基于二三維的管道可視化展示平臺研究

劉偉 趙淑媛 毛愛芹

摘要：近年來，管道可視化管理方式日趨流行，從影像到空間數據，從二維到三維的展示方式都在管道上得到了良好應用，但是缺乏綜合系統的可視化的應用案例。本文闡述了一種基于二三維的管道可視化展示平臺，借助地理信息系統、衛星影像、傾斜攝影、APDM二維建模、Unity3D建模等多源空間數據及多媒體信息進行某管道全生命周期的可視化管理，為管道日常巡檢、應急資源支持、高后果區及風險識別等工作提供及時有效的數據支撐，確保了管道安全平穩高效運行。展望未來，基于全三維的數字孿生體的構建及應用技術正在發展，這也是管道從數字管道、透明管道邁向智能管道的基礎。

關鍵詞：二三維;數字化;可視化展示

1.引言

管道可視化管理方式日趨流行，從影像到空間數據，從二維到三維的可視化展示方式都在管道上得到了良好應用，但是應用方式相對單一零散，目前大多數管理方式都是以APDM二維建模為主缺乏綜合系統的應用。

2.方案設計

總體架構基于完整性數據數據庫與地理信息技術，建立基于二三維、全景影像、影視宣傳片等多種技術手段，以不同角度、全方位對某管道進行可視化展示，包括建設期的建設過程及周邊環境，運營期的重點地段的實景三維及場站的三維模型，最終將這些信息在可視化展示平臺進行展示，滿足公司業務部門對管線可視化管理的需要，總體架構如下圖所示：

3.方案實現

3.1.開發基于二三維的管道可視化展示系統

根據總體架構，首先開發基于二三維的管道可視化展示系統。用戶交互主要從二維管道展示、三維展示、影像展示、管道運行數據展示等四個方面，用戶交互以通過不同的技術手段，從不用的角度為用戶提供對管道設施的展示效果，功能結構如下圖：

3.2.管道建設期宣傳片拍攝

管道為山地管道，沿線經過喀斯特地貌，最大落差超過500米。采用無人機等多種視頻拍攝方式記錄了管道建設過程，尤其是高落差等重點地段的建設過程，確保管道建設質量的同時，為后續管道安全管理也積累了原始素材。

3.3.管道基礎數據二維建模

管道中心線、設備設施、周邊環境等基礎數據采用統一、標準、開放的APDM數據模型，APDM數據模型有利于數據的共享交換，也有利于數據的維護、更新和存儲。為此，本管道所涉及的采集內容、標準及要求均基于APDM數據模型，最終錄入到該可視化平臺的數據庫當中。

3.4.特殊區段實景三維建模

通過無人機+五鏡頭獲取測區的高分辨率航空影像，野外實測一定數量的地面控制點進行空中三角測量獲取航空影像精確外方位元素，建立立體模型，利用影像匹配技術生成數字表面模型，對航空影像進行微分糾正和映射紋理，生成真三維模型。

3.5.站場閥室手工三維建模

本次項目需要建立4座站場三維模型和9座閥室三維模型，采用Unity3D人工建模技術，建模范圍見下表：

Unity3D模型展示具有良好的場景模擬能力，能夠非常形象直觀地反映管道、設備、建構筑物、場地、地形等的實際大小、位置、相互關系，再進一步疊加要表達的主題信息后，使用戶可以任意選擇視角或漫游，迅速了解場站和管道的情況。

4.總結展望

本文闡述了一種基于二三維的管道可視化展示平臺進行某管道全生命周期的可視化管理，為管道日常巡檢、應急資源支持、高后果區及風險識別等工作提供及時有效的數據支撐，確保了管道安全平穩高效運行[1]。基于全三維的輕量化的數字孿生體的構建及應用技術正在發展，需建設與物理管網相對應的虛擬管網，實現管道生產管理業務的標準化、流程化、自動化，最終滿足智慧管道的建設需求[2]。

參考文獻：

[1] 稅碧垣.智慧管網的基本概念與總體建設思路[J].油氣儲運，2020，39（12）：1321-1330.

[2] 熊明，古麗，吳志鋒，鄧勇，李雙琴，鄒妍，等.在役油氣管道數字孿生體的構建及應用[J].油氣儲運，2019，38（5）：503-509.、