浅析地下管网虚拟现实系统的构建-机电毕业论文

　　关键词 ：地下管网  空间数据模型  三维可视化

　　论文摘要：为了实现对地下管线的数字化与可视化 ，结合虚拟现实技术对地下管网进行研究。系统根据分层概念和管网数据的特点 ，设计城市地下管网的概念模型，着重介绍栅格矢量一体化数据结构的形式，利用空间数据库将地下管网的相关信息存储在上并做相应处理，最终运用 GIS和 LOD模型的建立实现管网系统的可视化和实时漫游 功能。

　　城市地下各类管网是一个城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作，也是城市赖以生存和发展的物质基础。但由于多方面的原因，我国现有地下各类专业管网的资料残缺不全，且有关资料精度不高或与现状不符，在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管网，造成停气、停水、停暖、中断、污水 四溢等严重事故。另一方面，我国现有地下专业管网的资料都以图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理，效率低下。为了解决这个问题 ，必须使用新的技术手段对地下管网进行管理。

　　城市地下管网虚拟现实系统属于处理地下管网专题数据的一种信息系统，是以地下管网空间信息和属性信息为核心，利用计算机信息系统技术、计算机图形学技术、数据库管理技术和信息可视化技术对城市地下管网进行综合管理，为施工部门和管理部门提供地下管网准确的走向和埋深等有关信息，通过进行各种分析，为领导部门进行管网规划、管网改造等提供辅助决策功能。地下管线虚拟现实系统一是可以实现传统手工处理方式向现代化信息管理转型，以保证数据的实时更新、有效管理，避免重复收集数据信息；二是可为市政建设提供规划、设计、决策服务；三是可为应对突发事件提供支撑。

　　1  管网数据模型与数据结构

　　空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互问联系的概念，它为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供基本方法。管网空间数据模型是空间数据模型的一种，在管网数据的表达和管网空间分析等方面起着极其关键的作用。

　　1．1 城市地下管网数据特点

　　城市地下管网是城市基础设施中的生命线，有地下神经之称，包括给水管网、燃气管网、供热管网、排水管网、管网、排污管网和电信管网等。每一类管网都由管线段和附属设施组成，呈树状、环状或辐射状，形成一个系统，系统的各组成元件相互影响，共同发挥作用 。

　　首先，地下管 网数据是一种基本网络数据，满足网络的一般特性 ，其基本构成包括弧段和节点。节点包括管网点状实体和三类特征点，即管径变化点、埋深变化点和管网交点，弧段表示相邻节点问的管线段 。其次 ，地下管网数据有区别于一般网络数据的特殊性。地下管网数据包括两种基本类型：树状管网和环状管 网。树状管网大多是重力管网，其弧段都是单向弧段，方向取决于起始节点的高程值，如排水管网就属于这类管网。而燃气、给水等压力管线在设计时为了尽可能减少事故造成的影响，大多采用环状设计，同时大、中城市的燃气、给水等管网都采用多个源头，使得这些管线呈多源环状分布。

　　1．2 系统概念模型设计

　　概念模型反映了城市地下管网所包含的各部分数据之间的关系。根据分层概念和管网数据的特点，设计了城市地下管网的概念模型，如图1所示。