)動態(tài)的聯(lián)動，增強(qiáng)了“所見即所得”的用戶體驗(yàn)?？梢酝ㄟ^屬性查詢來獲取當(dāng)前的三維信息，也可以通過三維圖形獲取對應(yīng)的屬性信息，達(dá)到真正的圖文聯(lián)動，“三維”和“屬性”的

2、互查；可以通過動態(tài)生產(chǎn)管網(wǎng)三維，展示當(dāng)前管網(wǎng)的三維模擬效果，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行日常的測量、瀏覽、查詢、分析等，加強(qiáng)了基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化建設(shè)，為基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、指揮決策提供了更加明了、更加形象的可視化依據(jù)?？梢暬芾硐到y(tǒng)的建立是符合當(dāng)前社會新潮、滿足當(dāng)前社會需要的新型產(chǎn)業(yè)軟件，是三維模擬技術(shù)與數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合的產(chǎn)物，具有蓬勃的發(fā)展?jié)摿?。一?系統(tǒng)目標(biāo)建立可視化管理系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在基礎(chǔ)平臺選擇、數(shù)據(jù)規(guī)范、應(yīng)用系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性等方面給予全面的考慮和留有充分的余地，使之能隨著前期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有計(jì)劃有步驟地開展數(shù)據(jù)搜集和建庫工作，不斷完善系統(tǒng)功能、擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使系統(tǒng)逐步演進(jìn)成一個更高層次的可視化管理

3、系統(tǒng)。結(jié)合市當(dāng)前規(guī)劃管理的業(yè)務(wù)特征，遵循求實(shí)可行的方針，以實(shí)用性、先進(jìn)性、開放性、可靠性為原則，在統(tǒng)一的軟硬件平臺上，建立起可視化管理系統(tǒng)，具體目標(biāo)主要有：建立各種建筑物、紋理材質(zhì)以及管網(wǎng)附屬設(shè)施模型庫，是動態(tài)生成三維場景必不可少的一部分；建立三維的基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫；實(shí)現(xiàn)動態(tài)生成管網(wǎng)三維并建立對應(yīng)的管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫；建立可視化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對城市管網(wǎng)屬性的查詢、管理，以及分析功能，為城市規(guī)劃、建設(shè)提供決策依據(jù)和服務(wù)，為管網(wǎng)規(guī)劃、搶險(xiǎn)、改建、擴(kuò)建等提供技術(shù)支持。在實(shí)現(xiàn)初步目標(biāo)后，通過充實(shí)和豐富基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，不斷提高基礎(chǔ)空間信息系統(tǒng)對基礎(chǔ)設(shè)施管理應(yīng)用的支持力度，由易到難逐步實(shí)現(xiàn)各種空間

4、分析、管網(wǎng)輔助設(shè)計(jì)、監(jiān)測、維修分析等功能，提高分析能力和輔助決策手段，強(qiáng)化管理的科學(xué)性。通過循序漸進(jìn)、滾動發(fā)展的原則，在局與各權(quán)屬單位的共同努力下，逐步建成一個具有相當(dāng)覆蓋范圍的，設(shè)計(jì)方案與輔助決策結(jié)合，地形及管網(wǎng)現(xiàn)狀與動態(tài)更新結(jié)合，具有圖文一體化的，能實(shí)現(xiàn)多級管理模式的可視化管理系統(tǒng)。二、系統(tǒng)功能三維可視化管理系統(tǒng)功能分布圖：1.可視化基礎(chǔ)操作可視化基礎(chǔ)操作是可視化管理系統(tǒng)基本操作的集合。集中表現(xiàn)為放大、縮小、拖拽瀏覽、滑動模式、環(huán)繞飛行等瀏覽模式以及可視化系統(tǒng)中日常使用的其他操作，是可視化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。1放大/縮小瀏覽通過在三維界面上，滑動鼠標(biāo)滾輪，從而實(shí)現(xiàn)放大/縮小三維圖形?？梢酝ㄟ^選定級

