摘 要
随着城市化进程的加速，地下管网作为城市基础设施的重要组成部分，其复杂性和管理难度日益增加，传统二维管理模式已难以满足现代城市管理的需求。为此，本研究以三维地理信息系统（3D GIS）为核心技术手段，探索其在城市地下管网管理中的应用潜力。研究旨在通过构建高精度、可视化的三维地下管网模型，实现对管网数据的高效存储、查询与分析，从而提升城市地下空间资源的管理水平。研究采用多源数据融合技术，结合遥感影像、激光扫描点云和实地测量数据，建立了包含供水、排水、电力、通信等多类型管网的三维综合数据库，并开发了基于WebGL的在线可视化平台。实验结果表明，该系统能够显著提高管网信息的空间表达能力，增强多部门协同管理效率，同时为应急决策提供直观的技术支持。本研究的主要创新点在于将动态更新机制引入三维模型，实现了管网数据的实时同步与历史追溯功能，为智慧城市建设提供了新的技术路径。此外，研究还提出了适用于复杂地下环境的数据压缩算法，有效降低了系统运行的计算负担。总体而言，本研究不仅验证了三维地理信息系统在地下管网管理中的可行性，还为相关领域的进一步发展奠定了理论与实践基础。
关键词：三维地理信息系统；地下管网管理；多源数据融合
ABSTRACT
With the acceleration of urbanization, underground pipelines, as a critical component of urban infrastructure, have become increasingly complex and challenging to manage, making traditional two-dimensional management approaches insufficient for modern urban needs. This study explores the application potential of three-dimensional geographic information systems (3D GIS) in urban underground pipeline management, focusing on constructing high-precision, visualized 3D models of underground pipelines to enhance the efficiency of data storage, querying, and analysis. By employing multi-source data fusion techniques that integrate remote sensing images, LiDAR point clouds, and field measurement data, a comprehensive 3D database encompassing various types of pipelines, such as water supply, drainage, electricity, and communication, was established. Additionally, an online visualization platform based on WebGL was developed. Experimental results indicate that this system significantly improves the spatial representation of pipeline information, enhances inter-departmental collaborative management efficiency, and provides intuitive technical support for emergency decision-making. A key innovation of this study lies in incorporating a dynamic updating mechanism into the 3D model, enabling real-time synchronization and historical tracing of pipeline data, thus offering a new technological pathway for smart city construction. Furthermore, a data compression algorithm suitable for complex underground environments was proposed, effectively reducing the computational burden during system operation. Overall, this research not only verifies the feasibility of 3D GIS in underground pipeline management but also lays a theoretical and practical foundation for further development in related fields.
Keywords: Three-Dimensional Geographic Information System; Underground Pipeline Management; Multi-Source Data Fusion
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 城市地下管网管理的研究背景 1
1.2 三维地理信息系统应用的意义 1
1.3 国内外研究现状分析 1
1.4 本文研究方法与技术路线 2
第2章 三维地理信息系统的理论基础 3
2.1 地理信息系统的基本概念 3
2.2 三维GIS的核心技术特点 3
2.3 数据建模与空间分析方法 4
2.4 地下管网数据的采集与处理 4
2.5 理论框架在实际中的适配性 5
第3章 城市地下管网管理的需求分析 6
3.1 地下管网管理的主要挑战 6
3.2 管网数据管理的关键需求 6
3.3 三维可视化技术的应用场景 7
3.4 空间查询与分析功能的设计 7
3.5 用户交互与决策支持的需求 8
第4章 三维GIS在地下管网管理中的实践应用 9
4.1 系统架构设计与实现 9
4.2 地下管网三维模型的构建 9
4.3 数据集成与动态更新机制 10
4.4 案例分析与效果评估 10
4.5 应用中存在的问题与优化方向 11
结论 12
参考文献 13
致 谢 14
