地下管线作为关系国计民生的城市重要的基础设施,具有规模大、范围广、种类繁多、分布复杂、变化迅速等特点,其安全运行是现代化城市高效率、高质量运转的必要保证。近年来,随着我国城镇化进程的不断深入以及互联网+浪潮的迅猛发展,传统的城市地下管线二维管理模式,已无法满足当前对地下管线大数据信息分析、表达、应用的需求,建立更加科学、准确、完整、可视、智能的地下管线管理系统,成为了城市规划、建设和管理的迫切需要。
为了提升城市地下管线基础数据的管理水平,使城市管理从粗放式、被动式、二维图纸化管理转变为精细化、主动化、三维可视化的管理,北京睿城传奇科技有限公司基于自主研发的大型3D GIS软件平台StampGIS,开发了新一代城市三维地下管线管理系统,可提供基于二维管线数据的检查、三维管线自动化生成、地上地下一体化三维管线可视化管理和三维管线应急辅助、决策分析等功能,包括各种管线净距、断面、关阀、开挖、隧道、流向、预警分析以及查询统计、重点管线保护、管线规划审批等,支持与二维管线数据库同步的三维管线增量式实时在线更新,实现了从管线规划、设计、施工、运维到更新的全生命周期管理,为城市规划、建设和管理提供科学的决策依据。
新一代的城市三维地下管线管理系统,呈现了六个方面的优势:一是管网精细化自动建模。根据管网的施工特性,按照管件的形状规则性、位置特征、尺寸结构和拓扑连接关系,可形成属性数据驱动的四类3D管网实体模型和对应的模型构建技术,生成的管网实体表面连续光滑,模型数据量小,管点与管线之间可按任意角度、连接数量、管径大小进行无缝拼接。二是管网自动耦合造型。这是管网三维信息化自动建模的关键技术,可将管点与管线之间按任意角度、连接数量、管径大小进行无缝拼接,且算法具有良好的造型能力可扩展性,计算量小,运算速度快,结果精度高,可将城市管网的建模时间从几个月缩小为1小时以内,大大提高了系统的性能,且保证了管件规格多样性的特点。三是管网模型自主式更新。系统采用主动式更新信息获取技术,通过提取二维管网空间及属性数据库的更新信息,可主动在三维系统中进行单体管线模型及其附属设施的重建,并同时更新其拓扑关系。在不影响日常使用的前提下,还可实现城市级三维管网模型的局部高效更新,保证了三维模型与二维属性数据的严格一致,保证三维管线数据的现势性,为基于三维的管线管理和分析提供高时效性的数据。四是历史空间数据管理。由于管线数据具有动态性的特点,地下管线数据在时间、空间上都不断发生变化。系统在建设过程中,采用增量式历史数据管理方式,只存储变化了的历史数据,在管线实体数据发生变化时,将变化前的数据作为历史信息存储,变化后的数据作为现状数据存储。通过这种记录,将管线的整个生命过程记录下来,为历史回顾奠定基础。五是空间数据一体化展示。系统可将相关空间数据有机地融入到一个空间中,实现地上地下一体化、室内室外一体化、二维三维一体化、陆地海洋一体化。同时,系统对于架空管线、地上管廊、地下管沟都有着专业的处理和真实的展现,可达到数据一体化管理与展示。六是完整业务应用,辅助决策支持。系统可实现对地下管线设施的查询、统计、分析、量算、标准等多种业务应用,为各行业的地下管线应用提供完整的信息服务,为城市建设、预警防灾、应急抢险提供辅助决策支持。
此外,睿城传奇还创新性地研发出三维管线自动化生成和管线数据检查工具。其中,三维管线自动生成工具可基于二维管线数据快速全自动生成三维管线数据,包括各种圆管、管块、管沟、井和井室,以及弯头、三通、竖管等。管线数据检查工具支持和兼容住建部、国家测绘地理信息局、各省和各城市的地下管线数据标准,可提供基于三维体与体求交计算的管线冲突检测,精准确定管线碰撞位置,为外业补查和加密点布设提供科学依据。
据了解,结合每个城市的实际情况,该系统的建设也各具特色。比如,针对青岛市管沟很大,沟、管分离,常规探测管线与管沟不明确的特点,系统的建设实现了三维平台上管、沟分离,可清晰表现管沟和管线之间关系,克服了常规三维系统管线信息难以查到属性,且无法查看管沟内部实际结构的缺陷。又如,针对广州市西江引水工程,系统的建设中还专门研发了重点管线保护模块,保障了引水管线的安全。
总之,与以往的管线系统相比,睿城传奇城市三维地下管线管理系统紧密结合新一代地理信息系统(GIS)技术、数据库技术和三维技术,既可直观显示地下管线的空间层次和位置,也能以仿真方式形象展现地下管线的埋深、材质、形状、走向以及工井结构和周边环境,建立了地下管线信息的维护、管理与服务长效机制,不仅实现了地下管线信息的规范化、信息化、动态化、科学化管理,还为今后地下管线资源的统筹利用和科学布局、管线占用审批等工作提供了准确、直观、高效的辅助决策和依据。
目前,睿城传奇新一代城市三维地下管线管理系统已在上海、广州、青岛、天津、徐州、包头、盐城等多个城市,得到了成功应用。该系统的广泛应用,对进一步加强城市地下管线管理,加快推进城市规划、建设和管理转型升级,提高全国城市综合承载能力和城镇化发展质量,起到了非常积极的推动作用。
