一种城市地下管线的三维建模方法及系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1071030 A(43)申请公布日 2017.08.29

(21)申请号 201710173534.8(22)申请日 2017.03.22

(71)申请人 广州德毅维才软件技术有限公司

地址 510663 广东省广州市天河区思成路

15号宏太智慧谷3栋302(72)发明人 彭盼　温敏华　李秋丽　黎楚婷　(74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有

限公司 44205

代理人 胡辉(51)Int.Cl.

G06T 17/00(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图3页

()发明名称

一种城市地下管线的三维建模方法及系统(57)摘要

本发明公开了一种城市地下管线的三维建模方法及系统，该系统包括获取单元、数据标准化单元、提取单元、映射关系建立单元及三维建模单元。该方法包括：对获得的管线管点数据进行标准化处理；从标准管线管点数据中提取出必须字段；建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系；根据必须字段、附属字段信息以及关联关系来生成地下管线三维模型。通过使用本发明的方法及系统，能够快速自动地生成地下管线三维模型，减少工作人员的工作量，提高处理效率和操作便利性，而且其还具有灵活性、兼容性高及对大量三维模型进行有效管理、展示和应用等优点。本发明作为一种城市地下管线的三维建模方法及系统可广泛应用于城市地下管线管理领域中。

CN 1071030 ACN 1071030 A

权　利　要　求　书

1/2页

1.一种城市地下管线的三维建模方法，其特征在于：该方法包括的步骤有：获取管线管点数据；

对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据；根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段；建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系；根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型。2.根据权利要求1所述一种城市地下管线的三维建模方法，其特征在于：所述对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据这一步骤，其具体包括：

判断获得的管线管点数据中是否包含有必须字段，若是，则将当前获得的管线管点数据作为标准管线管点数据；反之，则对获得的管线管点数据进行映射处理，从而将获得的管线管点数据中的字段与标准数据库中所存储的必须字段之间建立映射关系，然后，将映射处理后得到的管线管点数据作为标准管线管点数据。

3.根据权利要求2所述一种城市地下管线的三维建模方法，其特征在于：所述根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段这一步骤，其具体包括：

对标准管线管点数据进行解析后得到解析出的数据；从解析出的数据中提取出用于构成三维模型的必须字段。4.根据权利要求3所述一种城市地下管线的三维建模方法，其特征在于：所述根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型这一步骤之间设有数据质检步骤，所述数据质检步骤包括有：

根据质检规则，从而对必须字段中的字段值进行类型、值域以及空间拓扑关系的检测，当检测通过时，则执行下一步骤；反之，则对必须字段进行修复，然后执行下一步骤。

5.根据权利要求4所述一种城市地下管线的三维建模方法，其特征在于：所述对必须字段进行修复这一步骤，其包括：

对必须字段中的空置字段进行自动或手动赋值，以及对用于表示空间拓扑关系的字段值进行自动或手动修复。

6.一种城市地下管线的三维建模系统，其特征在于：该系统包括：获取单元，用于获取管线管点数据；数据标准化单元，用于对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据；

提取单元，用于根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段；映射关系建立单元，用于建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系；三维建模单元，用于根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型。

7.根据权利要求6所述一种城市地下管线的三维建模系统，其特征在于：所述数据标准化单元具体用于判断获得的管线管点数据中是否包含有必须字段，若是，则将当前获得的管线管点数据作为标准管线管点数据；反之，则对获得的管线管点数据进行映射处理，从而将获得的管线管点数据中的字段与标准数据库中所存储的必须字段之间建立映射关系，然后，将映射处理后得到的管线管点数据作为标准管线管点数据。

8.根据权利要求7所述一种城市地下管线的三维建模系统，其特征在于：所述提取单元

2

CN 1071030 A

权　利　要　求　书

2/2页

包括：

解析模块，用于对标准管线管点数据进行解析后得到解析出的数据；提取模块，用于从解析出的数据中提取出用于构成三维模型的必须字段。9.根据权利要求8所述一种城市地下管线的三维建模系统，其特征在于：所述三维建模单元之前设有数据质检单元，所述数据质检单元用于根据质检规则，从而对必须字段中的字段值进行类型、值域以及空间拓扑关系的检测，当检测通过时，则执行三维建模单元相对应的数据处理流程；反之，则对必须字段进行修复，然后执行三维建模单元相对应的数据处理流程。

