摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。地下管网是城市重要的基础设施，也是城市赖以生存和发展的物质基础。为了准确高效地管理庞大复杂的城市地下管网数据，本文就基于MapGIS 10平台的城市综合管网地下三维系统的实现展开探讨。
关键词：MapGIS 10；三维管网；二三维联动；爆管分析
引言
城市地下综合管网是城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作。随着城市的发展，地下综合管网的规模也越来越庞大，不同行业的管网，敷设在有限的道路下面，同时由于，不同行业管网敷设时，与其它行业缺乏有效的沟通交流，导致在开挖施工时，管网被挖断的现象时有发生，这些种种，都给整个地下综合管网的管理带来了挑战；随着计算机技术的不断发展进步，三维大数据模型的显示交互效果越来越完善，所以，我们可以借助三维技术，把错综复杂的地下管网通过自动建模的方式呈现出来，与传统的二维综合管网数据形成互补，这样可以更加及时而全面地掌握城市管网信息的动态变化，进行科学高效的决策，辅助支持管网运营与管理。
1地下综合管网三维系统的系统设计
1.1系统结构设计
城市三维管网GIS基于新一代的MapGIS 10平台，可以高效率、低成本地开发出强大、独立发布的城市地下综合管网三维GIS应用系统。总体结构采用层次化设计思想，以实现各层间的逻辑独立性与系统的可扩展性。系统采用插件式与C/S架构相结合的设计模式。（1）表现层：是用户与系统交互的图形用户界面，使用Devexpress的功能界面组件库定制开发，并采用Ribbon界面设计技术，管网信息表达直观，且界面美观简洁；（2）业务逻辑层：也是系统的关键部分，与表现层共同构成系统的客户端，采用分模块设计，开发实现了5大功能模块。各功能模块相互提供功能调用接口而又彼此功能独立，管网及三维分析等核心功能组件使用了MapGIS.G3DAnalysis、MapGIS.SceneControl、Geometry、Geodatabase、MapGIS.WorkSpaceEngine模块的主要接口；（3）数据层：由空间数据引擎MapSDE和关系数据库管理系统（SQLServer）构成，是客户端通过网络访问管网数据库的数据服务器，管网、地形、影像及基础地理数据等采用MapGIS数据模型进行一体化数据集成管理，空间数据的读写访问由数据访问组件负责。
1.2设计原则
在进行软件系统设计时遵循以下的设计原则。(1)开放性。系统体系架构应是开放的。一方面，用户可以分享数据资源、计算资源、存储资源、网络资源、开发接口和关于信息功能软件的服务；另一方面，也能够从物联网和互联网上实时抓取或感知信息。(2)操作简单。本系统使用的用户是供水公司工作人员，一般人员对计算机操作不熟练，所以在设计系统界面时，要遵循以简洁、清晰、容易操作等特点的原则。(3)安全性。设计一个系统首先要考虑它的安全性，地下管网的安全直接关系着人民生活和社会生产的根本保证。保证系统数据安全是设计本系统的首要原则，对数据库进行加密设置，并定期对数据进行备份与还原。
2城市地下综合管网的分类
根据国家地下探测行业标准《城市地下管网探测技术规程》，城市地下综合管网共分为给水、排水、燃气、热力、工业、电力、电信和综合管廊八个类型，根据具体的用途，每一大类又可分为多个小类，如表1所示。
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3系统实现
（1）系统界面设计。系统主界面使用Windows窗体，系统风格使用当前比较流行的Ribbon风格。系统图标按照扁平化设计理念进行设计，强调简约、直观、能够条理清晰的表达 GIS 的具体操作语义，避免认知障碍。系统上方为按功能模块划分的菜单主题面板;左侧为工作空间面板，负责整个工程数据中数据图层的管理，工程中可以添加二维地图和三维场景，实现了二维地图和三维场景的统一管理。中间为地图视图控件，负责二维地图数据和三维场景的显示，地图控件采用多地图页的方式实现，同时支持地图页分栏显示，右侧部分为数据管理目录，负责管理数据源的连接，数据库的导入导出等相关操作；下边为属性查询面板，负责查询操作结果的显示。（2）数据库设计。城市地下综合管网三维系统的数据管理采用SQLServer数据库存储，系统主要分为二维数据和三维数据来进行管理，二维数据主要有矢量地形图数据和综合管网数据，针对二维数据，矢量地形图，系统采用点、线、面和注记文本，来分层表达城市里面的地物、道路、居民区等数据；综合管网数据，根据行业分类划分，采用每种行业的管网，单独管理，包含给水管网、燃气管网、电力管网、排水管网、工业管网、电信管网和综合管廊，每种管网中对应的设备，采用点和线方式进行分层管理，同时根据点线直接的属性连接关系，进行拓扑的创建维护。三维数据主要包含地上模型、地表数据和管网模型数据。三维地上模型，系统提供数据的导入接口，可以支持通用的三维模型（OBJ）的导入，同时也提供一些根据矢量点、线区生成模型的功能，方便构造一些简单的模型对象；地表模型支持高程模型数据的叠加显；对于各行业的管网模型，系统提供建模工具，可以根据管网二维的属性信息以及点线的连接关系自动构建管网的通用三维模型。
4城市管网GIS空间分析功能开发
4.1二三维联动
二维图层数据在MapControl控件中，三维场景数据在SceneControl控件中，两个控件中空间要素的同步联动在视图事件里通过中间点坐标来实现。二、三维同步联动分为二维到三维联动和三维到二维联动两个部分，以前者为例，先获取二维窗体中间点坐标，根据二维中间点坐标计算出三维场景中的目标点位置，系统三维场景采用平面场景的方式展示，其坐标系跟二维数据坐标系保持一致，在二三维计算时，不需要考虑投影变换，如果三维数据是经纬度坐标，系统提供对应的配置界面，来实现二维平面坐标和经纬度坐标的转换。
4.2爆管分析
不同行业的管线，由于自身的行业属性，爆管分析所对应的流程算法，会有一些差异，本文以常用的供水爆管分析为例，来描述供水爆管分析的具体过程。
供水爆管分析用于当事故发生时，分析得到需要关闭的阀门，继而分析出受到影响或者停水的管线用户，并计算影响范围。其核心逻辑，就是根据管网的拓扑关系，利用追踪分析，进行双向追踪，追踪分析从起点和终点开始，根据拓扑关系，会追踪到一系列的管点和管线，同时，在追踪的过程中，把管网中的管点进行分类，让管点具有一定的意义，来适时调整追踪分析的过程，使追踪分析的结果更加准确，效率更高；最后根据追踪分析的结果进行整理，来得到爆管分析需关闭阀门、受影响用户、停水管线以及停水范围；同时以树面板的方式，把结果在地图上面显示出来；三维爆管分析，则是在二维的基础上，根据二维管网数据的爆管分析结果，根据属性标识连接关系查找出对应的三维管网模型数据，在三维场景视图中，进行对应的显示。
结语
城市地下综合管网作为城市重要的基础设施之一，承担着人民生活所必需的物质能量传输工作，被称为城市的“生命线”。紧随智慧城市快速的建设步伐，针对地下管网的三维管网信息系统在城市的管理和应急中发挥着举足轻重的作用。
参考文献
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［2］王方雄．基于 GIS 的三维地下管网爆管分析及其系统的设计与实现［J］．地理空间信息，2018，9(3):38-40;43．
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