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【摘要】地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市赖以生存和发展的物质基础，因此，规划、建设和管理好地下管线是未来充分利用地下空间的重要的基础工作，是现代化城市可持续发展的保证。本文以昆明市地下管线三维规划审批系统为例，阐述了系统的实现与应用过程，为城市管线工程审批提供了科学的辅助决策工具，为城市地下管线普查探测成果的充分应用提供了可靠的保障。
【关键词】 地下管线；三维审批系统；管线工程规划审批；应用；
中图分类号：TU984文献标识码： A
近年来，全国各地加大了对城市规划、建设的力度，城市长高了、变大了、变美了，但是，在城市规划、建设和管理中还存在不少不容忽视的问题。规划部门在审批地下管线位置时，经常出现管线“打架”情况，建设中的管线被挖断的事件屡屡发生，引起停水、停气、停热、停电和通讯中断等事故，造成嚴重的经济损失和不良的社会影响。地下管线是城市的“生命线”，是一个城市健康安全运行的“动脉”，具有着很大的隐蔽性和复杂性，建立科学、准确、完整、可视、智能的地下管线三维信息系统，是城市规划、建设和管理的迫切需求。
随着《昆明市城市地下管线管理条例》和《昆明市建设工程规划批后管理办法》的发布实施，规范化、科学化的规划审批和批后管理工作变得越来越重要。地下管线三维规划审批系统是对昆明市规划业务审批系统的补充与充实，是一个串联局内各信息系统的线链系统，为管线工程的规划审批和批后管理工作提供坚实的数据基础和专业、科学、先进的辅助分析工具，降低工作处置时间、费用和人力成本，将粗放式的审批变为精细化的审批、不直观的审批变为直观的审批。
1 管线工程规划审批对地下管线信息系统可视化的需求
随着人们对地下管线管理系统功能要求的不断提高，传统的二维GIS系统已不能满足实际中的应用需求。只有把空间数据库中的海量数据转换为直观的图形信息，地理信息处理结果才能为规划、管理与决策提供有力的支撑。因此，需要建立科学、准确、可视、智能的地下管线三维规划审批系统，这是城市规划、建设和管理的迫切需要。要做好城市管线工程规划审批工作就必须要通过城市地下管线三维系统进行辅助审批。
1.1 管线工程规划审批的现状和问题
昆明规划审批使用的主要系统是“规划业务审批信息系统”（以下简称规管系统），规管系统中只较完善地存储了建筑工程的规划审批信息，交通、管线工程只有文字信息，无任何可追溯的报批图形信息，且早期建设的规管系统效率低，已不堪承受更庞大的空间信息，也无法支持建设工程批后管理流程。日常管线工程的规划审批工作大部分依靠审批人员的知识、经验及地下管线平面图纸，审批方式对于小规模、复杂度不高的优化问题是有效的，但是对于大范围的、甚至整个城市的发展规划就显得十分乏力。
1.2 管线工程规划审批对城市地下管线三维可视化的需求
管线工程的设计、审批的正确性和科学性必然来源于已有管线数据信息的准确性和时效性，为了采用统一的工作流程、统一的数据基础来塑造一个规范新型的规划管理工作环境，消除信息孤岛，就需要建设一个开放、可扩展的“总线”系统来无缝地串联已有的这些信息系统，既作为对原有信息系统的有效补充，又要解决原有信息系统存在的问题。
1、 实现与现有规管系统的双向接口。能够根据建设工程规划管理的流程和用户角色，在流程的各个节点按照规管系统要求的数据格式和数据种类，将交通与管线工程现势的规划图件和规划结果资料等传输并存储于规管系统的空间数据库，便于其查询审阅；同时新系统也可以调阅规管系统中的道路红线等数据，接收工作任务通知等，以辅助管线工程的规划审批工作。
2、实现与现有昆明市地下管线信息管理系统的双向接口。两个系统之间应实现数据的无缝衔接与转换，不仅可以实现审批状态与现状状态的地下管线的叠加显示与分析，还能实现管线审批状态、现状状态、历史状态的生命周期管理。
3、制定交通与管线工程规划许可审批电子数据（AutoCAD DWG格式）报件标准并编写相应的检查工具，建立城市管线工程三维规划审批和批后管理数据库。
