[發(fā)明專(zhuān)利]一種地下管線數(shù)據(jù)三維模型自動(dòng)構(gòu)建系統(tǒng)及其構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310698536.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103679804A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寶運(yùn);胡金星;李曉明;任鵬;李微微
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06T17/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T17/00
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 楊林;馬翠平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種地下管線數(shù)據(jù)三維模型自動(dòng)構(gòu)建方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

三維地理信息系統(tǒng)在傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以真實(shí)三維場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)，具有直觀真實(shí)可視和高效等特點(diǎn)已在數(shù)字城市等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。地下管線被稱(chēng)作是城市的“生命線”，是一個(gè)城市健康安全運(yùn)行的“動(dòng)脈”，但其具有很大的隱蔽性、復(fù)雜性的特點(diǎn)。建立科學(xué)、準(zhǔn)確、完整、可視、智能的地下管線信息管理，是城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的迫切需求。在實(shí)際的數(shù)字城市管理系統(tǒng)的建設(shè)中，包括三維地下管線數(shù)據(jù)在內(nèi)的海量三維模型建模也成為制約三維數(shù)字城市廣泛應(yīng)用的瓶頸。

和普通三維模型不同，地下管線模型一般工作距離較長(zhǎng)，覆蓋范圍廣闊，需要靈活地管理方式。目前已有的電力建模技術(shù)主要分為兩類(lèi)：電力線路模型的手動(dòng)建模；電力線路模型的自動(dòng)建模。

手動(dòng)建模方法是首先根據(jù)實(shí)際需求用人工的方式通過(guò)建模軟件（3DMax、AutoCAD等）建立管線體模型和管線接頭模型，將模型互相連通合并為完整的地下管線模型，然后將建立好的模型疊加進(jìn)三維地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化的效果，進(jìn)而可以根據(jù)模型的位置疊加相關(guān)的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行地下管線管理。這類(lèi)方法的流程較為簡(jiǎn)單，雖然實(shí)現(xiàn)了地下管線模型的可視化效果，但是其缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，人工建模成本較大，要做大量重復(fù)性的建模工作，每一部分地下管線模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是地下管線總體上分布廣泛，除了要考慮到地形等因素，對(duì)建模人員的技術(shù)要求不高；第二，模型的重復(fù)利用能力較差，如果更換新的應(yīng)用需要重新建模或人工修改模型。第三，靈活性差，人工建模獲得的模型比較固定，不便于管理，三維地下管線地理信息系統(tǒng)的功能主要為三維地下管線模型的可視化以及地下管線模型的管理，地下管線線路模型錯(cuò)綜復(fù)雜隨著實(shí)際需求的改變或線路建設(shè)的更改，三維地下管線往往存在添加、修改和刪除的實(shí)際管理需求，采用這種手動(dòng)建模方式則需要返回建模階段對(duì)模型進(jìn)行修改，然后重新疊加到場(chǎng)景中。

目前已經(jīng)出現(xiàn)了三維管線模型的自動(dòng)建模的方法，主要根據(jù)管線數(shù)據(jù)采用不規(guī)則三角網(wǎng)進(jìn)行三維管線建模，基于兩個(gè)圓管模型斷面擬合成管線模型。這種方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的地下管線的自動(dòng)建模，但是由于采用不規(guī)則三角網(wǎng)進(jìn)行建模這種建模方式計(jì)算量較大，不利于大規(guī)模管線建模，這種方式進(jìn)行建模對(duì)于二岔管、三岔管、管線與其它構(gòu)筑物相交等復(fù)雜情形的建模實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜，不具有一般性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)三維虛擬地理環(huán)境中復(fù)雜地下管線模型快速建設(shè)和靈活管理，地下管線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表達(dá)與快速可視化，降低建模成本，克服地下管線手動(dòng)建模工作量大、重復(fù)性工作多、管理復(fù)雜的缺陷。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提出了種地下管線數(shù)據(jù)三維模型自動(dòng)構(gòu)建方法，包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像和三維建筑物模型數(shù)據(jù)建立三維虛擬地理環(huán)境；

步驟二：對(duì)地下管線數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和組織，確立管線節(jié)點(diǎn)和/或管線樹(shù)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，建立地下管線模型數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟三：建立地下管線的三維元模型；

步驟四：根據(jù)地下管線節(jié)點(diǎn)和/或管線樹(shù)的結(jié)構(gòu)關(guān)系在三維虛擬地理環(huán)境中的位置，利用所述三維元模型自動(dòng)構(gòu)建三維地下管線模型；

步驟五：根據(jù)所述三維地下管線模型，構(gòu)建基于多細(xì)節(jié)層次的海量地下管線模型繪制機(jī)制；

步驟六：將所述三維地下管線模型加載到三維虛擬地理環(huán)境中。

進(jìn)一步地，所述步驟一包括，首先，由三維虛擬地理環(huán)境模塊（10）根據(jù)處理好的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像，參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)統(tǒng)一空間編碼方法使地形幾何與紋理數(shù)據(jù)按照編碼一一對(duì)應(yīng)；然后再根據(jù)三維建筑物模型數(shù)據(jù)的位置添加建筑物模型數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多細(xì)節(jié)層次劃分，使之能夠適應(yīng)場(chǎng)景數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)度；最后針對(duì)數(shù)據(jù)采用分布式服務(wù)器架構(gòu)，建立模型數(shù)據(jù)服務(wù)器，建立三維虛擬地理場(chǎng)景。

進(jìn)一步地，所述步驟二包括，所述管線數(shù)據(jù)組織模塊（20）利用獲取到的管線數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，去除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、殘缺數(shù)據(jù)，得到管線節(jié)點(diǎn)和/或管線樹(shù)的結(jié)構(gòu)關(guān)系；然后，管線數(shù)據(jù)組織模塊（20）再建立地下管線模型數(shù)據(jù)庫(kù)，將清洗后的數(shù)據(jù)填充到所述地下管線模型數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置標(biāo)識(shí)碼和/或其父節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)管線節(jié)點(diǎn)之間連接關(guān)系。