基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统

摘要

本发明涉及城市地下管线数据资源管理领域，具体公开基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统，本发明通过获取各条目标管线铺设路线的避让信息和坡度信息，分别分析得到各条目标管线铺设路线的避让难度指数和各条目标管线铺设路线的坡度影响指数，进一步获取各条目标管线铺设路线的成本，根据各条目标管线铺设路线的成本、避让难度指数和坡度影响指数，综合评估得到各条目标管线铺设路线的推荐系数，并进行相应处理，在进行城市地下管线综合布置时，能够综合多方面因素进行分析，进而使城市地下管线布置方案更加切合实际，从而获得城市地下管线的最佳铺设路线。

说明书

技术领域

本发明涉及城市地下管线数据资源管理领域，涉及到基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统。

背景技术

城市地下管线是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市的生命线，因此，对城市地下管线进行监测管理具有重要意义，特别是城市地下管线的布置环节，在进行城市地下管线综合布置时，需要考虑多方面因素，多加校验，才能使城市地下管线布置方案更加切合实际。

现有的城市地下管线布置方法侧重分析管线布设路径的长度，以求最大程度的节省成本，而忽略其他因素对管线布置可能存在的影响，因而存在一些弊端：一方面，没有考虑到铺设管线可能与现有地下管线存在交叉，此时就涉及到管线的避让问题，铺设管线与现有地下管线的交叉点越多，施工的难度和成本也随之增加，同时也可能为铺设管线后续的运行埋下安全隐患。

另一方面，缺乏对地下管线铺设路线的路况的分析，如地下管线铺设路线的坡度，地下管线铺设路线上坡度点越多、坡度越陡峭，会使得地下管线铺设设计施工的难度和成本均增加，并影响管线运输输送的效率和管线的使用寿命，进而使得现有城市地下管线布置方法的可靠性和合理性不足，从而无法获取城市地下管线的最佳铺设路线。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统，实现对城市地下管线数据资源管理的功能。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：本发明提供基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统，包括：目标管线铺设路线规划模块：用于根据待监测城市区域内指定地下管线铺设起点和铺设终点的位置，得到待监测城市区域内指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的各条铺设路线，将其记为各条目标管线铺设路线。

目标管线铺设路线避让信息获取模块：用于获取各条目标管线铺设路线的避让信息，其中避让信息包括管线交叉点数量和各管线交叉点的避让需求系数。

目标管线铺设路线避让信息分析模块：用于根据各条目标管线铺设路线的避让信息，分析得到各条目标管线铺设路线的避让难度指数。

目标管线铺设路线坡度信息获取模块：用于获取各条目标管线铺设路线的坡度信息，其中坡度信息包括坡度点数量和各坡度点的陡峭程度系数。

目标管线铺设路线坡度信息处理模块：用于根据各条目标管线铺设路线的坡度信息，分析得到各条目标管线铺设路线的坡度影响指数。

目标管线铺设路线综合评估模块：用于获取各条目标管线铺设路线的成本，根据各条目标管线铺设路线的成本、避让难度指数和坡度影响指数，评估得到各条目标管线铺设路线的推荐系数，并进行相应处理。

数据库：用于存储待监测城市区域的现有地下管线空间布局图、各类地下管线的避让优先级和单位长度指定地下管线的造价。

在上述实施例的基础上，所述目标管线铺设路线规划模块的具体过程为：通过无人机携带的高清摄像头获取待监测城市区域的俯视图像，根据指定地下管线铺设起点和铺设终点的位置，在待监测城市区域的俯视图像中标出指定地下管线的铺设起点和铺设终点，将指定地下管线的铺设起点和铺设终点进行连接，得到指定地下管线的铺设基准线，根据指定地下管线的铺设基准线，通过几何作图，得到指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的辅助线图像，将其记为指定地下管线的辅助线图像，将指定地下管线辅助线图像中各条连接铺设起点和铺设终点的线段记为各条指定地下管线参考铺设路线。