4、 解决B/S模式下海量三维数据的效率问题和系统的灵活延展接口，实现B/S模式下的辅助规划管理的三维可视化系统，提供多种类、多角度的辅助管线工程规划审批、批后管理的工具和决策分析功能。
2 昆明市地下管线三维规划审批系统的功能
“地下管线三维规划审批系统”是以详细、准确的昆明市交通和地下管线数据为基础，采用先进的计算机技术、网络技术、GIS技术、虚拟现实技术等，建立一个真实的、三维可视化的辅助规划管理的B/S结构的系统，与昆明市规划业务审批信息系统和地下管线信息管理系统无缝融合，提供多种类、多角度的辅助管线工程规划审批、批后管理的工具和决策分析方法，以优秀的用户体验展现规划要素、规划资料、规划过程、规划管理和规划成果，为数字规划奠定基础，使规划决策更加科学、管理更加高效、政务更加公开、权力更加"阳光"、展示更加直观。
2.1 与现有系统的接口功能
按照建设工程规划管理的流程和用户角色，在流程的各个节点按照规管系统要求的数据格式和数据种类，将信息传输并存储于规管系统的空间数据库，同时也可以从规管系统中调阅本系统所需的各种数据。
从昆明市地下管线信息管理系统中调阅管线数据，并将通过竣工规划核实过的管线数据传输并存储在昆明市地下管线信息管理系统的空间数据库，实现管线数据从审批状态到现状状态、历史状态的生命周期转换。
2.2 二、三维联动的视图浏览、查询定位及量测功能
全方位、多视角的浏览系统中的二、三维交通和管线工程数据[2]。主要包括地下管线透明浏览模式，可以透过道路看到地下管线信息；地下浏览模式，在地面下察看地下管线数据；排水流向显示，对排水管线实现流向的显示和关闭显示的切换。实现通用的二、三维管线工程数据的属性与图形双向查询定位。实现二、三维对象的距离、角度、面积等测量，计算某条或者是某几条管线或道路的坡度值等。
2.3 数据统计及数据标注功能
按照道路或管线的各种属性信息和空间范围实现通用的统计报表功能。能够根据道路或管线等对象的属性信息，例如高程、埋深、规格等，在屏幕上进行临时标注显示。
2.4 辅助管线工程的规划审批功能
提供多种类、多角度的辅助市政程规划审批日常工作的工具和决策分析方法。主要功能包括：按照制定的管线工程CAD报件标准规范检查报件图件；将检查合格的CAD图件入库及批量删除；报件案卷版本管理，保存每个工程的各次审批记录，可查询、浏览和删除各次记录；审批意见红线批注，在屏幕图形的相应位置进行审批意见批注，批注信息可按案卷和版本号进行存储、修改、删除和浏览；辅助审批的各种空间分析功能，管线垂直净距、水平净距、碰撞分析、覆土分析、横断面分析、纵断面分析、道路断面分析、缓冲区分析、连通分析、挖方分析、拆迁分析等；三维辅助规划设计功能，在3D场景下，可临时创建、修改或删除3D对象，浏览和分析这些对象与现有对象之间的空间关系；审批结果的生成与打印输出，按照要求的报表和图件格式，生成并打印审批结果；规划审批字典查询。
2.5 辅助交通与管线工程批后管理功能
提供多种类、多角度的辅助管线工程批后管理日常工作的工具和决策分析方法。主要包括支持批后验核测量工作的工具，包括外业数据的导入等；支持批后管理图件生成的工具；批后核实处理结果的生成与打印输出，按照要求的报表和图件格式，生成并打印审批结果。
3．昆明市地下管线三维规划审批系统在管线工程规划审批中的应用
昆明市地下管线三维规划审批系统建成后，最终的使用用户为各规划分局、管线工程规划审批及批后管理部门的经办人员和审批人员，地下管线三维规划审批系统已在管线工程规划审批中发挥作用。
3.1室内审批与野外踏勘的在线与离线的应用模式
本系统在设计上考虑了在线和离线的应用模式，界面布局既适用于桌面系统，又适应于PAD、平板电脑等手持系统，方便管线工程规划审批人员室内审批与野外实际踏勘的工作需要。
3.2在规划审批中实时获取地下管线三维信息模型
系统引入了扫描+网格造型法动态建立了管网精细化模型，生成管线模型时仅需判断连接处的管线数量，区分弯管、三通以上的连接件，而不受连接管径、角度等条件限制，可满足任意连接角度、管线数量、管径大小的情况，大大简化了模型的复杂程度，保证了模型的通用性和准确性，实现管线工程规划审批人员在工作过程中对地下管线三维信息模型实时获取。可以清晰地看到各管线的铺设方式、走向、管径、埋深、用途、权属单位等相关数据，相较于平面化的管线图，查询起来更为直接和直观。
