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摘要：地球是一个空间结构，人们也是生活在一个空间之中，在过去，人们是通过创建二维GIS来对客观世界进行抽象和简化，现今三维GIS的运用，为人们展示了更加真实的生存空间。本文以城市三维管网信息系统为例，对三维GIS的特征、设计及开发作进一步的阐述。
关键词：城市；三维管网；地理信息系统；设计；开发
一、城市三维管网地理信息系统的特征
三维地理信息系统是可以对空间对象进行三维描述的一个地理信息系统，并且能够实现可视化，对地理数据进行收集和分析，同时对巨量的数据进行管理，把收集到的信息，通过三维的模式展现出来，更加的形象与具体。
在城市的基础设施中，地下管网是其重要的一部分，作用是进行信息的传递、能源的传送等，对人们的生活以及工作有着极大的影响。三维GIS具有以下的几个特征：第一，管理的范围广阔，有着庞大的数据系统；第二，动态交互的模式并且可视化；第三，地理位置能通过图片进行3D展示；第四，能够对三维空间的相关数据和图片进行解析。管理人员能够在短时间内了解城市网管信息的变更，根据相应的变化，可对其进行分析判断，从而做出科学的决策，确保整个城市管网能够正常运作。当前，虽然三维GIS的功能多样，但是有着以下的不足：第一，搜索以及分析的功能不够强大，通过三维分析地理位置的功能较弱，爆管状况的分析有待进一步的提升；第二，数据库的结构分布缺乏科学性，对于GIS所涉及到的相关要素，如地址、三维表面等缺乏科学合理的描述，便捷性较差；第三，城市管网主要的分布形态为环状，但3D GIS城市管网解析板块不能适用环状管网，很多系统只能通过选用GIS平台供给的树状管网分析接口来解决问题。
二、三维管网GIS的系统设计
以城乡3D空间的网管地理信息系统为基础，增添相关的重要信息创建城市三维地理信息系统，一般会添加时间维度以及所在地区的经济状况等相关的要素，构建时间、空间以及经济信息相互结合的庞大的城市信息系统。在经济比较发达的城市中，三维GIS一般会选用多层技术结合的结构，系统的建设结构一般由五个层面组成，分别是数据的获得与生产层面、网络层面、数据层面、服务层面、运用层面。另外，还配备了两种机制，分别为保障机制与安全机制。
1.数据的获得以及生产层面
传统获取3D数据的方法主要是利用已有gis数据、纸质地图和CAD提供的二维平面数据在高程值的辅助下获得。现在一般选用摄影测量法获得相关数据，或者在已经获得的地理信息及相关资料的基础上，采用激光扫描技术，收集更多的3D数据，创建全方位多尺度的动态3D模型。
2.网络层面
由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，gis系统的运行一般是以B/S构架为基础，其职能是沟通应用程序、数据资源、应用程序与数据资源三者之间的联系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于构建在开放式的网络体系当中，为确保数据的安全性，网络层面需要提高网络的安全性，才能为3D数字地图系统的信息传输以及共享创建高安全性以及高效率的传输通道。
3.数据层面
数据层面的职能是对巨量的DEM数据、DOM数据、各种比例尺的地形图等基础数据进行存储，并对存储的信息进行相应的管理与更新，为整个区域提供相应的数据支撑，并能通过多种形式及时准确的输出3D场景的相关数据。另外，在有网络信号的环境下，可供多用户同时进行访问，还能够实现3D可视化的操作。
4.服务层面
服务层面的职能是提供功能目录、影像分析、属性查询、3D数据浏览以及元数据编辑等方面的服务。服务层面是对数据层面的信息进行提取，然后反应到应用层面，是数据层面和应用层面的数据输送通道，既可保证数据层面和应用层面的独立性，又可提高整个平台的可扩张性。
5.应用层面
应用层面位于系统结构的最顶层，其主要有两个职能：一方面是对用户的请求进行收集，并分析相关任务，对于服务层面能够完成的任务，将其传送到服务层面，服务层面无法完成的，由应用层面做进一步处理；另一方面是对服务层面提供的信息进行收集，然后通过图形、数字或文字的形式反馈给用户。
6.保障机制
在系统建设的整个过程中，保障系统是必不可少的，其为系统的建设提供了基础，保证系统的运行更加规范，促使其能够良性运行。保障机制的职能是对于系统的各个流程进行相应的管理，对各种数据、功能等进行规范化和标准化。
7.安全机制
3D管网信息系统由硬件和软件共同组成，硬件包括巨量的数据储存器、处理器、通讯设备等，系统运行的过程中会收集很多重要的数据，安全机制能够为其提供安全保障，确保整个系统运行的安全性。
三、三维管网GIS的主要功能开发
（一）二、三维联动
2D图层数据以及3D场景数据在空间中的同步联动，是通过在相关事件中选用中间点坐标来实现的。二、三维同步联动主要有两种形式，一种是从2D到3D联动，另一种是从3D到2D的联动。2D到3D的联动是先用Envelope接口来取得2D窗体的中间点坐标值，并赋予ICam_era接口的Target属性作为目标点位置，最后对观察点的位置进行设置。
（二）管线剖面分析
通过管线剖面分析，能够描绘出相对应管线的横剖面与纵剖面，横剖面与管线相互垂直，能够清晰观察相邻管线的位置关系、掩埋的深度等信息；纵剖面是沿着管线方向观察，能够清晰的掌握管线的方向、坡度及埋深。以横剖面为例，先记录用户画线形成的剖面线，利用ISpatialFilter接口定义空间分析方式为相交，然后使用IQueryFilter接口获取与所绘剖面线相交管线的属性数据，用空间搜索方式遍历各个管线图层，获取与横剖面线相交的所有管线并储存于对应的接口对象中，最后生成剖面。
（三）3D地形分析
3D地形分析主要有坡度分析、坡向分析及剖面分析等功能，为管网管理工作提供相应的地形信息。先利用IRasterDataset接口获取DEM数据，然后调用ISurfaceOp接口的相关函数计算坡度、坡向，最后依据该函数的参数将坡度图存储到指定工作空间。
四、总结：
随着我国经济的快速发展，对三维管网GIS的功能进一步的开发，会使城市三维管网GIS的应用更加成熟，有助于提高城市管理水平，优化城市的资源配置，提高经济效益。
参考文献：
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论文作者:梁玉峰
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/3
标签：数据论文; 层面论文; 管网论文; 剖面论文; 管线论文; 城市论文; 系统论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;