根据待监测城市区域的俯视图像，得到各条指定地下管线参考铺设路线上的各建筑物，获取各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物区域的整体轮廓，获取各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物区域整体轮廓与指定地下管线参考铺设路线的两个交点，将其分别记为各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的第一交点和第二交点，将各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的第一交点和第二交点进行连接，得到各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线，根据各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线和各建筑物区域的整体轮廓，分析得到各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的绕路路线。

根据各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线和绕路路线，对各条指定地下管线参考铺设路线进行修正，将修正后的各条指定地下管线参考铺设路线记为各条目标管线铺设路线。

在上述实施例的基础上，所述目标管线铺设路线避让信息获取模块的具体过程为：根据待监测城市区域的俯视图像，构建待监测城市区域的立体空间模型，在待监测城市区域的立体空间模型中构建各条目标管线铺设路线的三维模型，提取数据库中存储的待监测城市区域的现有地下管线空间布局图，根据待监测城市区域的现有地下管线空间布局图，得到待监测城市区域现有的各条地下管线，将各条目标管线铺设路线与待监测城市区域现有的各条地下管线进行比对，若某条目标管线铺设路线上某点与待监测城市区域现有某条地下管线之间的空间距离小于预设的空间距离阈值，则将该条目标管线铺设路线上该点记为管线交叉点，并将待监测城市区域现有该条地下管线记为该条目标管线铺设路线上该点对应的交叉地下管线，进而统计得到各条目标管线铺设路线上各管线交叉点和各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的各交叉地下管线，获取各条目标管线铺设路线的管线交叉点数量，将其记为a

根据各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的各交叉地下管线，得到各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的交叉地下管线数量，将其记为b

提取数据库中存储的各类地下管线的避让优先级，筛选得到指定地下管线的避让优先级和各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应各交叉地下管线的避让优先级，分析得到各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的高级交叉地下管线数量和低级交叉地下管线数量，将其分别记为

将各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的交叉地下管线数量b

在上述实施例的基础上，所述目标管线铺设路线避让信息分析模块的具体过程为：将各条目标管线铺设路线的管线交叉点数量a

在上述实施例的基础上，所述目标管线铺设路线坡度信息获取模块的具体过程为：通过无人机携带的高清摄像头从指定地下管线铺设起点指向铺设终点的方向对各条目标管线铺设路线进行跟随性拍摄，得到各条目标管线铺设路线的实景图像，构建各条目标管线铺设路线的空间模型。

以指定地下管线铺设起点为坐标系原点，以水平方向和竖直方向分别为x轴和y轴建立二维坐标系，将其记为参考坐标系，获取各条目标管线铺设路线在参考坐标系中的曲线图像，将其记为各条目标管线铺设路线走向线。

按照预设的等距离原则在各条目标管线铺设路线走向线上布设各标记点，在各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处作目标管线铺设路线走向线的切线，将其记为各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处的切线，获取各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处切线的斜率，将各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处切线的斜率与预设的斜率阈值进行比较，若某条目标管线铺设路线走向线上某标记点处切线的斜率大于预设的斜率阈值，则将该条目标管线铺设路线走向线上该标记点记为坡度点，进而筛选出各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点，统计得到各条目标管线铺设路线走向线的坡度点数量，将其记为各条目标管线铺设路线的坡度点数量，并表示为d

在各条目标管线铺设路线走向线上标出各坡度点，设定坡度点的邻域范围，在各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应的邻域范围内选取设定数量的数据分析点，将其记为各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应的各数据分析点，获取各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应各数据分析点的坐标，将其记为

