基于二三维的管道可视化展示平台研究

刘伟 赵淑媛 毛爱芹

摘要：近年来，管道可视化管理方式日趋流行，从影像到空间数据，从二维到三维的展示方式都在管道上得到了良好应用，但是缺乏综合系统的可视化的应用案例。本文阐述了一种基于二三维的管道可视化展示平台，借助地理信息系统、卫星影像、倾斜摄影、APDM二维建模、Unity3D建模等多源空间数据及多媒体信息进行某管道全生命周期的可视化管理，为管道日常巡检、应急资源支持、高后果区及风险识别等工作提供及时有效的数据支撑，确保了管道安全平稳高效运行。展望未来，基于全三维的数字孪生体的构建及应用技术正在发展，这也是管道从数字管道、透明管道迈向智能管道的基础。

关键词：二三维;数字化;可视化展示

1.引言

管道可视化管理方式日趋流行，从影像到空间数据，从二维到三维的可视化展示方式都在管道上得到了良好应用，但是应用方式相对单一零散，目前大多数管理方式都是以APDM二维建模为主缺乏综合系统的应用。

2.方案设计

总体架构基于完整性数据数据库与地理信息技术，建立基于二三维、全景影像、影视宣传片等多种技术手段，以不同角度、全方位对某管道进行可视化展示，包括建设期的建设过程及周边环境，运营期的重点地段的实景三维及场站的三维模型，最终将这些信息在可视化展示平台进行展示，满足公司业务部门对管线可视化管理的需要，总体架构如下图所示：

3.方案实现

3.1.开发基于二三维的管道可视化展示系统

根据总体架构，首先开发基于二三维的管道可视化展示系统。用户交互主要从二维管道展示、三维展示、影像展示、管道運行数据展示等四个方面，用户交互以通过不同的技术手段，从不用的角度为用户提供对管道设施的展示效果，功能结构如下图：

3.2.管道建设期宣传片拍摄

管道为山地管道，沿线经过喀斯特地貌，最大落差超过500米。采用无人机等多种视频拍摄方式记录了管道建设过程，尤其是高落差等重点地段的建设过程，确保管道建设质量的同时，为后续管道安全管理也积累了原始素材。

3.3.管道基础数据二维建模

管道中心线、设备设施、周边环境等基础数据采用统一、标准、开放的APDM数据模型，APDM数据模型有利于数据的共享交换，也有利于数据的维护、更新和存储。为此，本管道所涉及的采集内容、标准及要求均基于APDM数据模型，最终录入到该可视化平台的数据库当中。

3.4.特殊区段实景三维建模

通过无人机+五镜头获取测区的高分辨率航空影像，野外实测一定数量的地面控制点进行空中三角测量获取航空影像精确外方位元素，建立立体模型，利用影像匹配技术生成数字表面模型，对航空影像进行微分纠正和映射纹理，生成真三维模型。

3.5.站场阀室手工三维建模

本次项目需要建立4座站场三维模型和9座阀室三维模型，采用Unity3D人工建模技术，建模范围见下表：

Unity3D模型展示具有良好的场景模拟能力，能够非常形象直观地反映管道、设备、建构筑物、场地、地形等的实际大小、位置、相互关系，再进一步叠加要表达的主题信息后，使用户可以任意选择视角或漫游，迅速了解场站和管道的情况。

4.总结展望

本文阐述了一种基于二三维的管道可视化展示平台进行某管道全生命周期的可视化管理，为管道日常巡检、应急资源支持、高后果区及风险识别等工作提供及时有效的数据支撑，确保了管道安全平稳高效运行[1]。基于全三维的轻量化的数字孪生体的构建及应用技术正在发展，需建设与物理管网相对应的虚拟管网，实现管道生产管理业务的标准化、流程化、自动化，最终满足智慧管道的建设需求[2]。

参考文献：

[1] 税碧垣.智慧管网的基本概念与总体建设思路[J].油气储运，2020，39（12）：1321-1330.

[2] 熊明，古丽，吴志锋，邓勇，李双琴，邹妍，等.在役油气管道数字孪生体的构建及应用[J].油气储运，2019，38（5）：503-509.、