城基礎(chǔ)設(shè)施三維可視化管理平臺(tái)簡(jiǎn)介

1、城市基礎(chǔ)設(shè)施三維可視化管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)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(lái)越廣泛?；A(chǔ)設(shè)施三維可視化管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱為可視化管理系統(tǒng)）是就對(duì)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(guò)可視化管理系統(tǒng)的建立，模擬整全城的市貌，動(dòng)態(tài)生成管網(wǎng)三維，并通過(guò)對(duì)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(guò)將平面數(shù)據(jù)以及三維數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的聯(lián)動(dòng)，增強(qiáng)了“所見即所得”的用戶體驗(yàn)?？梢酝ㄟ^(guò)屬性查詢來(lái)獲取當(dāng)前的三維信息，也可以通過(guò)三維圖形獲取對(duì)應(yīng)的屬性信息，達(dá)到真正的圖文聯(lián)動(dòng)，“三維”和“屬性”的

2、互查；可以通過(guò)動(dòng)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(cè)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(huì)新潮、滿足當(dāng)前社會(huì)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(tái)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(kù)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(gè)更高層次的可視化管理系

3、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(tái)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(kù)，是動(dòng)態(tài)生成三維場(chǎng)景必不可少的一部分；建立三維的基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫(kù)；實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)生成管網(wǎng)三維并建立對(duì)應(yīng)的管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)；建立可視化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)充實(shí)和豐富基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，不斷提高基礎(chǔ)空間信息系統(tǒng)對(duì)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)各種空間分

4、析、管網(wǎng)輔助設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、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(guò)循序漸進(jìn)、滾動(dòng)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(gè)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(dòng)態(tài)更新結(jié)合，具有圖文一體化的，能實(shí)現(xiàn)多級(jí)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(dòng)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(guò)在三維界面上，滑動(dòng)鼠標(biāo)滾輪，從而實(shí)現(xiàn)放大/縮小三維圖形。可以通過(guò)選

5、定級(jí)別進(jìn)行瀏覽。2 .拖拽瀏覽通過(guò)在三維界面下，按住鼠標(biāo)并拖動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)拖拽瀏覽。3 .滑動(dòng)模式瀏覽即在三維界面下，通過(guò)鼠標(biāo)移動(dòng)一個(gè)方向，系統(tǒng)自動(dòng)按照鼠標(biāo)的方向進(jìn)行自動(dòng)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(guò)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(guò)制定人物視角，沿道路或者其他指定路線，對(duì)周圍地物進(jìn)行瀏覽。7 .捕捉設(shè)置開啟/關(guān)閉三維場(chǎng)景的捕捉開關(guān)、以及設(shè)置三維場(chǎng)景中捕捉的內(nèi)容。8 .二三維聯(lián)動(dòng)通過(guò)通信實(shí)現(xiàn)二維視圖和三維視圖之間的互動(dòng)，體現(xiàn)在放大、縮小、移動(dòng)等操作的互動(dòng)?？梢噪S時(shí)啟動(dòng)或者取消聯(lián)動(dòng)

6、。2 .可視化模型配置可視化模型配置集中管理了對(duì)三維符號(hào)模型以及管網(wǎng)紋理的配置，以便在動(dòng)態(tài)生成三維管網(wǎng)過(guò)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?duì)三維符號(hào)模型和管網(wǎng)紋理的配置。1 .三維符號(hào)模型配置三維符號(hào)模型配置功能主要針對(duì)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(dòng)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(chǔ)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(dòng)即可，該類模型為實(shí)際固定大小（一般表現(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

7、縮放和平面同步、垂直不同步縮放兩種模型，該類模型一般是指定比例大小來(lái)制作（為方便縮放，統(tǒng)一半徑為1個(gè)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(hào)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(hào)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(gè)整體模型，這樣可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)管徑

8、不同來(lái)進(jìn)行不同的縮放，也可實(shí)現(xiàn)根據(jù)角度調(diào)整符號(hào)中與管網(wǎng)連接部分。對(duì)于地上管網(wǎng)附屬設(shè)施力爭(zhēng)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(shuō)是否拉伸到地面（一般的井類附屬設(shè)施都會(huì)拉伸到地面）；比如說(shuō)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(huì)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