将各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应各数据分析点的坐标代入公式

在上述实施例的基础上，所述目标管线铺设路线坡度信息处理模块的具体过程为：将各条目标管线铺设路线的坡度点数量d

在上述实施例的基础上，所述目标管线铺设路线综合评估模块的具体过程包括：根据各条目标管线铺设路线的空间模型，获取各条目标管线铺设路线的长度，将其记为l

在上述实施例的基础上，所述目标管线铺设路线综合评估模块的具体过程还包括：将各条目标管线铺设路线的成本g

将各条目标管线铺设路线的推荐系数进行相互比较，将最大推荐系数对应的目标管线铺设路线记为最优管线铺设路线，将最优管线铺设路线发送至城市地下管线铺设施工部门。

相对于现有技术，本发明所述的基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统以下有益效果：1、本发明提供的基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统，通过获取各条目标管线铺设路线的避让信息和坡度信息，分析得到各条目标管线铺设路线的避让难度指数和坡度影响指数；获取各条目标管线铺设路线的成本，根据各条目标管线铺设路线的成本、避让难度指数和坡度影响指数，评估得到各条目标管线铺设路线的推荐系数，在进行城市地下管线综合布置时，综合多方面因素进行分析，使城市地下管线布置方案更加切合实际，从而获得城市地下管线的最佳铺设路线。

2、本发明通过获取各条目标管线铺设路线的管线交叉点数量和各管线交叉点的避让需求系数，分析得到各条目标管线铺设路线的避让难度指数，从铺设管线与现有地下管线存在交叉的角度对地下管线的布置进行分析，尽量降低施工的难度和成本，同时避免为铺设管线后续的运行埋下安全隐患。

3、本发明通过获取各条目标管线铺设路线的坡度点数量和各坡度点的陡峭程度系数，分析得到各条目标管线铺设路线的坡度影响指数，从地下管线铺设路线上坡度点数量和坡度陡峭程度的角度对地下管线的布置进行分析，降低地下管线铺设设计施工的难度和成本，保障管线运输输送的效率和管线的使用寿命，进而使得现有城市地下管线布置方法的可靠性和合理性得到提高，从而获取城市地下管线的最佳铺设路线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统模块连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供基于可视化的城市地下综合管线数据资源管理系统，包括目标管线铺设路线规划模块、目标管线铺设路线避让信息获取模块、目标管线铺设路线避让信息分析模块、目标管线铺设路线坡度信息获取模块、目标管线铺设路线坡度信息处理模块、目标管线铺设路线综合评估模块和数据库。

所述目标管线铺设路线规划模块分别与目标管线铺设路线避让信息获取模块和目标管线铺设路线坡度信息获取模块连接，目标管线铺设路线避让信息获取模块与目标管线铺设路线避让信息分析模块连接，目标管线铺设路线坡度信息获取模块与目标管线铺设路线坡度信息处理模块连接，目标管线铺设路线综合评估模块分别与目标管线铺设路线避让信息分析模块和目标管线铺设路线坡度信息处理模块连接，数据库分别与目标管线铺设路线避让信息获取模块和目标管线铺设路线综合评估模块连接。

所述目标管线铺设路线规划模块用于根据待监测城市区域内指定地下管线铺设起点和铺设终点的位置，得到待监测城市区域内指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的各条铺设路线，将其记为各条目标管线铺设路线。

进一步地，所述目标管线铺设路线规划模块的具体过程为：通过无人机携带的高清摄像头获取待监测城市区域的俯视图像，根据指定地下管线铺设起点和铺设终点的位置，在待监测城市区域的俯视图像中标出指定地下管线的铺设起点和铺设终点，将指定地下管线的铺设起点和铺设终点进行连接，得到指定地下管线的铺设基准线，根据指定地下管线的铺设基准线，通过几何作图，得到指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的辅助线图像，将其记为指定地下管线的辅助线图像，将指定地下管线辅助线图像中各条连接铺设起点和铺设终点的线段记为各条指定地下管线参考铺设路线。

根据待监测城市区域的俯视图像，得到各条指定地下管线参考铺设路线上的各建筑物，获取各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物区域的整体轮廓，获取各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物区域整体轮廓与指定地下管线参考铺设路线的两个交点，将其分别记为各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的第一交点和第二交点，将各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的第一交点和第二交点进行连接，得到各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线，根据各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线和各建筑物区域的整体轮廓，分析得到各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的绕路路线。

根据各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线和绕路路线，对各条指定地下管线参考铺设路线进行修正，将修正后的各条指定地下管线参考铺设路线记为各条目标管线铺设路线。

