地下管网三维建模技术的研究与实现

发布时间：2017-04-28 12:09

  本文关键词：地下管网三维建模技术的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地下管网作为隐藏在地下的城市基础设施，是城市资源物质流通和废物排泄的重要渠道，对城市地下管网的现状的把握和掌控，能为城市规划、发展、管理、建设提供必要的数据支撑。由于地下管网的隐蔽性，使得管线的维护和管理具有较大的难度，传统的二维管网管理模式难以对大量的管网信息进行有效的空间描述和信息表达。管网三维模型能直观地描述管网的三维特征和管线间的空间关系，能真实地反映地下管网的空间分布状态，在此基础上研发的地下管网信息管理系统，能够实现管线的三维显示与管理，，可使系统的直观性和可操作性得到大大的改观。 本文在研究分析VR-GIS理论和三维模型可视化理论的基础上，对当下主流三维可视化技术进行了分析，并详细阐述了系统研究所用到OpenGL三维可视化技术，为地下管网的三维建模奠定理论基础；通过三维空间数据模型的描述以及地下管网数据结构特点的分析，对管网概念模型和组织模型进行了设计，并依据三维场景建模实现方式和管网建模原则，对地下管网数据进行了抽象和简化；通过地下管网三维模型的空间位置及表面几何构成分析，研究管段模型算法和管线拐点模型的算法，提出合理的计算公式，并基于OpenGL三维可视化技术构建了管线模型绘制算法实现的代码；本文对系统中地下管网数据库进行了详细的设计，提出空间数据和属性数据一体化存储的方式，依据地下管网类型的分类，对管网数据图层进行了组织和分类，提高了系统检索查询速度；对管网三维建模所需采集的数据进行了总结，对管线管点数据的检查修改、管线图编绘等管网数据主要处理过程做出说明；提出管网数据入库流程，对管网数据进行了标准化处理，实现了管网三维模型的自动构建，并总结管网三维建模实现过程中的主要技术问题。 本文以应用实例的方式，设计并开发了北京建筑大学地下管网信息管理系。本系统使用Visual Studio2010C#作为开发环境，采用Sqlserver2005作为管网数据库，是自主研发的大型管网信息数据管理平台。在系统实现之前，定位了系统目标，设计了系统总体框架，详细阐述了地下管网模型入库及三维可视化主要模块，实现了管网模型自动构模、模型细节处理、数据管理、拓扑分析建立等主要功能。在系统实际应用的过程中，构建的地下管网三维场景模型效果质量较好，数据存储结构合理，利于建立管线拓扑结构，能够满足地下管网的显示、查询、分析等功能需求。 事实证明，本文提出的这种地下管网三维模型自动构建及可视化技术，对于大范围的地下管网三维自动建模研究具有重要的借鉴价值。
【关键词】：地下管网 三维可视化技术 管网数据结构 管网信息管理系统
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.41;P208;TU990.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景、目的和意义9-10
• 1.2 三维 GIS10-11
• 1.2.1 三维 GIS 的发展10-11
• 1.2.2 VR-GIS11
• 1.3 国内外研究现状和存在的问题11-13
• 1.3.1 国内外研究现状11-13
• 1.3.2 存在的问题13
• 1.4 论文研究内容及项目依托13-15
• 第2章 三维空间数据可视化原理15-29
• 2.1 三维模型的可视化原理15-21
• 2.1.1 可视化原理及显示过程15-19
• 2.1.2 三维可视化关键理论19-21
• 2.2 三维可视化技术21-26
• 2.2.1 基于 OpenGL 的三维可视化技术21-23
• 2.2.2 微软 DirectX 的三维可视化技术开发23-24
• 2.2.3 虚拟现实建模语言 VRML24-25
• 2.2.4 三维图形技术 Java3D25-26
• 2.3 OpenGl 三维显示技术的工作原理26-29
• 2.3.1 OpenGL 工作流程26-27
• 2.3.2 OpenGL 数据类型27
• 2.3.3 OpenGL 函数库27-29
• 第3章 管网三维模型构建理论与算法研究29-46
• 3.1 三维数据模型概述29-31
• 3.1.1 空间数据模型29-30
• 3.1.2 三维空间数据结构30-31
• 3.2 地下管网空间数据模型31-33
• 3.2.1 地下管网数据结构特点31
• 3.2.2 管网概念模型设计31-32
• 3.2.3 地下管网数据组织模型32-33
• 3.3 管网模型的实现方式与建模原则33-37
• 3.3.1 实现方式33-35
• 3.3.2 建模原则35
• 3.3.3 抽象与简化35-37
• 3.4 管网模型的三维建模算法37-46
• 3.4.1 管网空间位置及表面几何构成37-38
• 3.4.2 管段模型计算38-39
• 3.4.3 管线拐点模型计算39-41
• 3.4.4 基于 OpenGL 的管线模型绘制算法41-46
• 第4章 地下管网数据库设计与数据处理46-60
• 4.1 管网信息数据库设计46-51
• 4.1.1 管网信息数据存储形式46
• 4.1.2 管网空间数据的图层划分46-48
• 4.1.3 逻辑结构设计48-51
• 4.2 管网数据的采集与处理51-56
• 4.2.1 管网数据采集52-53
• 4.2.2 管网数据处理53-56
• 4.3 管网数据三维建模处理56-58
• 4.3.1 管网数据入库流程56-57
• 4.3.2 管网数据标准化处理57
• 4.3.3 管网三维场景生成57-58
• 4.4 三维可视化主要技术问题58-60
• 4.4.1 地图投影和坐标转换58
• 4.4.2 多 GIS 平台格式数据转换58-60
• 第5章 系统设计与实现60-70
• 5.1 研究区域概况60-61
• 5.2 系统目标及总体设计61-63
• 5.2.1 系统目标61-62
• 5.2.2 系统总体设计62-63
• 5.3 系统主要功能模块实现63-70
• 5.3.1 数据监理模块63-65
• 5.3.2 管线入库（自动建模）模块65-67
• 5.3.3 管线连接模块67-68
• 5.3.4 附属设施入库（模型导入）模块68-70
• 结论与展望70-72
• 论文研究成果70
• 展望70-72
• 附录72-79
• 附录一：管线三维自动建模代码72-75
• 附录二：管线自动连接代码75-76
• 附录三：阀门自动入库代码76-79
• 参考文献79-81
• 攻读硕士期间发表论文及科研情况81-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：332794