5、別進(jìn)行瀏覽。2拖拽瀏覽通過在三維界面下，按住鼠標(biāo)并拖動，從而實(shí)現(xiàn)拖拽瀏覽。3滑動模式瀏覽即在三維界面下，通過鼠標(biāo)移動一個方向，系統(tǒng)自動按照鼠標(biāo)的方向進(jìn)行自動慢慢平移。4環(huán)繞飛行瀏覽以主視窗的中間點(diǎn)為中心360度環(huán)繞飛行進(jìn)行瀏覽。5地下管網(wǎng)瀏覽模式透過道路查看地下管網(wǎng)信息，實(shí)現(xiàn)沿路橫剖或縱剖行走察看地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)。6行走模式通過制定人物視角，沿道路或者其他指定路線，對周圍地物進(jìn)行瀏覽。7捕捉設(shè)置開啟/關(guān)閉三維場景的捕捉開關(guān)、以及設(shè)置三維場景中捕捉的內(nèi)容。8二三維聯(lián)動通過通信實(shí)現(xiàn)二維視圖和三維視圖之間的互動，體現(xiàn)在放大、縮小、移動等操作的互動?？梢噪S時(shí)啟動或者取消聯(lián)動。2.可視化模型配置可視化模型配

6、置集中管理了對三維符號模型以及管網(wǎng)紋理的配置，以便在動態(tài)生成三維管網(wǎng)過程時(shí)，根據(jù)模型配置調(diào)用適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛥?shù)，生成更加形象逼真的三維管網(wǎng)?？梢暬Ｐ团渲弥饕峁┝藢θS符號模型和管網(wǎng)紋理的配置。1三維符號模型配置三維符號模型配置功能主要針對當(dāng)前管網(wǎng)數(shù)據(jù)，按照管點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)性質(zhì)，預(yù)先配置正確的節(jié)點(diǎn)模型，以便于在動態(tài)生成三維管網(wǎng)時(shí)，根據(jù)配置加載、應(yīng)用正確的節(jié)點(diǎn)模型。模型文件以本地文件方式存儲加載。三維節(jié)點(diǎn)模型分可縮放模型和不可縮放模型，不可縮放模型，按照管點(diǎn)位置，直接加載，移動即可，該類模型為實(shí)際固定大?。ㄒ话惚憩F(xiàn)為路燈，調(diào)壓箱等地上附屬設(shè)施）?？煽s放模型分三軸同步縮放和平面同步、垂直不同步縮放兩種模型

7、，該類模型一般是指定比例大小來制作（為方便縮放，統(tǒng)一半徑為1個單位）。三軸同步模型是指在x/y/z三軸上的縮放比例一致，如直線點(diǎn)等；平面同步、垂直不同步縮放模型是指在水平面上縮放比例一致，但在垂直方向上縮放比例不一致的模型，比如污水井等附屬設(shè)置。地下管網(wǎng)三維符號統(tǒng)一按照1：1比例進(jìn)行建模，在將管點(diǎn)與管網(wǎng)進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，首先計(jì)算與此管點(diǎn)連接的管網(wǎng)，取得每條管網(wǎng)的管徑和管網(wǎng)夾角，由此可得出符號的縮放比例和旋轉(zhuǎn)角度，考慮連接管徑有不同以及角度不平行或者垂直的情況，模型在建立時(shí)要進(jìn)行分解，就是將需要連接管網(wǎng)的地方單獨(dú)做模型，然后合并為一個整體模型，這樣可以實(shí)現(xiàn)針對管徑不同來進(jìn)行不同的縮放，也可實(shí)現(xiàn)根據(jù)角度