作为一种优选方案，所述指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的辅助线图像，具体获取方法为：以指定地下管线的铺设基准线作为各椭圆的长轴，并设定各椭圆的短轴长度，在指定地下管线铺设起点和铺设终点之间作设定数量的椭圆，得到指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的各椭圆图像，将指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的各椭圆图像及指定地下管线的铺设基准线共同组成的图像记为指定地下管线铺设起点和铺设终点之间的辅助线图像。

作为一种优选方案，所述指定地下管线参考铺设路线上建筑物的第一交点和第二交点，获取方法为：将由指定地下管线中铺设起点指向铺设终点的方向记为指定地下管线参考铺设路线的方向，将指定地下管线参考铺设路线上建筑物的交点中沿着指定地下管线参考铺设路线方向先遇到的交点记为第一交点，后遇到的交点记为第二交点。

作为一种优选方案，所述各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的绕路路线，具体分析过程为：根据各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线，对各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物区域的整体轮廓进行分割，得到各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的两段区域轮廓，获取各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物两段区域轮廓的长度，将各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物两段区域轮廓的长度进行比较，将最短长度对应的区域轮廓记为建筑物的绕路路线，进而统计得到各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的绕路路线。

作为一种优选方案，所述对各条指定地下管线参考铺设路线进行修正，具体过程为：将各条指定地下管线参考铺设路线上各建筑物的分割线替换为其对应的绕路路线。

所述目标管线铺设路线避让信息获取模块用于获取各条目标管线铺设路线的避让信息，其中避让信息包括管线交叉点数量和各管线交叉点的避让需求系数。

进一步地，所述目标管线铺设路线避让信息获取模块的具体过程为：根据待监测城市区域的俯视图像，构建待监测城市区域的立体空间模型，在待监测城市区域的立体空间模型中构建各条目标管线铺设路线的三维模型，提取数据库中存储的待监测城市区域的现有地下管线空间布局图，根据待监测城市区域的现有地下管线空间布局图，得到待监测城市区域现有的各条地下管线，将各条目标管线铺设路线与待监测城市区域现有的各条地下管线进行比对，若某条目标管线铺设路线上某点与待监测城市区域现有某条地下管线之间的空间距离小于预设的空间距离阈值，则将该条目标管线铺设路线上该点记为管线交叉点，并将待监测城市区域现有该条地下管线记为该条目标管线铺设路线上该点对应的交叉地下管线，进而统计得到各条目标管线铺设路线上各管线交叉点和各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的各交叉地下管线，获取各条目标管线铺设路线的管线交叉点数量，将其记为a

根据各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的各交叉地下管线，得到各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的交叉地下管线数量，将其记为b

提取数据库中存储的各类地下管线的避让优先级，筛选得到指定地下管线的避让优先级和各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应各交叉地下管线的避让优先级，分析得到各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的高级交叉地下管线数量和低级交叉地下管线数量，将其分别记为

将各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的交叉地下管线数量b

作为一种优选方案，所述各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的高级交叉地下管线数量和低级交叉地下管线数量，具体获取方法为：将各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应各交叉地下管线的避让优先级与指定地下管线的避让优先级进行比较，若某条目标管线铺设路线上某管线交叉点对应某交叉地下管线的避让优先级高于指定地下管线的避让优先级，则将该条目标管线铺设路线上该管线交叉点对应该交叉地下管线记为该条目标管线铺设路线上该管线交叉点对应高级交叉地下管线，反之，则将该条目标管线铺设路线上该管线交叉点对应该交叉地下管线记为该条目标管线铺设路线上该管线交叉点对应低级交叉地下管线，进而筛选出各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的各高级交叉地下管线和各低级交叉地下管线，统计得到各条目标管线铺设路线上各管线交叉点对应的高级交叉地下管线数量和低级交叉地下管线数量。

