stamp二維三維一體化地下管線管理信息系統(tǒng)

1、Stamp3DGIS二三維一體化城市地下管線信息系統(tǒng)主要論述二三維一體化技術(shù)在地下管線信息系統(tǒng)中的應(yīng)用方案，論述二三維一體化技術(shù)的優(yōu)越性，闡述地下管線信息系統(tǒng)系統(tǒng)中二三維一體化平臺的選擇、系統(tǒng)的設(shè)計、數(shù)據(jù)的處理以及功能設(shè)計，最后給出系統(tǒng)實現(xiàn)的原型，驗證二三維一體化技術(shù)在實際工程項目中的可行性城市地下管線是城市的主要基礎(chǔ)設(shè)施之一，它擔(dān)負(fù)著傳輸信息、輸送能量、排送廢物等工作，被稱為是“城市的生命線”1。規(guī)劃、建設(shè)和管理好城市地下管線，既是未來充分利用地下空間的一項重要工作，也是現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展和有效應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害的保證。目前，各地區(qū)都在建立信息系統(tǒng)來實現(xiàn)對城市地下管線的管理和應(yīng)用。隨著地理信息技

2、術(shù)（GIS）的發(fā)展，其被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，也給城市地下管線信息系統(tǒng)的建設(shè)提供了新的方向。利用GIS進(jìn)行城市地下管線的管理,不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)信息的存儲、查詢、檢索等，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)常規(guī)的查詢、統(tǒng)計、標(biāo)注、量測等基礎(chǔ)功能,更重要的內(nèi)容在于還能利用GIS的空間分析功能，實現(xiàn)對地下管線的分析、預(yù)測和模擬,為管理和應(yīng)用部門的規(guī)劃提供技術(shù)支持2。近幾年，三維技術(shù)的發(fā)展給地下管線信息系統(tǒng)的建設(shè)帶來了新的前景，三維平臺尤其是Web斷三維平臺技術(shù)的成熟使我們能夠在客戶端流暢的瀏覽地面建筑物模型、地面模型以及地下管線的模型，不僅能夠以逼真的場景再現(xiàn)城市地下管線的現(xiàn)狀，為規(guī)劃設(shè)計部門提供最大程度上的便利，真正實現(xiàn)

3、地上地下的一體化應(yīng)用。盡管三維技術(shù)有著二維GIS技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢，但是在相當(dāng)長時間內(nèi)還無法完全替代二維GIS技術(shù)。二維GIS更加抽象、宏觀、綜合、易于進(jìn)行空間分析，在地下管線信息系統(tǒng)中已有著非常廣泛的應(yīng)用3。為了最大限度地利用二維的數(shù)據(jù)資源，同時又能利用三維系統(tǒng)逼真的圖形效果，實現(xiàn)在同一框架體系下兩種技術(shù)的優(yōu)勢互補(bǔ)，本文基于應(yīng)用較廣的二維GIS（ArcGISserver）和三維平臺（Stamp）進(jìn)行集成開發(fā)設(shè)計，實現(xiàn)二三維一體化的地下管線信息系統(tǒng)。2二三維一體化應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二三維一體化系統(tǒng)的邏輯框架如圖1所示，主要可以分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和一個用層四個層次：基礎(chǔ)設(shè)施層：基礎(chǔ)設(shè)施層主

4、要包括服務(wù)器主機(jī)、存儲（一般為4或8GB光纖通道磁盤陣列）、網(wǎng)絡(luò)、安全設(shè)備、路由設(shè)備及其它外圍設(shè)備，還包括服務(wù)器虛擬化軟件平臺、操作系統(tǒng)、GIS平臺(如ArcGIS)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)層：由于管線數(shù)據(jù)的特殊性，三維數(shù)據(jù)應(yīng)包括地上三維模型數(shù)據(jù)和地下管線三維模型數(shù)據(jù)，因此整個數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、綜合管線數(shù)據(jù)、地下管線三維數(shù)據(jù)、地上三維模型數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)等。服務(wù)層：系統(tǒng)設(shè)計將以WEB服務(wù)為中心、以分布式數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)、以XML為橋梁來搭建，從而實現(xiàn)有效處理信息的互操作和共享問題，并把各模塊的信息有機(jī)關(guān)聯(lián)。以WEB服務(wù)為中心的信息系統(tǒng)不是一種孤立的系統(tǒng)，而是一個存在于WEB上的WEB服務(wù)中心和一個分

