? ? ? ? 地下管網設施是現代城市基礎設施的基本組成部分，是城市居民日常生活的物質輸送和排出通道。城市地下管網的規劃、鋪設、管理和維護，直接影響著城市居民的日常生活，是現代化城市高質量高效率運轉的基礎。隨著全球氣候紊亂，導致極端自然災害頻發，其中城市內澇災害與地下管網排水狀況密切相關。

? ? ? ? 城市地下管網錯綜復雜，管理維護好城市地下管網，是智慧城市建設的重要內容。隨著三維地理信息系統和數字孿生城市等技術的發展，三維地下管網建模可以提供直觀立體的地下管網場景展示，包括地下錯綜分布，埋深、管道斷面、附屬設施等重要信息。同時三維管網模型還可以進行連通分析、凈距分析、爆管分析等專題分析，對于高效管理地下管網數據、為城市規劃、地下建設、災害事故應急等提供必要的基礎信息，對于高效的城市管理與決策具有重要的意義。

? ? ? ? 武漢幻城經緯科技有限公司開發的經緯管網三維建模系統MagicPipe3D，實現了數據檢查、坐標系轉換、附屬物配置、參數化建模、局部更新的一鍵式3DTiles服務和BIM模型輸出，如圖1所示。歡迎進入經緯管網官方網站下載試用。

圖1?三維管網建模流程圖

?1.?數據檢查與建模準備

? ? ? ? 對于地下管網數據三維建模而言，最大的障礙在于數據的不標準。為了實現通用的管網三維建模，首先需要檢查地下管網二維矢量數據，包括幾何檢查、屬性檢查、拓撲檢查等內容，目前公司正在密集開發測試數據檢查模塊。

? ? ? ? 其次，對于不同數據格式和坐標系統的支持也顯得尤為重要。很多測繪院、規劃院、市政部門等拿到的一手數據為Excel表格數據，其坐標系為地方坐標系。目前市面上的很多管網三維建模軟件，通常需要基于ArcGIS等多種軟件配合才能完成。而本公司開發的經緯管網三維建模系統MagicPipe3D支持CSV數據導入，并且可以自己導入地方特殊坐標系統，實現坐標系轉換然后進行建模，實現完整的三維管網自動建模流程，如圖2所示。

圖2 CSV表格數據導入與處理

2.?管網特征點建模效果

? ? ? ?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如管徑、方向等密切相關，因此需要實時計算構建。復雜管道接頭構建流程如圖3所示，包括：獲取目標多通接頭對應的二維矢量管線和二維矢量管點數據；對目標多通接頭對應的二維矢量管線進行裁剪，并分別計算接頭管段、管帽位置坐標；根據目標多通接頭分布，將目標多通接頭分解為主管段、支管段和管帽，分別進行主管段建模、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，構建三維拓撲接頭幾何網格，掛接各部件語義信息，得到三維接頭BIM模型。本公司開發的經緯管網三維建模系統MagicPipe3D構建變徑、彎頭、三通、四通三維建模效果如圖4所示。

圖3?復雜管道接頭模型構建流程

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圖4?常見管道接頭建模效果

3.?大范圍管網建模與發布

? ? ? ?對于大范圍城市地下管網三維建模而言，除了建模效果，用戶最為關心的就是加載效率和屬性查詢功能。針對大范圍地下管網，基于四叉樹索引計算瓦塊范圍，將所有管網模型按照瓦塊進行劃分。為了兼顧三維管網效果、管網分析需求，對管道和接頭進行單體建模。而對于附屬物，則根據每一種類型進行實例化建模，減少數據量，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3DTiles，如圖5所示。

圖5?三維管網3DTiles組織

? ? ? ?對于三維管網模型查詢，其關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，從而實現點擊獲取編碼并展示其屬性信息。本公司開發的經緯管網三維建模系統MagicPipe3D可以實現大范圍三維管網3Dtiles一鍵生成，效果如圖6所示。

圖6?大范圍三維管網3DTiles發布

4.?三維管網持續更新與維護

? ? ? ? 構建城市級三維地下管網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，實現三維管網的長期更新維護就顯得尤為重要。

? ? ? ? 目前很多三維地下管網建模軟件都是整體數據建模，每次更新維護需要對整個城市大范圍數據重新建模生成，不僅效率低下維護困難，而且難以凸顯地下管網變化特征。如圖7所示，本公司開發的經緯管網三維建模系統MagicPipe3D支持選擇局部范圍快速更新建模，也可以根據用戶導入二維地下管網增量更新信息建模，提高了三維管網更新與維護效率。

圖7?局部范圍快速更新建模

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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