图1 动态生成的管网实体模型效果
3.3应用系统中的决策分析方法辅助管线工程规划审批
3.3.1对报批的新建管线进行剖面分析
在管线工程规划审批中，将报批的新建地下管线方案导入到地下管线三维规划审批系统中，应用系统中的地下管线横剖面和纵剖面分析方法进行决策分析，对报批方案的可行性、科学性作出评价。避免地下管线设计变成示意性，以致规划审批通过后现场施工无法实施。
图2 横剖面和纵剖面分析
3.3.2對报批的规划管线与现状管线进行空间对比分析
在管线工程规划审批方面，不仅要重视管线综合设计，在进行管线综合设计时，要对城市地下管网等配套设施认真查勘，提高设计方案的质量。城市建设中地下管线通常与市政道路工程同步实施，在市政道路新建、改建过程中，首先要全面、准确了解施工范围内地下管线的分布情况，以便对原有地下管线设施的充分利用和有效保护，达到节约资源和降低施工风险。
在规划审批中，将报批的新建、改建道路的红线和管线综合设计方案导入到地下管线三维规划审批系统中，以实现道路红线内规划管线和现状管线数据的叠加，应用系统中的管线模型分析方法生成直观、可视化的地下管线三维模型数据进行决策分析，以便于对照分析现状管线与规划管线之间的平面位置关系及其空间位置关系，对报批的市政道路工程规划设计方案的可行性、科学性作出评价，避免出现地下管线施过程中管线“打架”，临时变更设计方案，新老管线叠加，错接乱排等现象。
图3 沿路规划管线与现状管线叠加图(图中红色为规划管线)
4 结语
目前，三维管线可视化信息系统的研究重点集中在三维数据结构的设计、优化与实现，三维可视化技术的展示及系统功能设计等方面。如何将三维可视化技术运用到现代城市管理和管线工程规划审批的实际工作当中，将是未来三维可视化技术深度运用的探索方向。随着现代城市规划管理标准的不断提高，对城市管线工程规划审批提出了更高的要求，运用好地下管线三维可视化技术辅助规划审批工作，已是提高城市管线工程规划审批的科学性和效率的有效方法。
参考文献
1 毕天平，周京春.昆明三维地下管线系统应用与研究[J] .测绘通报，2014，（2）：93-96.
2 周京春，朱兰艳，危威.基于Web的三维市政管线辅助规划审批系统的设计与实践[J] .工程勘察，2014，42(8)：66-70.
【关键词】 地下管线；三维审批系统；管线工程规划审批；应用；
中图分类号：TU984文献标识码： A
近年来，全国各地加大了对城市规划、建设的力度，城市长高了、变大了、变美了，但是，在城市规划、建设和管理中还存在不少不容忽视的问题。规划部门在审批地下管线位置时，经常出现管线“打架”情况，建设中的管线被挖断的事件屡屡发生，引起停水、停气、停热、停电和通讯中断等事故，造成嚴重的经济损失和不良的社会影响。地下管线是城市的“生命线”，是一个城市健康安全运行的“动脉”，具有着很大的隐蔽性和复杂性，建立科学、准确、完整、可视、智能的地下管线三维信息系统，是城市规划、建设和管理的迫切需求。
随着《昆明市城市地下管线管理条例》和《昆明市建设工程规划批后管理办法》的发布实施，规范化、科学化的规划审批和批后管理工作变得越来越重要。地下管线三维规划审批系统是对昆明市规划业务审批系统的补充与充实，是一个串联局内各信息系统的线链系统，为管线工程的规划审批和批后管理工作提供坚实的数据基础和专业、科学、先进的辅助分析工具，降低工作处置时间、费用和人力成本，将粗放式的审批变为精细化的审批、不直观的审批变为直观的审批。
1 管线工程规划审批对地下管线信息系统可视化的需求
随着人们对地下管线管理系统功能要求的不断提高，传统的二维GIS系统已不能满足实际中的应用需求。只有把空间数据库中的海量数据转换为直观的图形信息，地理信息处理结果才能为规划、管理与决策提供有力的支撑。因此，需要建立科学、准确、可视、智能的地下管线三维规划审批系统，这是城市规划、建设和管理的迫切需要。要做好城市管线工程规划审批工作就必须要通过城市地下管线三维系统进行辅助审批。
1.1 管线工程规划审批的现状和问题