10.根据权利要求9所述一种城市地下管线的三维建模系统，其特征在于：所述对必须字段进行修复，其包括：

对必须字段中的空置字段进行自动或手动赋值，以及对用于表示空间拓扑关系的字段值进行自动或手动修复。

3

CN 1071030 A

说　明　书

一种城市地下管线的三维建模方法及系统

1/5页

技术领域

[0001]本发明涉及三维模型处理技术，尤其涉及一种城市地下管线的三维建模方法及系统。

背景技术

[0002]对于城市地下管线，其是城市建设的重要内容和城市生存和发展的生命线，具有规模大、范围广、管线种类繁多、空间分布复杂、变化大、增长速度快、形成时间长等特点。目前，城市地下管线的三维建模方式主要包括有：1、依照地下管线普查图纸，在3DMAX、MAYA等三维建模软件上手工绘制；2、利用结构实体法和近景摄影测量技术结合来建立管线三维模型；3、利用三维激光LiDAR扫描技术构建管线三维模型。但是，这些传统地下管线三维建模方式却存有不少的缺点，例如：1、传统的手工建模依照地下管线普查图纸，在3DMAX、MAYA等三维建模软件上手工绘制，这一方法会导致工作人员的工作量大大增加，当地下管线里程较长时，耗时人工甚至可能达到数百人月，而且建模人员同时需要地下管线专业知识、或由专业人员指导，建模成本较高，以及对建模人员的专业要求也较高；2、结构实体法和近景摄影测量相结合这一方法，及利用三维激光LiDAR扫描构建管线三维模型的方法，它们对于化工厂、大学车间等地面以上的错乱的管线比较有效，但对于地下管线的重建比较困难，并且无法进行大规模的管线管理。

发明内容

[0003]为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种城市地下管线的三维建模方法，可实现快速自动地创建城市地下综合管线各类管网、管点设备的三维管线模型，大大提高地下管线三维建模的效率以及操作便利性。

[0004]本发明的另一目的是提供一种城市地下管线的三维建模系统，可实现快速自动地创建城市地下综合管线各类管网、管点设备的三维管线模型，工作效率和操作便利性高。[0005]本发明所采用的技术方案是：一种城市地下管线的三维建模方法，该方法包括的步骤有：

获取管线管点数据；

对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据；根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段；建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系；根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型。[0006]进一步，所述对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据这一步骤，其具体包括：

判断获得的管线管点数据中是否包含有必须字段，若是，则将当前获得的管线管点数据作为标准管线管点数据；反之，则对获得的管线管点数据进行映射处理，从而将获得的管线管点数据中的字段与标准数据库中所存储的必须字段之间建立映射关系，然后，将映射

4

CN 1071030 A

说　明　书

2/5页

处理后得到的管线管点数据作为标准管线管点数据。[0007]进一步，所述根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段这一步骤，其具体包括：

对标准管线管点数据进行解析后得到解析出的数据；从解析出的数据中提取出用于构成三维模型的必须字段。[0008]进一步，所述根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型这一步骤之间设有数据质检步骤，所述数据质检步骤包括有：

根据质检规则，从而对必须字段中的字段值进行类型、值域以及空间拓扑关系的检测，当检测通过时，则执行下一步骤；反之，则对必须字段进行修复，然后执行下一步骤。[0009]进一步，所述对必须字段进行修复这一步骤，其包括：

对必须字段中的空置字段进行自动或手动赋值，以及对用于表示空间拓扑关系的字段值进行自动或手动修复。

[0010]本发明所采用的另一技术方案是：一种城市地下管线的三维建模系统，该系统包括：

获取单元，用于获取管线管点数据；数据标准化单元，用于对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据；

提取单元，用于根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段；映射关系建立单元，用于建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系；三维建模单元，用于根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型。[0011]进一步，所述数据标准化单元具体用于判断获得的管线管点数据中是否包含有必须字段，若是，则将当前获得的管线管点数据作为标准管线管点数据；反之，则对获得的管线管点数据进行映射处理，从而将获得的管线管点数据中的字段与标准数据库中所存储的必须字段之间建立映射关系，然后，将映射处理后得到的管线管点数据作为标准管线管点数据。

[0012]进一步，所述提取单元包括：

解析模块，用于对标准管线管点数据进行解析后得到解析出的数据；提取模块，用于从解析出的数据中提取出用于构成三维模型的必须字段。[0013]进一步，所述三维建模单元之前设有数据质检单元，所述数据质检单元用于根据质检规则，从而对必须字段中的字段值进行类型、值域以及空间拓扑关系的检测，当检测通过时，则执行三维建模单元相对应的数据处理流程；反之，则对必须字段进行修复，然后执行三维建模单元相对应的数据处理流程。[0014]进一步，所述对必须字段进行修复，其包括：