所述目标管线铺设路线避让信息分析模块用于根据各条目标管线铺设路线的避让信息，分析得到各条目标管线铺设路线的避让难度指数。

进一步地，所述目标管线铺设路线避让信息分析模块的具体过程为：将各条目标管线铺设路线的管线交叉点数量a

需要说明的是，本发明通过获取各条目标管线铺设路线的管线交叉点数量和各管线交叉点的避让需求系数，分析得到各条目标管线铺设路线的避让难度指数，从铺设管线与现有地下管线存在交叉的角度对地下管线的布置进行分析，尽量降低施工的难度和成本，同时避免为铺设管线后续的运行埋下安全隐患。

所述目标管线铺设路线坡度信息获取模块用于获取各条目标管线铺设路线的坡度信息，其中坡度信息包括坡度点数量和各坡度点的陡峭程度系数。

进一步地，所述目标管线铺设路线坡度信息获取模块的具体过程为：通过无人机携带的高清摄像头从指定地下管线铺设起点指向铺设终点的方向对各条目标管线铺设路线进行跟随性拍摄，得到各条目标管线铺设路线的实景图像，构建各条目标管线铺设路线的空间模型。

以指定地下管线铺设起点为坐标系原点，以水平方向和竖直方向分别为x轴和y轴建立二维坐标系，将其记为参考坐标系，获取各条目标管线铺设路线在参考坐标系中的曲线图像，将其记为各条目标管线铺设路线走向线。

按照预设的等距离原则在各条目标管线铺设路线走向线上布设各标记点，在各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处作目标管线铺设路线走向线的切线，将其记为各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处的切线，获取各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处切线的斜率，将各条目标管线铺设路线走向线上各标记点处切线的斜率与预设的斜率阈值进行比较，若某条目标管线铺设路线走向线上某标记点处切线的斜率大于预设的斜率阈值，则将该条目标管线铺设路线走向线上该标记点记为坡度点，进而筛选出各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点，统计得到各条目标管线铺设路线走向线的坡度点数量，将其记为各条目标管线铺设路线的坡度点数量，并表示为d

在各条目标管线铺设路线走向线上标出各坡度点，设定坡度点的邻域范围，在各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应的邻域范围内选取设定数量的数据分析点，将其记为各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应的各数据分析点，获取各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应各数据分析点的坐标，将其记为

将各条目标管线铺设路线走向线上各坡度点对应各数据分析点的坐标代入公式

所述目标管线铺设路线坡度信息处理模块用于根据各条目标管线铺设路线的坡度信息，分析得到各条目标管线铺设路线的坡度影响指数。

进一步地，所述目标管线铺设路线坡度信息处理模块的具体过程为：将各条目标管线铺设路线的坡度点数量d

需要说明的是，本发明通过获取各条目标管线铺设路线的坡度点数量和各坡度点的陡峭程度系数，分析得到各条目标管线铺设路线的坡度影响指数，从地下管线铺设路线上坡度点数量和坡度陡峭程度的角度对地下管线的布置进行分析，降低地下管线铺设设计施工的难度和成本，保障管线运输输送的效率和管线的使用寿命，进而使得现有城市地下管线布置方法的可靠性和合理性得到提高，从而获取城市地下管线的最佳铺设路线。

所述目标管线铺设路线综合评估模块用于获取各条目标管线铺设路线的成本，根据各条目标管线铺设路线的成本、避让难度指数和坡度影响指数，评估得到各条目标管线铺设路线的推荐系数，并进行相应处理。

进一步地，所述目标管线铺设路线综合评估模块的具体过程包括：根据各条目标管线铺设路线的空间模型，获取各条目标管线铺设路线的长度，将其记为l

进一步地，所述目标管线铺设路线综合评估模块的具体过程还包括：将各条目标管线铺设路线的成本g

将各条目标管线铺设路线的推荐系数进行相互比较，将最大推荐系数对应的目标管线铺设路线记为最优管线铺设路线，将最优管线铺设路线发送至城市地下管线铺设施工部门。

所述数据库用于存储待监测城市区域的现有地下管线空间布局图、各类地下管线的避让优先级和单位长度指定地下管线的造价。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。