9、低的一個(gè)以后，還需要在垂直方向上，向下偏移一定的尺度）。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(dòng)態(tài)生成管網(wǎng)三維時(shí)，按照設(shè)定的正確配置來(lái)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(chǔ)加載。1.1 動(dòng)態(tài)生成三維管網(wǎng)對(duì)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(chǎng)景（地上三維地形場(chǎng)景通常靜態(tài)建模以后直接調(diào)用）。并可以對(duì)生成的三維場(chǎng)景進(jìn)行觀察、漫游與查詢。以便用戶對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)的復(fù)雜三維管線

10、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)生成管網(wǎng)三維效果，通過(guò)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(guò)設(shè)置整體瀏覽管道模式，可以透過(guò)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(dòng)態(tài)生成三維管網(wǎng)動(dòng)態(tài)生成三維管網(wǎng)通過(guò)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(lái)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(lái)繪制。通過(guò)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(duì)當(dāng)前管網(wǎng)繪色或者貼圖。對(duì)于管點(diǎn)，通過(guò)三維符號(hào)模型配置獲取對(duì)應(yīng)的符號(hào)模型，以及縮放模式

11、。然后通過(guò)計(jì)算與之相連的所有管線的高程值，管徑值(圓形管網(wǎng))、溝截面寬高(溝狀管網(wǎng))來(lái)計(jì)算當(dāng)前管點(diǎn)符號(hào)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(duì)于不同種類的管網(wǎng)，在動(dòng)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(duì)系統(tǒng)動(dòng)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(cè)量工具量測(cè)工具是指三維平臺(tái)本身提供的一些常用的測(cè)量工具，具測(cè)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(cè)量空間兩點(diǎn)間的水平

12、距離。(2)垂直距離量算測(cè)量空間兩點(diǎn)間的垂直距離。(3)空間距離量算測(cè)量空間兩點(diǎn)間的空間距離。(4)面積量算測(cè)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(gè)過(guò)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(gè)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(lái)，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(dòng)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。

13、3 .圖形定位圖形定位是在當(dāng)前存在的基礎(chǔ)資源數(shù)據(jù)中，通過(guò)指定條件、參數(shù)，將圖形視野定位到該參數(shù)對(duì)應(yīng)的位置。(1)建筑物/道路定位通過(guò)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(duì)應(yīng)的位置。(2)坐標(biāo)定位通過(guò)指定坐標(biāo)來(lái)定位到該位置。(3)圖形對(duì)象定位通過(guò)圖形對(duì)象列表，選擇定位的對(duì)象，進(jìn)行飛行定位。4 .查詢統(tǒng)計(jì)(1)點(diǎn)擊查詢通過(guò)在三維視圖上點(diǎn)擊查詢指定的圖形，從而查詢?cè)搱D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(duì)象，并獲得選中區(qū)域內(nèi)的對(duì)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(duì)當(dāng)前的三維圖形信息，對(duì)動(dòng)態(tài)生成的管網(wǎng)圖形，模擬實(shí)現(xiàn)GIS系統(tǒng)中常用分

14、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(jué)體驗(yàn)。主要有剖面分析、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(duì)所選地區(qū)場(chǎng)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(shì)，自動(dòng)解算出最佳的放樣線路(5)視域分析在場(chǎng)景中任選一點(diǎn)和視角范圍可以進(jìn)行視域可見分析。

15、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)的日程維護(hù)信息、定位配置、以及符號(hào)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(duì)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(duì)一些功能操作情況也進(jìn)行記錄。在管理窗口上可以對(duì)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(duì)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

16、信息。用戶可以根據(jù)需要，通過(guò)用戶名、隸屬角色（或隸屬用戶組）、隸屬行政單位、IP地址、時(shí)間段等信息對(duì)日志信息表的各相關(guān)字段進(jìn)行日志信息過(guò)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(duì)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(duì)外公布三個(gè)函數(shù)接口或一個(gè)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(gè)新的記錄，除退出時(shí)間和操作信息情況兩個(gè)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

17、”。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以在每個(gè)功能項(xiàng)里調(diào)用日志信息記錄函數(shù)，傳入“當(dāng)前用戶名”、“功能編碼”、“功能描述”三個(gè)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(duì)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(duì)用戶進(jìn)行管理，設(shè)置好某個(gè)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(lái)管理用戶的。在管理用戶之前首先要對(duì)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(huì)隸屬角色的所有用戶全部刪除。在一個(gè)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?duì)用戶的權(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(duì)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)