对必须字段中的空置字段进行自动或手动赋值，以及对用于表示空间拓扑关系的字段值进行自动或手动修复。

[0015]本发明的有益效果是：本发明的方法通过导入管线管点数据，然后对导入的管线管点数据进行标准化处理后从标准管线管点数据中提取出必须字段，建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系，最后根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联

5

CN 1071030 A

说　明　书

3/5页

关系，从而实现地下管线三维模型的建立，由此可得，本发明的方法可实现快速自动地生成地下管线三维模型的目的，大大减少工作人员的工作量，为工作人员带来操作的便利性，而且利用管线管点数据中的必须字段来实现地下管线三维模型的建立，这样能够令数据输入处理量减少，提高处理效率。另外，通过设置修改必须字段中的字段值，便能对生成的地下管网三维模型最小单元进行自由修改设定，大大提高地下管线建模的灵活性和兼容性，以及还便于对大量三维模型进行有效管理、展示和应用。[0016]本发明的另一有益效果是：本发明的系统通过获取单元来获取管线管点数据，然后利用数据标准化单元来对导入的管线管点数据进行标准化处理后，采用提取单元从标准管线管点数据中提取出必须字段，并且采用映射关系建立单元来建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系，最后使用三维建模单元从而根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，实现地下管线三维模型的建立，由此可得，本发明的系统可实现快速自动地生成地下管线三维模型的目的，大大减少工作人员的工作量，为工作人员带来操作的便利性，而且利用管线管点数据中的必须字段来实现地下管线三维模型的建立，这样能够令数据输入处理量减少，提高处理效率。另外，通过设置修改必须字段中的字段值，便能对生成的地下管网三维模型最小单元进行自由修改设定，大大提高地下管线建模的灵活性和兼容性，以及还便于对大量三维模型进行有效管理、展示和应用。附图说明

[0017]图1是本发明一种城市地下管线的三维建模方法的步骤流程图；

图2是本发明一种城市地下管线的三维建模方法的一具体实施例流程示意图；图3是本发明一种城市地下管线的三维建模系统的结构框图。具体实施方式

[0018]针对传统地下管网三维建模方案存在的工作量大、模型难以管理等问题，本发明提出一种可快速自动实现城市地下管线三维建模的方案。[0019]实施例1、一种城市地下管线三维建模方法

如图1所示，一种城市地下管线三维建模方法，该方法包括的步骤有：获取管线管点数据；其中，所述管线管点数据具体为二维标准各种类型管线管点数据；对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据；根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段；建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系；根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型。[0020]针对上述的城市地下管线三维建模方法，如图2所示，其具体实施例的实现步骤如下所示：

S101、导入获取二维标准各种类型管线管点数据，其中，所述导入获取的管线管点数据的数据格式包括但不限于gdb、mdb、shpfile、access、excel等数据格式；

S102、对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据；所述步骤S102具体包括：

判断获得的管线管点数据中是否包含有必须字段，若是，则将当前获得的管线管点数

6

CN 1071030 A

说　明　书

4/5页

据作为标准管线管点数据；反之，则对获得的管线管点数据进行映射处理，从而将获得的管线管点数据中的字段与标准数据库中所存储的必须字段之间建立映射关系，即将获得的管线管点数据中的字段映射到标准数据库中的必须字段，这样通过这一字段映射关系便能令管线管点数据中包含有必须字段；

然后，判断映射处理后得到的管线管点数据是否包含有所有必须字段，若是，则将当前映射处理后得到的管线管点数据作为标准管线管点数据；反之，则继续将当前的管线管点数据中的字段映射到标准数据库中相对应的必须字段；

其中，所述标准数据库中包含有一个标准数据模板和数据字典，它们存储有管线管点数据的必须字段，具体地，所述标准数据库中所存储的管线管点数据的必须字段包括有管线数据的必须字段和管点数据的必须字段，并且所述管线数据的必须字段包括但不限于有空间位置、管径、材质、类别、颜色、埋深、用途等必须字段，所述管点数据的必须字段包括但不限于有空间位置、类别、埋深、材质等必须字段；每一个必须字段会对应一个字段值，通过字段值的数值判断从而可得到相应的属性信息，例如，对于管线数据中所包含的类别这一必须字段，当其对应的字段值为1时，则表示此管线为圆管；另外，对于这些必须字段，其均为管线管点的属性信息；