8、調(diào)整符號中與管網(wǎng)連接部分。對于地上管網(wǎng)附屬設(shè)施力爭按照實(shí)際比例進(jìn)行建模，在將管點(diǎn)與管網(wǎng)進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，需要直接將該類管網(wǎng)設(shè)施按照實(shí)際的擺放位置插入即可。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)更多細(xì)節(jié)上的功能，比如說是否拉伸到地面（一般的井類附屬設(shè)施都會拉伸到地面）；比如說模型底面是否固定，固定時(shí)，底部是圓形還是方形，大小為多少（井類附屬設(shè)施底部一般都為固定大?。?；不固定時(shí)，默認(rèn)取與之相連的管道/管溝的最大尺度；為了效果的突出，往往會將附屬節(jié)點(diǎn)在水平方向是擴(kuò)充一定比例（底部固定大小的除外），垂直方向上向下偏移尺度（井類設(shè)施如污水井，在取與之相連的所有管道中高程值最低的一個以后，還需要在垂直方向上，向下

9、偏移一定的尺度）。2管網(wǎng)顏色以及紋理配置三維管網(wǎng)顏色以及紋理的配置，主要應(yīng)用于在動態(tài)生成管網(wǎng)三維時(shí)，按照設(shè)定的正確配置來模擬生成地下管網(wǎng)三維的實(shí)際情況。 其中管網(wǎng)顏色可以在管網(wǎng)生成界面中自己自定義設(shè)置，也可以選擇隨層，即默認(rèn)管網(wǎng)圖層的顏色；紋理配置是指按照管網(wǎng)的實(shí)際情況，在生成的管道/管溝上貼上實(shí)際的紋理圖片。模型文件以本地文件方式存儲加載。1.1 動態(tài)生成三維管網(wǎng)對區(qū)域范圍內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施資源管網(wǎng)數(shù)據(jù)，模擬生成基礎(chǔ)設(shè)施資源管網(wǎng)的三維場景（地上三維地形場景通常靜態(tài)建模以后直接調(diào)用）。并可以對生成的三維場景進(jìn)行觀察、漫游與查詢。以便用戶對區(qū)域范圍內(nèi)的復(fù)雜三維管線分布進(jìn)行察看。根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施資源管網(wǎng)數(shù)據(jù)生

10、成管網(wǎng)三維效果，通過設(shè)置地下瀏覽模式可以到查看地下管網(wǎng)三維效果。通過設(shè)置整體瀏覽管道模式，可以透過路面直接查看地下管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)沿著道路的橫剖面或縱剖面在有建筑參考的情況下瀏覽管網(wǎng)。 圖：動態(tài)生成三維管網(wǎng)動態(tài)生成三維管網(wǎng)通過遍歷范圍內(nèi)的每一條管道，根據(jù)屬性信息，獲取管網(wǎng)的三維起點(diǎn)、終點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算傾斜角度，來繪制管網(wǎng)。管網(wǎng)根據(jù)種類分圓形管道和方形管溝，圓形管道的圓柱體以12面為標(biāo)準(zhǔn)；方形管溝按照溝截面寬高屬性值來繪制。通過管網(wǎng)顏色以及紋理配置，讀取當(dāng)前管網(wǎng)的顏色或者紋理文件，對當(dāng)前管網(wǎng)繪色或者貼圖。對于管點(diǎn)，通過三維符號模型配置獲取對應(yīng)的符號模型，以及縮放模式。然后通過計(jì)算與之相連的所有管線的高程

11、值，管徑值（圓形管網(wǎng)）、溝截面寬高（溝狀管網(wǎng)）來計(jì)算當(dāng)前管點(diǎn)符號模型的縮放值、偏移值以及旋轉(zhuǎn)角度，從而更加貼近的模擬實(shí)際管網(wǎng)附屬設(shè)施的分布情況、以及與管網(wǎng)間的連接情況。為方便管理，和平面二維數(shù)據(jù)類似，對于不同種類的管網(wǎng)，在動態(tài)生成管網(wǎng)三維時(shí)，同樣按照管網(wǎng)種類分層管理。1.2 可視化應(yīng)用分析可視化管理系統(tǒng)的可視化應(yīng)用分析模塊主要是對系統(tǒng)動態(tài)生成的管網(wǎng)進(jìn)行查詢、分析，為基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供直觀展示以及輔助決策。1測量工具量測工具是指三維平臺本身提供的一些常用的測量工具，其測量范圍主要有水平距離、垂直距離、空間距離以及面積。（1）水平距離量算測量空間兩點(diǎn)間的水平距離。（2）垂直距離量算測量空間兩點(diǎn)間的

