基于GIS的三维地下管网爆管分析算法优化与系统实现

摘要

随着计算机技术的迅速发展和人们对GIS需求的增长，GIS系统开发技术不断的成熟，人们对城市地下管网建设的意义认识不断加深。许多城市都先后建立了城市地下管网地理信息系统。同时，三维GIS发展，三维城市GIS也受到广泛关注。三维管网也融入到城市地下管网地理信息系统。城市地下管网系统包括管网浏览、查询、统计、分析、三维显示等功能。其中爆管分析是城市地下管网管理中的一个重要管网分析功能，当前的多数管网系统所采用的爆管分析算法、管网数据模型及实现技术难以提供最优的爆管分析方案。
　　 本文采用Geodatabase网络模型将管网数据建模为几何网络和逻辑网络，在管网数据模型中明确表达网络流向，并一体化集成存储管网数据，利用ArcEngine的网络访问接口扩展优化传统爆管分析算法-广度优先遍历算法。实现了支持环状管网的爆管分析功能，此优化方案已成功地应用于大连石化矿区管网综合管理系统。同时使用Skechup结合ArcEngine进行管网三维建模，使管网三维可视化效果更加理想。解决了二三维联动功能，使二三维能够有效的结合形成互补，并能够对三维管网进行查询。地形分析是三维地理信息系统中重要的分析方法，如三维坡度分析、三维坡向分析都可以为工程建设提供的地理信息决策支持。还有三维分析中自动生产等值线，如等高线、等压线等等，有了这些分析功能便可以知道地形、气压和降水量等分布状态，以便进行相关的后期分析。同时如果利用地形数据和土地利用数据进行叠加分析，可以给城市地下管网系统设计人员提供很大帮助，有利于管网的埋设。本研究内容包括四个部分：第一部分重点介绍了ArcEngine技术、Skechup结合ArcEngine三维建模、Geodatabase数据库等。第二部分详细介绍了管网爆管分析算法的优化。第三部分首先介绍了三维管网可视化及分析功能的实现。第四部分以基于该算法开发的项目-大连石化矿区综合管理系统为例进行研究，重点阐述算法成果应用于系统。