郭 猛1 张 卫2 李 娜3 曹洪志4
（1. 山东省城乡建设勘察设计研究院，山东 济南 250031；2.安徽理工大学地区与环境学院，安徽 淮南232001；
3.正元地理信息有限责任公司浙江分公司，浙江 德清 313200；4.济宁矿业集团安居煤矿，山东 济宁 272000）
【摘 要】随着测绘、三维空间及数据库技术的进步和延伸，国内外城市管线系统的构建得到了迅猛发展，而在城市地下管线网络化、三维化、多用户管理方面仍存在一定的缺陷，限制了城市地下管线管理系统的试用。塑造合理的WebGIS三维管信息管理平台，可以为国土发展奠定基石。
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关键词 WebGIS；管线管理；ArcGIS Server
作者简介：郭猛（1983—），男，汉族，山东沂水人，助理工程师，从事测绘方面的管理和研究工作。
0 引言
地下管网是城市的基础动脉，与百姓生活息息相关,有着传输信息、输送能量、排污给水、暖气输送、气体输送、电缆等功能。随着经济的发展，城市的地下管网越来越繁杂，在城市的整个地下纵横交错，通向四面八方[1-2]。建设规模不断扩大，使用功能日趋复杂，地下空间开发利用越来越受到各方的看重，城市地下管网的规划已成为城市规划管理中非常重要的组成部分。
城市建设过程中，常因地下管网未统一布局、规划和管理，出现破坏地下管线的严重事故，造成惨重经济损失甚至威胁着居民生活的安全，甚至制约城市建设和经济的发展[3]。我国大部分城市的地下管线铺埋情况复杂、资料杂乱不清，地下管线管理不尽人意，造成了许多设计上的失误和施工事故，造成了极大损失浪费。尤其是近年来，旧城换新颜，新建、改建、扩建道路使得管网发生了巨大的变化，旧的数据不能如实反映城市管线情况[4]。对于地下管线信息的管理查询分析越来越重要，而现在许多管线信息管理系统仍然是C/S结构，没有实现网络发布空间信息功能、网络共享、软件升级和数据维护麻烦[5]。在地下管线管理系统中实现三维显示的也很少，不能在三维场景中直观管理和操作管线。
地理信息系统已经成为IT重要组成部分，GIS系统专业开发工具也飞速发展，出现了大量GIS系统专业开发工具Arc/Info，MapINFO等。GIS以其独有的优势，成为实现地下管线空间数据、属性数据、拓扑关系一体化管理的必要手段。WebGIS的出现更是给地下管线的管理带来了新的变革，基于WebGIS的地下管线信息管理系统比桌面软件有很大优势。ARCGIS Server的应用给我们开辟了网络管理地下管线信息的有效途径。OpenGL的发展、ActiveX控件在网络编程中的普遍使用也为我们在网页上实现管线三维提供了可能[6]。
1 3DGIS的发展
GIS技术以及三维信息获取技术的发展，使得3DGIS研究成为当今研究一个热点[7]。3DGIS是基于三维空间坐标的研究，需要对三维对象及其相关信息进行建模、表示、管理、操作、分析和决策[8]。但由于三维空间数据量大、三维空间具有复杂的空间拓扑关系，且二维平面显示三维空间数据具有一定的局限性等问题，研究热点主要集中在三维空间数据模型、虚拟现实技术和可视化技术的研究上[2]。
三维空间数据模型研究三维空间实体及其相互关系，研究其描述方法、三维数字景观模型构建、球面空间数据模型等，为发展三维地理信息系统和应用提供思路和方法[3]。
虚拟现实是采用以计算机技术为核心的现代高新技术，生成一种逼真的视、听触觉为一体的迷你交互环境，用户通过某种设备与虚拟环境中对象交互作用、相互影响，产生体验[9]。
三维可视化是将抽象符号转化为几何图形的计算方法，以便研究者能够观察其模拟和计算的过程和结果，其基本思想是由三维空间到二维平面的变换。3DGIS的可视化主要是对地形（如数字高程模型）和数字城市的三维图形的显示技术[4]。
2 WebGIS的发展
WebGIS是一种利用Intranet/Internet技术、采用Http协议、在Intranet/Internet环境下实现对地理信息的分布式获取、显示、存储、处理、查询分析和输出的地理信息系统，是现代GIS的发展方向[9]。
第二代互联网(NGI)来源于高性能计算和通信倡议，集中力量要解决的问题是提高网上信息传输速率，预计将高达650兆比特，是目前因特网主干网传输速率的十几倍，能够更好地管理网上的信息流，避免网上阻塞现象[10]，WebGIS利用网络进行数据信息传输的速度也将大大提高，也会更好地推动WebGIS的发展和应用[5]。
3 管线管理系统的发展
国外地下管线管理系统的研究与应用方面起步早、经验丰富。美国洛杉矶的一个污水管道检修项目中，市政工程局通过闭路电视来探测管线主干排污管，利用ARC/INFO软件并结合管道系统数据库来确定最有可能损坏的管道，根据软件分析结果制定管道检修计划[6]。新加坡利用GIS技术建立了地下管网管理系统，能够提供电力设施部门所需的电线追踪及其它分析功能。美国、加拿大等发达国家的石油公司也都建立了石油管道管理系统[11]。
我国城市地下管线的管理和研究工作总体还相当落后，但国家信息化建设正在逐步深入，数字化、智能化城市正在建设，城市管线管理必将走向数字化、网络化、三维化。各城市管线管理系统的建立过程中，均对信息系统的建立模式、功能模块等相关内容进行了多方面的设计和研究[12]，基于GIS的管线管理系统开发技术已日臻成熟。
4 存在不足和发展趋势
城市地下管线管理系统在平面图形管线管理技术方面已比较成熟，功能较完善，但在地下管线的网络化建设以及三维立体化方面的研究还有不足，技术发展相对滞后。
４.１ WebGIS功能实现的不足
很多网络版地下管线信息管理系统，实现了管线基础地理数据的显示、管线的查询统计等简单的功能，但对于GIS分析功能及城市规划中的某些应用还没有实现，如管线分层管理、距离丈量、断面分析，管线净距分析、管线爆管分析、覆土深度、拆迁范围分析等。
４.２ 网络上管线三维显示的不足
目前很多地下管线管理系统，实现了C/S模式下的管线三维场景演示或实现了管线信息的简单网络显示，能够在网络环境下实现管线三维的研究还较少，如何在OpenGL中实现管线、地形的三维显示，以及在三维环境中实现信息查询、漫游等功能，并将实现的三维功能搬到网络系统是本课题需要解决的问题。
现今许多管线管理系统虽然已经在二维管线管理方面做得非常完善，但在网络及三维技术飞速发展的今天，仍然无法满足城市规划对管线网络管理及管线三维直观显示的需求。构建基于WebGIS的三维管线管理信息系统是对GIS行业的一个挑战，也是管线管理发展的一个机遇。WebGIS及三维管线管理的实现和应用将是未来城市管线管理系统的研究方向。
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参考文献
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［责任编辑：曹明明］