12、垂直距離。（3）空間距離量算測量空間兩點(diǎn)間的空間距離。（4）面積量算測量空間區(qū)域范圍的面積。2路徑根據(jù)事先定義的路線，將整個過程進(jìn)行回放。包括創(chuàng)建路徑、路徑記錄、播放路徑、路徑暫停、路徑停止、路徑起始位置以及路徑終止位置的設(shè)置等。（1）創(chuàng)建路徑可以創(chuàng)建一個新的自定義路徑。（2）路徑記錄路徑記錄可以將用戶的操作順序記錄下來，保存在路徑里邊，以便今后的回放。（3）播放路徑 可以按照設(shè)定的路徑進(jìn)行自動瀏覽漫游，或者繼續(xù)播放當(dāng)前暫停的路徑。（4）路徑暫?？梢詴和．?dāng)前播放的路徑。（5）路徑停止退出路徑執(zhí)行狀態(tài)。（6）路徑起始/終點(diǎn)位置設(shè)置路徑的起始、終點(diǎn)的位置。3圖形定位圖形定位是在當(dāng)前存在的基礎(chǔ)資源數(shù)

13、據(jù)中，通過指定條件、參數(shù)，將圖形視野定位到該參數(shù)對應(yīng)的位置。（1）建筑物/道路定位通過建筑物或道路名稱進(jìn)行查詢匹配定位。將圖形視野定位到該建筑物、道路對應(yīng)的位置。（2）坐標(biāo)定位通過指定坐標(biāo)來定位到該位置。（3）圖形對象定位通過圖形對象列表，選擇定位的對象，進(jìn)行飛行定位。4查詢統(tǒng)計(jì)（1）點(diǎn)擊查詢通過在三維視圖上點(diǎn)擊查詢指定的圖形，從而查詢該圖形的屬性信息。（2）區(qū)域?qū)ο蠓诸惤y(tǒng)計(jì)選擇多邊形框選范圍內(nèi)的對象，并獲得選中區(qū)域內(nèi)的對象集，統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)的實(shí)體數(shù)并形成分類列表。5分析模塊針對當(dāng)前的三維圖形信息，對動態(tài)生成的管網(wǎng)圖形，模擬實(shí)現(xiàn)GIS系統(tǒng)中常用分析功能，模擬現(xiàn)實(shí)管網(wǎng)的真實(shí)分布情況，增強(qiáng)視覺體驗(yàn)。主

14、要有剖面分析、水平/垂直凈距分析、匯水分析、等高線分析、最佳路徑分析、視域分析等。（1）剖面分析對所選地區(qū)場景進(jìn)行剖面觀察，可分析出地表起伏狀況。（2）水平凈距分析同二維GIS中的水平凈距分析，計(jì)算指定管網(wǎng)在區(qū)域范圍內(nèi)，和相鄰管網(wǎng)之間的水平距離。（3）垂直凈距分析同二維GIS中的垂直凈距分析，計(jì)算指定管網(wǎng)在區(qū)域范圍內(nèi)，和相鄰管網(wǎng)之間的垂直距離。（4）最佳路徑分析根據(jù)給定的參數(shù)，如放樣間隔，上升的最大坡度，下降的最大坡度，允許的放樣寬度等信息，依據(jù)地形的走勢，自動解算出最佳的放樣線路（5）視域分析在場景中任選一點(diǎn)和視角范圍可以進(jìn)行視域可見分析。1.3 系統(tǒng)維護(hù)模塊系統(tǒng)維護(hù)模塊主要是包含系統(tǒng)的日程

