[发明专利]一种地下管网的自动构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及在显示屏上展示虚拟现实技术，特别涉及通过对地下管网的分布情况进行模拟，实现地下空间中对管网进行自动构建为三维模型的一种地下管网的自动构建方法。

背景技术

城市地下空间是一个巨大而丰富的空间资源，城市地下空间可开发的资源量为可供开发的面积、合理开发深度与适当的可利用系数之积。《中国地下空间行业发展前景与投资战略规划分析前瞻》显示，2012年我国城市建设用地总面积为32.28万公顷，按照40%的可开发系数和30米的开发深度计算，可供合理开发的地下空间资源量就达到3873.60亿立方米。这是一笔很可观而又丰富的资源，若得到合理开发，那么将对扩大城市空间、实现城市集约化发展具有重要的意义。

随着我国一线城市地下空间的开发利用，地下浅层部分将会利用完毕，随着深层开挖技术和装备的逐步完善，为了综合利用地下空间资源，地下空间开发将逐步向深层发展。在地下空间深层化的同时，各空间层面分化趋势越来越强。这种分层面的地下空间，以人及为其服务的功能区为中心，人、车分流，市政管线、污水和垃圾的处理分置于不同的层次，各种地下交通也分层设置，以减少相互干扰，保证了地下空间利用的充分性和完整性。

开发地下空间是21世纪结构工程的重要发展趋势。就目前而言，开发城市地下空间可应用于：

1、交通设施：城市地下通道、城市地铁、隧道；

2、商业设施：地下商城、水下游乐馆；

3、市政公益管线设施：提高城市道路利用、保护地下设施稳定运转、为以后添加设施提供预留空间；

4、城市综合防灾建设：人民防空、抵御自然灾害等。

由此可见地下空间的利用对改善地面环境起着重要作用。在发展地下交通、降低城市大气污染的同时，还应提倡建设城市地下市政管线公用隧道，将自来水、排污管、供热管、电缆和通信线路纳入其中，可缩短路线长度达30%，还易于检查和修理，不影响地面土地的使用。有条件的城市还可发展地下垃圾处理系统，消除垃圾“围城”现象。

随着社会的发展和当前城市化水平的不断提高，基础建设发展迅猛，地下管网体系越来越大，管理的复杂程度也在逐年增加。地下管网也在原有基础上发生着变化：除原来的给排水网、电网、热力网、通讯线路外，增加了天然气管网、互联网等，地下管网变得越来越复杂；旧管网的更新，新管网的设计规划，这些都需要完善、详细的地下管网的各种信息；已形成的大量管网资料需要及时处理；而传统的手工制图，靠人工记忆的管理和人工统计、分析的手工管理方式效率低下，则很难适应这种快速发展的海量数据的要求，造成大量浪费并阻碍了维护效率和服务水平的进一步提高。而且由于基础建设的猛增，缺乏对地下管网的有效管理，形成了“城市管网的拉链现在”，造成了重复建设和资源浪费。在施工中，由于不了解地下管网的情况，盲目开工，造成燃气泄漏、挖断水管、通讯中断等破坏地下管网的事件时有发生，使经济建设和居民生活受到严重影响，并埋下不安全的隐患，因此加强对地下管网的三维构建技术十分重要。

但是，现有的管网三维显示主要通过对管网和管网附属设施进行三维符号化，使之更加直观地显示管网的连接和交叉情况。通过三维建模软件进行管网的三维建模，这种建模方法首先需要计算机辅助设计软件中导入管网实体的中心轴线，然后运用人机交互技术在三维软件中的点和线的三维渲染方法对管线生成三维模型，并对管线接口处做相应的处理，这种方式的不足之处在于管线要素的精确定位不强，需要花费大量的人工干预，建模速度较慢。不能方便查询管线要素的空间信息和属性信息。

同时，由于管网数据的来源不同、采集的方式不同、不同尺度、不同语义、不同数据质量、不同格式、不同坐标带来的影响，现有研究往往注重于数据格式的转换。因此，缺乏对地下管网统一的表示模型，难以通过数据转换得到完整的信息。在对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维管网数据无缝集成，实时更新实现多源数据有效整合及各种规模的地下空间的三维管网场景的高效创建仍然是当前国际本领域的前沿课题和研究的重点。

发明内容