5、布式服務(wù)系統(tǒng)，消除了用戶與數(shù)據(jù)之間的信息鴻溝，體現(xiàn)了分布和集中相結(jié)合的特點,也為系統(tǒng)自身功能擴(kuò)展打下了基礎(chǔ)。應(yīng)用層：指的是最頂層的應(yīng)用系統(tǒng)，即二三維一體化應(yīng)用系統(tǒng)，提供用戶與系統(tǒng)交互的界面，與服務(wù)層的交互通過JavaScriptAPI以及相應(yīng)的插件來實現(xiàn)。安全子系統(tǒng)和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范將貫穿于系統(tǒng)的所有層次。圖1二三維一體化應(yīng)用系統(tǒng)邏輯架構(gòu)3二三維一體化地下管線信息系統(tǒng)地下管線的管理以及應(yīng)用部門對地下管線信息系統(tǒng)的需求主要體現(xiàn)為城市規(guī)劃設(shè)計、輔助審批、應(yīng)急搶險管理等方面的決策參考，希望通過較權(quán)威的數(shù)據(jù)發(fā)布，統(tǒng)一審批環(huán)節(jié)的用圖，并提供施工單位可靠的參考依據(jù)?；诙S一體化技術(shù)的地下管線信息系統(tǒng)能夠

6、提供二三維的數(shù)據(jù)瀏覽，并基于管線數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計、管網(wǎng)分析、輔助設(shè)計、輔助審批等功能。3.1系統(tǒng)設(shè)計二三維一體化技術(shù)實際上將二維GIS系統(tǒng)和三維GIS系統(tǒng)兩個獨立的軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成。兩個系統(tǒng)具有相對獨立性，各自調(diào)用不同的地圖服務(wù)以及功能服務(wù)，每個子系統(tǒng)都能完成獨立的地理信息系統(tǒng)功能；通過二三維一體化技術(shù)整合后，兩個系統(tǒng)之間具有聯(lián)通性，可以實現(xiàn)兩個系統(tǒng)間的聯(lián)動顯示和互操作，如在二維系統(tǒng)上進(jìn)行縮放、漫游時，三維場景也跟著變化，反之亦然，另外，在二維系統(tǒng)上添加一個對象時，三維系統(tǒng)也要同時出現(xiàn)所標(biāo)的對象。本地下管線信息系統(tǒng)中二維GIS系統(tǒng)采用ArcGIS平臺，利用ArcGISAPIforJavaScr

7、ipt調(diào)用后臺的管線地圖服務(wù)以及相應(yīng)的功能服務(wù)，采用Ajax技術(shù)加載其他非GIS數(shù)據(jù)；而三維GIS系統(tǒng)采用國內(nèi)的Stamp平臺?？紤]到信息系統(tǒng)的跨平臺兼容性以及系統(tǒng)的性能問題，整個地下管線信息系統(tǒng)的前段開發(fā)采用HTML5+JavaScript實現(xiàn)，后臺應(yīng)用采用ASP.NET實現(xiàn)。3.2管線數(shù)據(jù)處理二三維一體化地下管線信息系統(tǒng)中二維GIS系統(tǒng)和三維GIS系統(tǒng)調(diào)用的數(shù)據(jù)各不相同，數(shù)據(jù)處理的方式也不相同。二維系統(tǒng)中采用ArcGIS平臺，需要將地下管線數(shù)據(jù)處理成shp格式，利用ArcGISServer發(fā)布成動態(tài)服務(wù)的形式，以供前端調(diào)??；空間數(shù)據(jù)利用OracleSpatial來存儲，將通過ArcSDE來

8、進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入。三維系統(tǒng)中采用的Stamp平臺是國內(nèi)一家比較領(lǐng)先的三維軟件產(chǎn)品公司所提供的三維平臺，其在地下管線應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)上也有較為豐富的經(jīng)驗，為地下管線在三維平臺上的應(yīng)用提供一整套的解決方案。Stamp平臺對于地下管線三維模型的制作提供了一套成熟的編譯工具，能夠?qū)⒃嫉膕hp格式管線數(shù)據(jù)自動生成三維模型，shp文件中應(yīng)包括地下管線管點、地下管線、地下管線附屬設(shè)施三個圖層，文件數(shù)據(jù)來自于地下管線數(shù)據(jù)庫。地下管線三維模型制作流程如圖2所示。圖2Stamp平臺地下管線三維模型制作流程3.3功能設(shè)計二三維一體化地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)的目的在于共享和發(fā)布地下管線數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地下管線數(shù)據(jù)在二維和三維模式下的瀏覽，并提供檢索、分析、輔助審批等業(yè)務(wù)功能，更好地為地下管線的管理和應(yīng)用部門服務(wù)。系統(tǒng)的功能模塊如圖所示。在管線瀏覽模塊提供管線在二維模式、三維模式下的瀏覽，實現(xiàn)兩者之間的