15、維護(hù)信息、定位配置、以及符號模型的管理等功能。其中系統(tǒng)的日志維護(hù)信息主要有日志管理、用戶管理等。是用戶運(yùn)行的基礎(chǔ)保障。1日志管理日志管理主要是對登錄系統(tǒng)的用戶的信息進(jìn)行記錄，同時(shí)根據(jù)設(shè)置情況，把用戶對一些功能操作情況也進(jìn)行記錄。在管理窗口上可以對記錄的日志信息進(jìn)行按用戶、按登錄時(shí)間、按時(shí)間段、按角色(或用戶組)、按IP進(jìn)行查詢；也可以把全部日志信息或部分日志信息進(jìn)行導(dǎo)出歸檔；可以從記錄表中刪除日志信息；系統(tǒng)管理員可以根據(jù)業(yè)務(wù)管理需要，對用戶使用的功能操作情況進(jìn)行記錄設(shè)置。（1）日志信息管理日志信息管理是從日志信息記錄表中獲取系統(tǒng)所有日志記錄信息。用戶可以根據(jù)需要，通過用戶名、隸屬角色(或隸屬用

16、戶組)、隸屬行政單位、IP地址、時(shí)間段等信息對日志信息表的各相關(guān)字段進(jìn)行日志信息過濾查詢，并可把查詢到記錄進(jìn)行導(dǎo)出。用戶可以根據(jù)日志信息是否還有實(shí)際意義，可刪除有條件的刪除日志記錄。用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)管理需要，對各子系統(tǒng)里的功能模塊進(jìn)行設(shè)置，在日志信息記錄的時(shí)候可以根據(jù)設(shè)置情況進(jìn)行功能操作的記錄。（2）日志信息記錄根據(jù)記錄日志的三種情況(登錄時(shí)、退出時(shí)、運(yùn)行時(shí)),對外公布三個函數(shù)接口或一個函數(shù)有三種模式。系統(tǒng)登錄時(shí)在日志信息表里添加一個新的記錄，除退出時(shí)間和操作信息情況兩個字段內(nèi)容不填外，其余都要填寫，同時(shí)在“退出時(shí)間”字段里填寫“非正常退出”。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以在每個功能項(xiàng)里調(diào)用日志信息記錄函數(shù)，

17、傳入“當(dāng)前用戶名”、“功能編碼”、“功能描述”三個參數(shù)，根據(jù)輸入?yún)?shù)情況與日志操作設(shè)置情況進(jìn)行比較，只記錄在操作設(shè)置范圍內(nèi)的功能操作。系統(tǒng)退出時(shí)找到該用戶最近的登錄信息，并判斷它的“退出時(shí)間”是否為“非正常退出”，若是則直接更改該字段內(nèi)容為退出時(shí)間。2用戶管理用戶管理主要是對系統(tǒng)的現(xiàn)有用戶、新增用戶、以及角色（用戶組）等用戶信息的管理。用戶信息管理實(shí)現(xiàn)了以角色的方式對用戶進(jìn)行管理，設(shè)置好某個角色后，在該角色內(nèi)的用戶擁有和當(dāng)前角色一致的權(quán)限。用戶管理是以角色的形式來管理用戶的。在管理用戶之前首先要對角色進(jìn)行管理，可以添加新的角色、修改已有的角色和刪除角色。刪除角色除了刪除角色本身外還會隸屬角色的所有用戶全部刪除。在一個角色節(jié)點(diǎn)上，用戶可以添加新的用戶，新用戶默認(rèn)的權(quán)限繼承了隸屬角色的權(quán)限?？梢詫τ脩舻臋?quán)限進(jìn)行修改，但用戶的權(quán)限不能超出角色權(quán)限的范圍。在用戶節(jié)點(diǎn)上，可以修改用戶名、修改密碼。3權(quán)限管理權(quán)限管理是對當(dāng)前系統(tǒng)現(xiàn)有用戶以及角色的權(quán)限的分配與管理。權(quán)限管理主要包括系統(tǒng)功能