昆明规划审批使用的主要系统是“规划业务审批信息系统”（以下简称规管系统），规管系统中只较完善地存储了建筑工程的规划审批信息，交通、管线工程只有文字信息，无任何可追溯的报批图形信息，且早期建设的规管系统效率低，已不堪承受更庞大的空间信息，也无法支持建设工程批后管理流程。日常管线工程的规划审批工作大部分依靠审批人员的知识、经验及地下管线平面图纸，审批方式对于小规模、复杂度不高的优化问题是有效的，但是对于大范围的、甚至整个城市的发展规划就显得十分乏力。
1.2 管线工程规划审批对城市地下管线三维可视化的需求
管线工程的设计、审批的正确性和科学性必然来源于已有管线数据信息的准确性和时效性，为了采用统一的工作流程、统一的数据基础来塑造一个规范新型的规划管理工作环境，消除信息孤岛，就需要建设一个开放、可扩展的“总线”系统来无缝地串联已有的这些信息系统，既作为对原有信息系统的有效补充，又要解决原有信息系统存在的问题。
1、 实现与现有规管系统的双向接口。能够根据建设工程规划管理的流程和用户角色，在流程的各个节点按照规管系统要求的数据格式和数据种类，将交通与管线工程现势的规划图件和规划结果资料等传输并存储于规管系统的空间数据库，便于其查询审阅；同时新系统也可以调阅规管系统中的道路红线等数据，接收工作任务通知等，以辅助管线工程的规划审批工作。
2、实现与现有昆明市地下管线信息管理系统的双向接口。两个系统之间应实现数据的无缝衔接与转换，不仅可以实现审批状态与现状状态的地下管线的叠加显示与分析，还能实现管线审批状态、现状状态、历史状态的生命周期管理。
3、制定交通与管线工程规划许可审批电子数据（AutoCAD DWG格式）报件标准并编写相应的检查工具，建立城市管线工程三维规划审批和批后管理数据库。
4、 解决B/S模式下海量三维数据的效率问题和系统的灵活延展接口，实现B/S模式下的辅助规划管理的三维可视化系统，提供多种类、多角度的辅助管线工程规划审批、批后管理的工具和决策分析功能。
2 昆明市地下管线三维规划审批系统的功能
“地下管线三维规划审批系统”是以详细、准确的昆明市交通和地下管线数据为基础，采用先进的计算机技术、网络技术、GIS技术、虚拟现实技术等，建立一个真实的、三维可视化的辅助规划管理的B/S结构的系统，与昆明市规划业务审批信息系统和地下管线信息管理系统无缝融合，提供多种类、多角度的辅助管线工程规划审批、批后管理的工具和决策分析方法，以优秀的用户体验展现规划要素、规划资料、规划过程、规划管理和规划成果，为数字规划奠定基础，使规划决策更加科学、管理更加高效、政务更加公开、权力更加"阳光"、展示更加直观。
2.1 与现有系统的接口功能
按照建设工程规划管理的流程和用户角色，在流程的各个节点按照规管系统要求的数据格式和数据种类，将信息传输并存储于规管系统的空间数据库，同时也可以从规管系统中调阅本系统所需的各种数据。
从昆明市地下管线信息管理系统中调阅管线数据，并将通过竣工规划核实过的管线数据传输并存储在昆明市地下管线信息管理系统的空间数据库，实现管线数据从审批状态到现状状态、历史状态的生命周期转换。
2.2 二、三维联动的视图浏览、查询定位及量测功能
全方位、多视角的浏览系统中的二、三维交通和管线工程数据[2]。主要包括地下管线透明浏览模式，可以透过道路看到地下管线信息；地下浏览模式，在地面下察看地下管线数据；排水流向显示，对排水管线实现流向的显示和关闭显示的切换。实现通用的二、三维管线工程数据的属性与图形双向查询定位。实现二、三维对象的距离、角度、面积等测量，计算某条或者是某几条管线或道路的坡度值等。
2.3 数据统计及数据标注功能
按照道路或管线的各种属性信息和空间范围实现通用的统计报表功能。能够根据道路或管线等对象的属性信息，例如高程、埋深、规格等，在屏幕上进行临时标注显示。
2.4 辅助管线工程的规划审批功能
