周海洋
内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特市010020
摘要：二维管线图纸问题总体体现在不能清楚地显示地下管线、地下工程设施及地上建筑物之间的空间关系，特别是对于管网系统的管线交叉位置的可视化。随着施工安全要求的提高，这些问题已经日益突出，这就要求对管线物探资料的可视化处理采用更加直观、精确的方法。GIS技术出现在一定程度上可以解决这一问题，GIS是融合计算机图形和数据库于一体，保存和处理空间对象的一项技术。运用GIS可以实现管线二维平面视图到三维立体视图的转变，可清楚地显示管线的空间位置关系以及管线交叉位置的层次关系。
关键词：BIM技术；地下管线；三维可视化；应用
1管线管理现状
目前管线管理现状主要存在以下问题和不足：1）管理二维化：展示不直观、养护困难；2）数据共享难：数据无标准，格式多样化、资源产权部门化，共享程度低，易形成信息孤岛；3）应用程度低：系统应用浮于表面，不能为城市管线的规划、施工和运行管理提供完整的信息服务，投资回报率低；4）现势性差：系统数据更新慢，现势性得不到保证，难以支撑应急事故。
2三维地下可视化智能信息系统分析
2.1系统总体框架
该市三维地下管网信息管理系统的总体结构为分层式结构，其数据层为地上建筑物模型、地下管网模型库、管线专题数据以及基础地理信息数据，三维可视化和空间分析的开发平台为ARCGIS。通过对该市地下管线管理的发展趋势以及地下管网的应用需求进行综合考虑，并有效结合三维地理信息系统开发平台，采用B/S和C/S混合的体系结构进行三维地下管网管理系统的开发，城市三维地下管线可视化信息系统可以在保持扩展性和灵活性的前提下，集成不同部门业务应用系统与平台服务，实现地下管线数据的可视化、管理、应用以及共享，从而满足共享平台建设需求，促进城市地下管线管理水平的提高。
2.2数据资料整理
在可视化建模之前需要对所拥有的数据资料进行分析整理。目前常用的地下管线资料大致分为三类，分别是纸图、电子文档资料以及数据库。对这些数据整理主要是为了把不同的资料数据信息尽可能多地整理到一个文档中，实现资料的融合，导入到Revit系列软件来达到方便建模的目的。对于不同的资料种类处理的方法也不相同，资料中的纸图文件需要扫描成图片格式文件，在AutoCAD软件或其他相关软件中进行数字化重新建图。对于电子文档资料（如GIS的遥感信息资料的Shape格式等），在AutoCAD软件中可能不支持其格式，需要进行格式转换，可以利用FME实现其GIS数据到CAD数据的转换。对于数据库的资料，可以直接对其进行提取利用。最后把所有的资料转换为AutoCAD上能够简单应用的数据资料格式，绘制成新的CAD文档，整理好的CAD文档应该包含资料中尽可能多的数据信息。绘制好的CAD图储存为DWG格式，可以直接导入Revit软件中，无需进行格式转换，能够作为底图在Revit中对管网系统及相关的地物和设施建模。
2.3地下管网建模
Revit系列软件中的RevitMEP软件是面向机电管道（MEP）工程师的建筑信息模型（BIM）的解决方案，可用于地下管道的三维建模。地下管线建模主要包含管线节点、管线段的具体位置和属性信息，本文采用的建模方法是由管线节点控制管线段，首先确定管线节点，管线节点的位置为相邻管线段的起点和终点，管线段一般为直线，所以，先对管线节点建模，再对管线段进行建模。因此本文的管道三维建模主要分为两部分来建立：管线节点和管线段。
建模首先是将前期资料整理得到的CAD文档作为底图载入Revit软件中，作为底图的CAD文档中包含了管点和管线的平面位置信息，管线节点的平面位置可在CAD文档中显示出来。高程的确定是以地面高度为0标高，可以利用现有的管点高程资料确定其在三维空间的具体位置，再在Revit系列软件中做出其管线节点模型。对相邻的管点进行建模后，开始对该管线段进行建模，管线段主要是由管线节点确定位置，管线段的相邻的管线节点确定，管线可直接确定出来，用管道模型直接连接两个管点。管线段建模的信息量包含较大，管线段的建模时Revit提供可以满足其要求属性框，可以在管线的属性框中设定相应的探测属性数据（管径、管线类别和权属单位等），加载到三维模型中。属性信息可以在Revit中的工程明细表导出，并且实现工程量计算和计价，应用在整个工程的全周期的管理中。
