2022年2022年管网数据模型 .pdf

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1、管网数据模型4.1 管网空间数据分类管网地图一般包括两类要素: 点状要素、线状要素。在二维空间中，它们分别对应两种图形元素，即管点、管线段，也被称为拓扑元素13。在管网数据模型中，物理网络中对象实体主要也是边线和结点两类要素。管线与结点分别代表物理网络中的设备及其连接关系。 管网的实体被抽象为要素类后是具有几何形状的并且可以通过网络图形来显示，所以这种网络被称为几何网络。 在一个几何网络中只能包含边线要素和结点要素。一个网络可以由多个要素类组成。而管线要素又是由若干的管段连接而成，因此管网数据要素具体的来说可以分为：管线、管段和管点三类。各管线要素概述5（1）管点要素： 管网中的管点要素包括点

2、状实体和三类特征点，即管径变化点、埋深变化点和管网交叉点。点状实体包括管线上的附属设施，例如，燃气管线中的点状实体有：涨缩器、排气(排水、排污 ) 装置、线凝水井、各种害井、阀门等。（2）管线段要素： 相邻管点间的管线段， 它们反映的是离散的点对象之间的连通关系一般以折线段对象来表达。（3）管线要素：是指属性相同管段连接线的近称。对于管线点的空间表达为具备坐标的不依比例的符号，独立存在于管线管理系统中；管段的空间表达为两个管点之间半依比例的线型符号。城市管网图中当略去其构造和管线承载的物质( 如水、 电、 气等) ， 仅仅考虑节点和管段的关系时，称为管网图。 在各类的管线管理系统中通常包括两部

3、分内容，管网的空间数据和属性数据，其空间数据是将管网图抽象为管段和节点两大要素，其属性数据包括构造属性 (长度、管径、材料，根数等 )、拓扑属性 (管点、管段的关系 )和专业属性(如燃气：压力、燃气负荷、流向等) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4.2 各管线要素间拓扑关系在管网中主要的拓扑关系是管点与管点之间、管点与管线段之间以及管线段与管线段之间。 例如，两综合站间的关系是管点与管点的关系，综合站与管线段的

4、位置是管点与管线段关系， 主干线和支线是管线段与管线段关系，因此管网中的拓扑关系主要包括以下几种情况14：(1) 相交关系：指管线段与管线段之间相交的关系。如图4-1 示：图 4-1 相交关系(2) 相离关系 : 指拓扑元素之间相互分离的关系。没有公共点的两条管线段之间就是相离的关系。如图4-2 所示：图 4-2 相离关系(3) 重合关系：指同类拓扑元素相重合的关系，如管点与管点相重合，管线段与管线段重合。(4) 相接关系 : 指同种管线类型的管线段与管点之间的关系。4.3 管网要素空间拓扑关系的判断管网中，拓扑关系对于空间处理、查询、分析和更新等具有重要的意义。如何应用拓扑关系， 如何设计相

5、关的算法， 准确、快捷地判定两要素之间的拓扑关名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 系，达到所要判定的详细程度， 必须判定管网要素间的拓扑关系。本次的论文研究可以说是在管网系统中各要素之间理论上正确的拓扑关系的基础上，所进行的与正确拓扑关系表达不符合的图形数据的纠错处理，因此如何正确的判断管网各要素间的拓扑关系对本次论文研究是很重要的。4.3.1 管点要素之间拓扑关系的判定由于管点为点目标，空间维数为O 。假设当 A

6、与 B 是同类型管线的管点时，如果 A与 B相交不为空，则 A与 B重合；如果 A与 B相交为空，则 A与 B相离。当 A与 B是不同类型管线的管点时，因为不同类型的管点不可以重合的，所以A与 B的拓扑关系只能是相离关系。判定方法为 : 当 A与 B是同类型管线的管点时，因为管点在地下是以三维空间形式存在，所以必须要考虑管点的高程坐标。 假设点目标 A(Xa， Ya， Za)与 B(Xb，Yb，Zb)，如果 Xa=Xb ，Ya=Yb并且 Za=Zb，则 A与 B重合，否则， A与 B相离。4.3.2 管点与管线要素之间拓扑关系的判定当管点与管线段是同种管线类型时，如果管点与管线段之间相交为空，

7、则拓扑关系为相离；当相交为点时，如果该管点为管线段的端点( 管线段的起点与终点)，则拓扑关系为相接 ( 如图 4-3 所示)。当管点与管线段是不同管线类型时，管点与管线段的拓扑关系只有相离两种关系。判断方法 : 首先将三维空间上的管点和管线段投影到水平面上，然后判断管点 A 到管线段两端点B 与 C的距离 d1、d2 来判断它们之间的关系，如果dl=0或 d2=0，当管点与管线段是同种管线类型时，则管点与管线段是相接关系，否则管点与管线段是相离的关系；当管点与管线段是不同管线类型时，如果d1=O或 d2=0，则管点与管线段的连接有误( 系统提示错误，要求纠正拓扑关系) ，否则管点与管线段是相离

8、的关系。图 4-3 同类型管点与管线段之间的拓扑关系名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4.3.3 管线段要素之间拓扑关系的判定因为管网是由管线段和管点组成的，因此管线段之间有相离、 相交两种拓扑关系。一般我们的管线都具有高程这一特点，因此在判。 管线段要素之间的拓扑关系时，要考虑管线段起点和终点的高程。判定的方法分为以下几个步骤：(1) 先将三维空间的管线投影到一个水平面上，即高程为零的平面上。如图4-4 所示：图

9、 4-4 三维空间管线投影到水平面(2) 判断投影到水平面上的管线段之间的拓扑关系，如果水平面上的管线段之间的拓扑关系是相离关系， 则在地下三维空间中管线段之间的拓扑关系一定是相离的关系； 如果水平面上的管线段之间的拓扑关系是相交关系，则需要通过步骤三来进一步的判断。(3) 当水平面上管线段之间的拓扑关系是相交时，则需要通过管线段的起始管点和终止管点的高程来进一步的判断。判断方法如图4-5(b) 所示假设点 5 与点 5之间距离为 d1，点 5与点 5”之间距离为 d2，如果 dl=d2 ，则 5 与 5”是重合于一个点，故管线段之间是相交的拓扑关系; 如果 dl 与 d2 不相等，则管线段之

10、间是相离的拓扑关系。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 图 4-5 三维空间上管线段之间的拓扑关系当然，在实际情况中，我们允许管网测量存在误差，因此在管网的拓扑关系判定过程中我们也要考虑到误差的存在。一般我们认为误差不超过管网中管径的最大值。4.4 本章小结本章主要介绍了管网的空间数据要素及各要素之间的拓扑关系，并着重介绍了管网要素空间拓扑关系的判定方法，包括管点之间的拓扑关系的判定方法、管点与管线段之间的拓扑关系的判定以及管线段与管线段之间的拓扑关系的判定方法。由于我们的管线一般是埋在地下，是以三维空间形式存在， 因此在判断拓扑关系时必须考虑管点高程。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -