基于RTK定位的室外压力管道三维可视化系统研究

作     者：武江瑞 

作者单位：湖州师范学院 

学位级别：硕士

导师姓名：成新民

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 081403[工学-市政工程] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：室外压力管道 RTK定位 管道建模 三维可视化系统 

摘      要：室外压力管道是现代化城市基础设施建设发展中的重要环节,由于多种管道检测方式并存,大多数系统并不包含统一的管道地理信息数据库。目前存在的管网三维可视化系统多为基于模型库插件或GIS系统二次开发,用户使用过程中需要加载第三方插件,形成的管网模型耦合性较差,衔接程度较低,且系统不具有跨平台性。当前湖州市室外压力管道管理方式仍为传统的手工绘图管理,若实现管道三维可视化系统管理,对于管道工程应用管理具有重大意义。因此,本文以湖州市部分管道为例,利用RTK系统对室外压力管道数据进行采集,入库进行统一化处理,构建管网拓扑结构。利用数学类方法构建管线的三维模型,衔接精度较高,实现了建模自动化。基于三维可视化技术设计实现了浏览器端的室外压力管道三维可视化系统,具有免插件性和跨平台性,实现了室外压力管道的三维化管理。主要工作内容如下:（1）采用RTK系统获取室外压力管道三维数据,利用高斯投影原理将经纬度坐标转换为平面直角坐标,求四参数将平面直角坐标转换为真实的平面坐标,结合高程数据获得室外压力管线的三维数据,为系统提供数据支撑。（2）对管线进行简化,系统中只包含管段和管点,针对直管段和不同的管点提出了以下几种建模方法。包括:求解起始点和终点拟合圆的坐标完成了直管段的建模;通过求出弯管中心线,结合中心线拟合点构建截面圆,并将截面圆依次对应点相连实现了弯管建模;在变径点处采用圆台衔接实现;采用直管段正交形成的椭圆将四通点分为四条管段,求出两个正交椭圆的坐标值,并参考圆截面方向完成管段绘制,从而完成四通点和三通点建模。（3）实现了室外压力管道三维可视化系统。基于Web GL及Three.js三维可视化技术,通过浏览器端对管网三维模型JSON数据格式解析,用户在浏览器端可以加载管线三维模型,操作管线旋转、平移、缩放和管线三维数据提取,满足了用户交互需求。同时实现了管网三维化管理,对基础数据、管道属性、所属单位、管道日志信息和系统用户进行管理,形成三维化管网管理模式。综上所述,基于RTK定位采集的室外压力管道三维数据,结合数学类方法绘制的三维管线模型,可以解决模型衔接不光滑问题。同时基于B/S架构实现室外压力管道的三维可视化系统,为管道管理用户提供了便利,可以准确高效的对室外压力管道进行分析。