提供多种类、多角度的辅助市政程规划审批日常工作的工具和决策分析方法。主要功能包括：按照制定的管线工程CAD报件标准规范检查报件图件；将检查合格的CAD图件入库及批量删除；报件案卷版本管理，保存每个工程的各次审批记录，可查询、浏览和删除各次记录；审批意见红线批注，在屏幕图形的相应位置进行审批意见批注，批注信息可按案卷和版本号进行存储、修改、删除和浏览；辅助审批的各种空间分析功能，管线垂直净距、水平净距、碰撞分析、覆土分析、横断面分析、纵断面分析、道路断面分析、缓冲区分析、连通分析、挖方分析、拆迁分析等；三维辅助规划设计功能，在3D场景下，可临时创建、修改或删除3D对象，浏览和分析这些对象与现有对象之间的空间关系；审批结果的生成与打印输出，按照要求的报表和图件格式，生成并打印审批结果；规划审批字典查询。
2.5 辅助交通与管线工程批后管理功能
提供多种类、多角度的辅助管线工程批后管理日常工作的工具和决策分析方法。主要包括支持批后验核测量工作的工具，包括外业数据的导入等；支持批后管理图件生成的工具；批后核实处理结果的生成与打印输出，按照要求的报表和图件格式，生成并打印审批结果。
3．昆明市地下管线三维规划审批系统在管线工程规划审批中的应用
昆明市地下管线三维规划审批系统建成后，最终的使用用户为各规划分局、管线工程规划审批及批后管理部门的经办人员和审批人员，地下管线三维规划审批系统已在管线工程规划审批中发挥作用。
3.1室内审批与野外踏勘的在线与离线的应用模式
本系统在设计上考虑了在线和离线的应用模式，界面布局既适用于桌面系统，又适应于PAD、平板电脑等手持系统，方便管线工程规划审批人员室内审批与野外实际踏勘的工作需要。
3.2在规划审批中实时获取地下管线三维信息模型
系统引入了扫描+网格造型法动态建立了管网精细化模型，生成管线模型时仅需判断连接处的管线数量，区分弯管、三通以上的连接件，而不受连接管径、角度等条件限制，可满足任意连接角度、管线数量、管径大小的情况，大大简化了模型的复杂程度，保证了模型的通用性和准确性，实现管线工程规划审批人员在工作过程中对地下管线三维信息模型实时获取。可以清晰地看到各管线的铺设方式、走向、管径、埋深、用途、权属单位等相关数据，相较于平面化的管线图，查询起来更为直接和直观。
图1 动态生成的管网实体模型效果
3.3应用系统中的决策分析方法辅助管线工程规划审批
3.3.1对报批的新建管线进行剖面分析
在管线工程规划审批中，将报批的新建地下管线方案导入到地下管线三维规划审批系统中，应用系统中的地下管线横剖面和纵剖面分析方法进行决策分析，对报批方案的可行性、科学性作出评价。避免地下管线设计变成示意性，以致规划审批通过后现场施工无法实施。
图2 横剖面和纵剖面分析
3.3.2對报批的规划管线与现状管线进行空间对比分析
在管线工程规划审批方面，不仅要重视管线综合设计，在进行管线综合设计时，要对城市地下管网等配套设施认真查勘，提高设计方案的质量。城市建设中地下管线通常与市政道路工程同步实施，在市政道路新建、改建过程中，首先要全面、准确了解施工范围内地下管线的分布情况，以便对原有地下管线设施的充分利用和有效保护，达到节约资源和降低施工风险。
在规划审批中，将报批的新建、改建道路的红线和管线综合设计方案导入到地下管线三维规划审批系统中，以实现道路红线内规划管线和现状管线数据的叠加，应用系统中的管线模型分析方法生成直观、可视化的地下管线三维模型数据进行决策分析，以便于对照分析现状管线与规划管线之间的平面位置关系及其空间位置关系，对报批的市政道路工程规划设计方案的可行性、科学性作出评价，避免出现地下管线施过程中管线“打架”，临时变更设计方案，新老管线叠加，错接乱排等现象。
图3 沿路规划管线与现状管线叠加图(图中红色为规划管线)
4 结语
目前，三维管线可视化信息系统的研究重点集中在三维数据结构的设计、优化与实现，三维可视化技术的展示及系统功能设计等方面。如何将三维可视化技术运用到现代城市管理和管线工程规划审批的实际工作当中，将是未来三维可视化技术深度运用的探索方向。随着现代城市规划管理标准的不断提高，对城市管线工程规划审批提出了更高的要求，运用好地下管线三维可视化技术辅助规划审批工作，已是提高城市管线工程规划审批的科学性和效率的有效方法。
参考文献
1 毕天平，周京春.昆明三维地下管线系统应用与研究[J] .测绘通报，2014，（2）：93-96.
2 周京春，朱兰艳，危威.基于Web的三维市政管线辅助规划审批系统的设计与实践[J] .工程勘察，2014，42(8)：66-70.