江西三维可视化_2.5D-GIS公司

2.2GIS三维空间数据模型

2.2.1空间数据模型分类

三维数据结构同二维一样也存在栅格和矢量两种形式。栅格结构使用空间索引系统，将地理实体的三维空间分成细小单元（体元）。三维矢量数据结构表示方法有很多，将实体抽象为点、线、面、体，由面构成体。其中运用最为普遍的是具有拓扑关系得三维边界表示法和八叉树表示法。根据三维空间模型对地学空间目标的集合特性的描述是以表面描述方式还是以空间剖分方式，可以分为体元模型和面元模型。

（1）体元模型

常用的体模型是将三维空间对象视为体单元的集合。体单元是简单的三维基本单元，如立方体、球、圆柱体等。将三维空间对象视为这些基本对象经过一些基本操作(如交、并、差等)后的组合体。体模型数据结构包括三维栅格结构、八叉树结构、结构实体几何模型和四面体格网模型[23]。对于建筑物，本文不关注其中的拓扑结构，仅对其整体和外部形状感兴趣，综合考虑到建筑物的形状特点、3D建模的精度要求，如果用Octree建模则难以保证精度，用TEN建模则会增加许多无意义的数据，因此CSG是进行建筑物建模的一个较好选择，本文重点讲述结构实体几何模型（CSG）。结构实体几何模型（CSG）类似于机械制造方法，最早由Voelcker和Requicha提出，是将简单的几何形体（如球、圆柱、圆锥等体素）通过正则运算（交、并、差）来构造复杂的3D目标。一个复杂目标可以描述为一棵CSG树，这棵树的终端结点为基本体素（如立方体、圆柱、圆锥），而中间结点(枝节点)为正则集合运算的结点。

CSG树以根节点作为查询和操作的基本单元，它对应一个三维空间目标。一个复杂的空间形体，可以由一些比较简单，规则的空间形体经过布尔运算而得到。

CSG模型的优点是：方法简单，适合对复杂目标采用分治算法；具有唯一性和明确性；没有冗余信息，必要时可以在目标和体素上附加有关属性。其缺点是：一个3D空间目标的CSG是不唯一的，且不描述点、边、环、面的拓扑关系。

（2）面元模型

面模型数据结构主要包括规则格网模型Grid、不规则三角网TIN和边界表示模型B-Rep。

规则格网模型Grid用一组大小相同的网格描述地形表面。它能充分表现高程的细节变化，拓扑关系简单，算法容易实现，空间操作及存储方便。但占用的存储空间较大，不规则的地面特征与规则的数据表示之间可能不协调，在地形平坦的地方存在大量的数据冗余。

不规则三角网（TIN）是由分散的地形点按照一定的规则构成的一系列不相交的三角形，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。TIN实现三维地形的显示过程就是确定哪三个点构成一个最佳三角形，并使每个离散点都成为三角形的顶点。TIN的优点是存储效率高，数据结构简单，与不规则的地面特征和谐一致，可以表示细微特征或叠加任意形状的区域边界。当表面粗糙或变化剧烈时，TIN能包含大量的数据点，而当表面相对单一时，在同样大小的区域，TIN只需少量的数据点。TIN比Grid复杂，它不仅要存储每个点的属性数据，还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系，难以与矢量和栅格数据结构进行联合分析。

边界表示模型（B-Rep）是以物体边界为基础来描述几何形状，一般采用矢量法表达三维目标，与二维GIS所采用的矢量结构在原理上一致。每个物体均由有限个面构成，每个面由有限条边围成，而每条边由构成边的顶点表示。在边界表示法中，空间实体的几何信息和拓扑信息是分开存储的，其数据结构可以用体表、面表、弧表、边表、顶点表等五个层次来描述，因此在进行坐标变换时，仅需改变空间点的坐标，空间实体间的拓扑关系可以保持不变。B-Rep模型强调3D空间目标的外部细节，通过3D目标属性表、面-体关系表、边-点-面关系表和点坐标表来详细记录构成3D空间目标的所有几何信息和拓扑信息。其优点为：几何信息与拓扑信息分开存储，完整清晰；便于基于面、边的空间查询与计算；易于与2D图形、3D线框模型、有限元网格剖分及3D曲面造型接口。其缺点是：数据量大，数据关系复杂；对3D空间目标的整体描述能力差，不能反映目标的构造过程；不能记录目标组成元素的原始特征。

基于GIS技术的管网系统解决方案

一、GIS系统概要

GIS系统充分利用了现代化计算机网络技术、云计算技术、3G信息通信技术、Zigbee无线技术，结合地理信息系统和全球定位系统，建立起适应社会需求的城市管网生产运营综合管理系统与应急指挥综合信息平台，满足生产运营与调度指挥等业务需求，具备多媒体信息综合处理功能，实现了生产调度与各系统的高度集成、高效融合，使各类信息精确显示、高度共享。

创新技术：自主地图引擎、多种地图支持、富客户端应用、云分布式平台、新移动化办公、跨多平台使用。

特色功能：智能绘图，多终端上报；精确回访，落实到户；设备管理，动态跟踪；生产调度，闭环管理；工程建设，远程监管；图档资料，查改快捷；实时数据，智能报警；异常损耗，统计评估；专家系统，经验分析；智能规划，高效开发；语音跟踪，人车定位。集成化、预案网络化、指挥扁平化。

二、行业现状

随着我国经济的发展、城市规模的扩大和现代化程度的不断提高。城市的管网系统也越来越庞大，许多管线的填埋复杂、资料不清，有些管线甚至仅凭当时施工人员的记忆去寻找。造成诸多设计上的失误和施工中的事故。构建以组件式GIS为平台的信息综合、分析和决策的管网管理系统，把管网的图形和属性数据用计算机进行可视化管理。不仅图文并茂，准确高效，而且易于更新。从而大大提高了管网管理工作的效率和质量。

目前燃气、供热等行业都有一定数量的巡线人员，对管线进行定期的检查。检查管线是否被损坏、是否漏气等。在以前很难知道这些巡线人员是否真正去做了，有了管线巡检就可以通过巡检上报模块和GPS轨迹模块，查看这些巡线人员是否进行了巡线。巡线人员在什么时间按照什么路径走的、以及巡线人员在什么位置停留多久，都做了十分详细的记录。巡线人员还可以通过巡检上报，将现场的照片、语言等，传回给信息中心，上端的客服和管理人员可以更清楚地了解现场情况。

管网企业随着企业发展和设备新旧更替，不断增加的设备给管理带来一定的压力。另外，由于设备多在公共区域，分布广地域跨度大，给管理带来难度，增加安全隐患。因此企业急需一套切实有效的系统，全面的管理企业众多的设备，实现科学化管理。