[发明专利]地下管线三维可视化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维可视化系统，特别是地下管线三维可视化系统。

背景技术

近些年，城市地下已经变成了公用事业管线网的安装空间。这些管线包括电话、电、气、有线电视、光纤、交通信号、道路照明电路、排水和防洪设备、给水干管和污水管等。因为许多服务提供者企图将它们的网络放置在地下，违反公用事业服务规定的问题增加。当建设和修理装备在它们附近挖掘时，公用事业管线都是易于被挖断损坏的。由于公用事业管线的位置和/或深度不准确，记录通常是贫乏的。这意味着物理地现场确定地下管线服务的位置、性质和深度以减少挖掘和建设期间无意损坏的风险和后果的能力是关键的。管线损坏后，可造成日常生活和商业运营的中断；同时给工人、旁观者和附近建筑物造成物理危险；导致维修和维护费用增加；造成浪费。研究和建立地下管网三维可视化系统，采用高技术手段来集中规划地下管网，使其规划、建设、管理、维护逐步走向定量化、科学化、自动化，满足决策部门和施工单位的需要已经成为当务之急。三维可视化方法可用于显示、描述和帮助理解地下及地面诸多地物现象特征。可以更加方便、直观的描述地面建筑物和地下管线的空间位置及相互关系，为城市建设和管理提供决策支持。用现成的建模和图形引擎技术平台设计实现三维可视化系统，并不能对地形双面双向透明度进行调节。用户在地面以上能较好判断管线、建筑等场景元素的相对位置和空间关系，但在地面以下时由于地形是全透明状态，因此会造成视觉误差，不利于用户对场景的观察，甚至产生错误的方位感；对管线的位置和深度测量不准确；不能对其进行自动飞行查看。对后续的查看和管理工作带来极大的不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自主地对地下管线可视化数据进行采集处理、对管线进行可视化编辑设计、实现合理有效的场景合成及再现，具有完备的应用功能、简单方便的使用操作模式和支持跨平台的发布和数据交换能力的地下管线三维可视化系统。

本发明是这样实现的：

本发明的地下管线三维可视化系统，包括用于解决数据采集、处理和储存问题的数据管理子系统；用于运用计算机图形处理及虚拟现实技术，根据数据管理子系统采集到的数据，构造出管辖区域的三维地形、环境和管线场景的现场再现子系统；用于对现场再现子系统构造出的三维场景的目标区域进行快速定位的全景导航子系统；用于对全景导航子系统中选定的目标区域进行全方位查看、分析和测量的现场勘察子系统；用于提供系统帮助的帮助模块；和用于退出系统的退出模块；数据管理子系统、现场再现子系统、全景导航子系统、现场勘察子系统、帮助模块和退出模块相互连接。

优选地，数据管理子系统包括：用于对系统可视化数据进行采集、转换、处理和结构化存储的数据采集模块；用于实现地下管线分布图形的可视化设计与编辑的管线设计修改模块；用于实现对系统可视化的模型数据进行导入及管理的三维模型导入模块；数据采集模块、管线设计修改模块和三维模型导入模块相互连接。

优选地，现场再现子系统包括：用于对场景再现重构操作中的元素进行选择与用户定义的现场再现管理模块；用于对可视化场景元素进行合成及渲染的场景合成渲染模块；现场再现管理模块和场景合成渲染模块相互连接。

优选地，全景导航子系统包括：用于以自定义的方式自动飞行查看全景俯视图、俯视扫描全部场景的飞行查看模块；用于对可视化场景进行缩放、平移控制的俯视导航模块；飞行查看模块和俯视导航模块相互连接。

优选地，现场勘察子系统包括：用于对选定区域的目标管线对象、周边环境设施及其位置关系进行观察和分析的三维漫游模块；用于对选定区域的目标管线的长度、深度进行精确测量的勘察测量模块；三维漫游模块和勘察测量模块相互连接。

优选地，数据采集模块包括：用于测量、记录并转存目标管线的参数数据的现场数据采集模块；用于将参数数据导入系统基础数据库的数据导入模块；用于对基础数据库中的数据进行分析处理并标准化的数据标准化转换模块；现场数据采集模块、数据导入模块和数据标准化转换模块相互连接。

对新敷设的管线，利用卫星定位(GPS)、激光测距等设备或系统，测量并记录管线现场节点的位置、管径、深度等参数，然后转存到地下管线可视化系统的数据库中。

对已经敷设的旧管线，如果已有CAD管线图纸数据，可以通过本功能模块将数据导入到系统的基础数据库；如果没有CAD图纸数据，可以通过重新测量绘制管线的CAD图纸，然后导入本系统的数据库中。