S103、根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段；所述步骤S103具体包括：S1031、对标准管线管点数据进行解析后得到解析出的数据，其中，解析出的数据中包含了标准管线管点数据中所包含的字段，以及附属字段信息，其中，标准管线数据中所包含的字段包括但不限于有管线的管径、管材、管线载体及用途、根数、电压、管沟或沟断面尺寸、长度、埋深及位置信息等，而标准管点数据中所包含的字段包括但不限于有管点的位置坐标信息、埋深、管径、管材等；

S1032、从解析出的数据中提取出管线管点的关键参数信息，即提取出用于构成三维模型的必须字段，其中，提取出的必须字段包括有管线的必须字段和管点的必须字段，其中，所述管线的必须字段包括但不限于有节点坐标、管径、管材等，管点的必须字段包括但不限于有类别，节点坐标等；

S104、建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系，即三者的映射关系，例如，管线的类型字段表示该管线类型为圆管时，那么根据管径这一必须字段所对应的字段值、颜色这一必须字段所对应的字段值、材质这一必须字段所对应的字段值、节点坐标这一必须字段所对应的字段值，从而映射对应于规则模型库中针对三维环境下的管线要素，这样，后续建模时，便可根据这一映射关系，从而以节点坐标为中心线、以管径为半径、以颜色和材质作为属性，进而生成三维管线要素；

S105、数据质检步骤，具体地，根据质检规则，从而对提取出的必须字段中的字段值进行类型、值域以及空间拓扑关系的检测，当检测通过时，则执行步骤S106；反之，则对必须字段中的空置字段进行自动或手动赋值，以及对用于表示空间拓扑关系的字段值进行自动或手动修复，如对高度这一必须字段的字段值进行修改，然后执行步骤S106；

S106、根据通过质检检查的必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型。

[0021]上述方法实施例中的内容均适用于以下系统实施例中。

7

CN 1071030 A[0022]

说　明　书

5/5页

实施例2、一种城市地下管线的三维建模系统如图3所示，一种城市地下管线的三维建模系统，该系统包括：获取单元401，用于获取管线管点数据；数据标准化单元402，用于对获得的管线管点数据进行标准化处理后得到标准管线管点数据；

提取单元403，用于根据标准管线管点数据，从而提取出用于构成三维模型的必须字段；

映射关系建立单元404，用于建立必须字段、数据字典和规则模型库之间的关联关系；三维建模单元405，用于根据必须字段、附属字段信息以及建立好的关联关系，从而生成地下管线三维模型。对于所述获取单元、数据标准化单元、提取单元、映射关系建立单元以及三维建模单元均可采用处理器来实现。

[0023]进一步作为本系统实施例的优选实施方式，所述数据标准化单元402具体用于判断获得的管线管点数据中是否包含有必须字段，若是，则将当前获得的管线管点数据作为标准管线管点数据；反之，则对获得的管线管点数据进行映射处理，从而将获得的管线管点数据中的字段与标准数据库中所存储的必须字段之间建立映射关系，然后，将映射处理后得到的管线管点数据作为标准管线管点数据。

[0024]进一步作为本系统实施例的优选实施方式，所述提取单元403包括：

解析模块，用于对标准管线管点数据进行解析后得到解析出的数据；提取模块，用于从解析出的数据中提取出用于构成三维模型的必须字段。[0025]进一步作为本系统实施例的优选实施方式，所述三维建模单元405之前设有数据质检单元，所述数据质检单元用于根据质检规则，从而对必须字段中的字段值进行类型、值域以及空间拓扑关系的检测，当检测通过时，则执行三维建模单元405相对应的数据处理流程；反之，则对必须字段进行修复，然后执行三维建模单元405相对应的数据处理流程。[0026]进一步作为本系统实施例的优选实施方式，所述对必须字段进行修复，其包括：

对必须字段中的空置字段进行自动或手动赋值，以及对用于表示空间拓扑关系的字段值进行自动或手动修复。[0027]由上述可得，本发明的方法和系统所包括的优点有：

1、可快速自动地建立城市地下管线的三维模块，无需涉及过多的人为操作，减轻工作人员的工作负担，提高三维建模效率以及准确率；

2、采用基于必须字段的参数化建模技术来实现地下管线三维建模，能令数据输入处理量减少，提高处理效率以及节省存储空间，而且通过设定修改必须字段中的字段值，便能对生成的地下管网三维模型最小单元进行自由修改设定，地下管线建模的灵活性和兼容性高；

3、对生成的大量三维模型能进行有效的管理、展示和应用。[0028]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

8

CN 1071030 A

说　明　书　附　图

1/3页

图1

9

CN 1071030 A

说　明　书　附　图

2/3页

图2

10

CN 1071030 A

说　明　书　附　图

3/3页

图3

11