在管线建模过程中可能会遇到很多需要建立的模型找不到合适的系统族来替代，需要创建新族来完成。首先是在管线节点的建模中，有些管线节点类型如窨井，雨水篦子等，这些模型在三维管网系统中出现频繁，却没有合适的族来建模，所以在建模时，为了节约时间，可先对其创建族，再导入项目中进行建模，在对这些模型进行创建的时候，必须要用到Revit的体量，在仔细研究所建模型的具体大小和属性关系后，运用Revit的新建族的工具进行建族，由此可创建新的三维模型族。另外在管段的建模中，有很多多孔的管道也找不到满足要求的族，如果用每根管线慢慢拼凑在一起，既耽误了时间，可能出现一些失误，也可以利用外部进行建族再导入项目中的原则较好地解决这个问题，达到快速建模的目的。
根据材质和用途不同城市地下管线的类型很复杂，管线节点和管线段的建模顺序按管线的类型来确定的。管线建模的顺序按给水、排水（雨水和污水），燃气（煤气、天然气、液化石油气）、电信、电力、热气、其他管道来完成。依次建完各种类型管线模型后，对于错综复杂管线模型，可以利用Revit系统软件的检测功能，对管线模型进行自动检测碰撞，对有碰撞的管线进行检查和适当调整，可以完美解决管线交叉地方的层次不清问题，避免建模过程中产生失误。
2.4地上地物和地下其他设施建模
单独的管网模型，由于其缺少参照物，在实际生产中并不能得到较好的应用。所以，对于三维管网建模的研究一般要和地上地物及地下设施模型相结合，这就需要对管网周围的地上建筑和设施进行建模。对于地上地物和相关的设施建模，主要采用以地面为起点，地面上的建筑物是从下到上的顺序，地面以下的设施是从上到下的顺序。在前期资料整理中，CAD文档制作包含了这些地物的位置信息，但是要建立完整形状和结构，需要结合其他资料。地上地物建模，首先和管道建模一样，利用CAD文档可以找到管网周围的地物的位置，以地面高度为标高0，结合Google卫星遥感资料确定其形状，开始建模。地下工程设施的建模也先由CAD文档确定其位置，但其结构主要是由设计图纸提供，来进行建模。建模时候有很多结构复杂且频繁出现的模型，在软件的自身族库不能满足其建模的需求情况下同样可采用外部建族导入的方法来解决。
2.5模型分块和拼接
在管道可视化的项目工程时常会遇到项目工作量很大的情况，单独建模可能会出现软件反映慢，花费时间长等问题，解决的方案一般采用的是将建模的项目分为几块，同时分开建模，然后拼接的方法。一般是管网单独做一个模块，地上建筑物作为模块，其他设施作为一个模块（项目很大，还可以细分）。几大模块做完后，需要对三块模型进行拼接，使其成为一个完整的整体。拼接运用的方法主要是在Revit中以组的形式把其他模型载入到管网三维模型的项目中，以制作的CAD文档和地面标高0来进行定位拼接，拼接必须把每一块模型中的CAD底图文档完全对齐，地面标高对齐，这样在拼接的过程中就不会发生错位现象。以组的形式进行拼接的模型，也可以方便后期模型的修改。拼接完成后，整个三维可视化模型基本完成，可以对其做后期的可视化分析。
结论
总而言之，地下管线信息管理系统对城市规划建设、管线维护运营、保障城市的正常生产生活发挥着重要作用。自2004年起，市政部门也把建设可直观表达地下管网的布设、管线之间空间位置关系和拓扑关系的三维可视化管理系统作为城市信息化建设的重点。所以建设三维地下管线可视化信息系统，对于城市化建设及发展有着重大意义，理应得到重视与关注。
参考文献
[1]张建平.三维地下管线可视化信息系统研究[J].智能建筑与智慧城市，2017（9）：54-56.
[2]许梦媛，刘宜猛，刘勤，等.基于NewMap的三维地下管线系统的设计与实现[J].地理信息世界，2016，23（5）：95-99.