三维地下空间信息系统应用综述

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　　摘要：探讨三维空间信息系统在城市规划以及国民经济建设中的应用。
　　关键词：三维空间；数字地下
　　
　　Abstract: this paper studies in 3d space information system of city planning and the application of national economic construction.
　　Keywords: 3d space; Digital underground
　　
　　随着我国地铁、地下管线、岩土工程、地质灾害防治等工程建没的不断加快，大量的空间信息数据需要管理，因此迫切需要建立地下空间信息管理系统。目前，大多数单位通过二维地下空间信息系统进行地下空间数据的管理、分析。但是随着地下空间应用的不断深入，二维地下空间系统法表达三维实休的空间形态与实体间的三维空间拓扑关系，难以取得令人满意的效果，因而，二维系统在地下空间应用的不足日益凸显。
　　“三维数字地下”三维地下空间信息系统在虚拟现实技术与三维地质建模等技术文持下，对地质体、地下管网等、地下构筑物实现可视化展示，并对地质勘察、设计、施工及城市规划、管理中各种地下空间地理分布信息进行数据采集、存储、管理和分析，能够对庞杂的工程资料进行综合动态管理。提高数据可视化程度，允分挖掘地质信息的价值，为建筑、城市规划及岩土工程勘察等相关领域提供有力的决策依据，因此，三维地下空间信息系统具有广阔的应用前景。
　　
　　一、三维地下空间信息系统市场发展空间巨大
　　1)地下空间开发迅成为城市发展趋势，必然带动地下空间信息产业发展，市场规模将超千亿元
　　根据北京交通委的规划，北京地区将在2015年完成轨道交通建设19条，最终达到营运里程561公里，其中静态投资将达到2000亿元。除北京外，目前我国还有32 城市正规划建设地铁，已有28个城市获得批复。按照现有规划，今年我国将建成地铁480公里，2020 年总里程将达6100 公里。2010至2015年地铁建设投资规划额将达11568亿元。在高达1万亿元地铁建设投资中，地下交通设施信息管理的投资将占到总投资的5%-10%，市场规模将达到500 一1000亿元。
　　2)地下空间信息是空间信息产业发展的一个增长极，预计将由现在的不到5％提高到整个空间信息产业市场的30 ％以上
　　目前，空间信息系统主要集中在地表范围的数据表达及管理，其占空间信息系统应用市场份额的95%以上。由于我国地下空间信息数据管理起步晚、底子薄，地下空间信息数据管理占空间信息系统应用市场份额的不到5％。但是，随着我国城市化发展进程的不断推迸，地下空间信息数据的应用范围越来越广泛，市场空间越来越大，特别是在地下交通设施管理、地下管线信息管理与系统建设等方面。将带动地下空间信息系统的飞速发展，未来地下空间信息系统将占到空间信息产业市场份额的30%以上，“三维数字地下”成为带动空间信息产业发展的一个增长极。
　　
　　二、三维地下空间信息系统的应用领域
　　1) 城市地下空间规划
　　城市地下空间作为一个新兴的国土资源，对提高土地利用率、降低中心城市密度、疏导交通、扩充基础设施容量、增加城市绿地、保持历史文化景观、减少环境污染和改善城市生态起到不可忽视的作用。三维地下空间信息系统可用于地下空间基础资料的管理，便于了解和掌握城市地下空间开发利用的现状和发展条件；确定地下空间开发容量，控制城布地下空间的发展规模；确定城市地下空间歼发的功能，进行空间布局，综合确定平面和竖向规划；确定地下空间的交通组织形式，安排各类工程配套设施，为各项工程设计提供依据。
　　2)地下管线规划设计与应急管理
　　“三维数字地下”具有强大的信息服务和管理功能，因此可广泛地应用于管线的规划、设计、调度和施工等方向。通过建立管线拓扑关系模型，可以建立供水分折、流量分析、关闸分析、爆管分析以及管网空间布置的合理规划等。
　　三维地下空间信息系统可为施工建设提供准确而直观的各种资料，从而减少因地下管网信息不明或不准确而造成的各种损失，如市政工程施工中掘断光缆、凿穿煤气管线等重火事故的发生。有利于紧急事故的处理。
　　
　　三、三维地下空间信息系统未来发展趋势
　　三维地下空间信息系统未来发展趋势主要体现在以下两点：
　　1)地上地下对象一体化表达
　　目前大多数三维空间信息软件使用切换空间的方法分别表达地上与地下空间，难以实现地上地下对象一体化表达，无法在地上与地下间自由移动，实现两个空间一体化浏览与控制。在三维空间信息系统中，地下镜头模式需要更多的自由度，并且地下镜头对具体的鼠标操作难度加大，镜头处于地表以上时当我们拖动窗口时可以以地表作为参照，即可以对地表进行碰撞检测，但当镜头在地表以下时我们往往不能以地表作为碰撞检测的依据。因此如何克服了以上困难，实现了地上地下镜头的一体化表达，实现地上地下镜头之间进行无缝的切换，将是未来“三维数字地下”，三维地下空间信息技术研究的热点。
　　2)地下管线动态数据展示与管理
　　目前，三维管线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，三维可视化技术的运用、及系统功能设计等方面。管线信息系统所包含的对象往往也具有时间属性。例如输变电管线和给水管线，用电和用水高峰会随着时间的推移而变化。研究这些管线的时间属性变化规律，可以改善供水、供电的运行机制、提高系统预警能力，为社会带来巨大的经济效益。但目前大多数管线信息系统都不能很好的支持管线对象和事件在时间维的处理。因此，如何设计并运用三维管线信息系统来描述、处理管线对象的时间属性是一个重要研究领域。
　　
　　作者简介：
　　第一作者：石雅文(1960年1月)，男，沈阳，高级工程师（副总工程师），沈阳市沈北新区中央路65号。
　　第二作者：黄鸣(1959年12月)，男，沈阳，高级工程师（副总工程师），沈阳市沈北新区中央路65号。

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