CN104574505A - 一种三维管线自动连通建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维管线自动连通建模方法，包括：对原始管线矢量数据进行拓扑检查和属性检查，将原始管线矢量数据转换成标准化管线矢量数据；调用三维管线自动连通建模算法对所述标准化管线矢量数据进行自动化三维建模，生成相应的三维管线模型；将所述三维管线模型保存到三维管线空间数据库中。本发明建模方法可以实现管线的自动连通建模，模型结果统一存储，无需人工干预，大大提高了管线建模效率，降低了人力成本。

Description

一种三维管线自动连通建模方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种三维管线自动连通建模方法。

背景技术

当前，管线(石油管线、天然气管线、排水管网等)作为重要的城市基础设施，也是智慧城市的重要组成部分，因此对管线特别是管线的三维可视化研究具有十分重要的意义。由于管线的布局错综复杂，传统的二维管理模式很难对大量的管线信息进行有效的描述和表达，而管线三维模型能直观地描述管线的三维特征和管线间的空间关系，能真实反映管线的空间分布状况。

目前三维管线模型的创建方法主要分为两类：第一类是完全使用专业建模软件进行建模。使用专业建模软件(如3D MAX、SketchUp、Creator等)，输入矢量管线数据或者坐标数据，建模人员根据管线的实际效果，对管线进行相应的形状、长短、粗细、材质的设置，最后进行烘培渲染。建模完成后，为了能够永久保存，将建成的三维管线模型转换成可输出的模型格式(如3DS或者DirectX格式)，作为外部模型对象进行存储。这类方法优点是建模精度高，具有高仿真性，但是建模过程耗时耗力，数据量庞大，且效率低下。第二类是基于OpenGL等的管线实时三维建模。目前大部分的这类管线建模均基于OpenGL或者Direct3D实现，主要的思路是采用连续四边形逼近管线模型，并采用合适的方法解决弯管和多连通管线问题，由于管线模型采用分段构造连续四边形的方法拟合生成，其拟合逼真度的提高将使模型数据量增大降低显示速度；此外生成的模型也不能很好地进行永久保存。

3DGIS的发展使得GIS在三维空间数据模型、虚拟现实技术和可视化技术上得到了迅速的发展。许多三维GIS软件自身提供部分三维对象的创建功能，而对于较复杂的模型则需要通过二次开发获得。当前还没有三维GIS软件能够对管线进行自动建模，主要存在的问题表现在以下几个方面：

(1)工作量大。管线类型多样，且数量庞大，依靠传统的人工或者半自动建模方法耗时耗力，工作量巨大。

(2)管线建模算法复杂。不同的管线在建模时采用的算法或者数学模型不一，尤其对管线的连通处理不够，与现实差距太大。

(3)管线模型的管理复杂。传统的管线模型很难同时存储相关模型的附属信息，需要建立附表进行关联，存储与管理过于复杂。

(4)与3DGIS系统集成困难。传统方法构建的管线模型往往需要外部插件或者程序的支持才能与3DGIS系统进行集成，兼容性较差。

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种三维管线自动连通建模方法。本发明建模方法可以实现管线的自动连通建模，模型结果统一存储，无需人工干预，大大提高了管线建模效率，降低了人力成本。

发明内容

本发明提出了一种三维管线自动连通建模方法，包括以下步骤：

步骤a：对原始管线矢量数据进行拓扑检查和属性检查，将原始管线矢量数据转换成标准化管线矢量数据；

步骤b：调用三维管线自动连通建模算法对所述标准化管线矢量数据进行自动化三维建模，生成相应的三维管线模型；

步骤c：将所述三维管线模型保存到三维管线空间数据库中；

其中，所述步骤b中调用三维管线自动连通建模算法建立三维管线Multipatch模型包括如下步骤：

步骤b1：获取相互连通的管线的空间坐标、断面类型和断面参数，获得所述管线中每个结点的坐标以及和所述结点连通的分段线，构建结点—分段线模型；

步骤b2：在所述结点—分段线模型中，若一个结点只与一条分段线连接时，调用三维管线自动连通建模算法对该独立的管线进行独立建模，获得独立管线模型；

步骤b3：在所述结点—分段线模型中，若一个结点与至少两条分段线连接时，调用三维管线自动连通建模算法对该连通的管线进行连通建模，获得连通管线模型；

步骤b4：将所述独立管线模型和所述连通管线模型以三角面片或者三角片进行拼接，获得所述三维管线模型。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述的原始管线矢量数据是基于PolylineZ的几何类型为Z型线的Shapefile矢量文件。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述原始管线矢量数据中的属性字段包含管线断面类型以及断面参数；所述的属性检查是对所述属性字段进行检查，以确认管线断面类型和断面参数有效且不为空。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述拓扑检查是指对原始管线矢量数据进行连通性检查，以确认需要连通的管线具有共同的连通点。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述步骤b2对独立的管线进行独立建模包括如下步骤：

步骤b21：获取独立管线的断面类型，并根据所述断面类型初始化断面参数以及向量旋转角度；

步骤b22：根据所述断面参数对管线的断面进行等分点的确定，获得断面旋转角度；

步骤b23：根据起点断面的坐标和终点断面的坐标计算直线向量、法向量和旋转向量，利用所述旋转向量、直线向量的单位向量和旋转角度构建旋转矩阵；

步骤b24：将所述旋转向量按所述旋转矩阵旋转至每个等分点处，记录所述起点断面与所述终点断面之间等分点的坐标，获得起点断面点集和终点断面点集；

步骤b25：按顺序依次连接所述起点断面点集和所述终点断面点集，获得所述独立管线模型。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述管线的断面类型为圆形，断面参数为半径，其向量旋转角度为角度等分。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述管线的断面类型为半圆拱形，断面参数为半径，其向量旋转角度的上半部分角度等分，下半部分依次为45°、90°和45°。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述管线的断面类型为矩形，断面参数包括宽w和长l，其向量旋转角度分别为tan^-1w/l、π-2tan^-1w/l、2tan^-1w/l和tan^-1w/l。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述管线的断面类型为等腰梯形，断面参数提供上宽l₁、下宽l₂和高h，其向量旋转角度分别为：sin^-1l1/2r、π-sin^-1l2/2r-sin^-1l1/2r、2sin^-1l2/2r和sin^-1l1/2r。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述步骤b3中，若一个结点与两条分段线连接时，对连通的管线进行连通建模包括如下步骤：

步骤b301：对两条管线连通处的弯道进行平滑处理；

步骤b302：初始化所述弯道的最大宽度、夹角、法向量、旋转轴向量及其单位向量以及向量旋转角度，利用所述单位向量以及所述向量旋转角度构建向量旋转矩阵；

步骤b303：将夹角等分为至少两个独立的管线，将每一份独立的管线按所述向量旋转矩阵进行独立建模，分别获得各自的独立管线模型；

步骤b304：将所述独立管线模型的起点断面点集和终点断面点集按顺序连接，获得所述连通管线模型。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述步骤b3中，若一个结点与至少三条分段线连接时，对连通的管线进行连通建模包括如下步骤：

步骤b311：遵循椭圆方程对连通处的相交贯线的最大宽度、夹角、长半轴、短半轴和法向量进行初始化，利用所述最大宽度、夹角和法向量求得椭圆中心的旋转轴向量；

步骤b312：将椭圆进行等分后分段采集所述相交贯线的等分点，从而构建贯线点集；

步骤b313：利用所述旋转轴向量的单位向量和旋转角度构建旋转矩阵；

步骤b314：将所述等分点按所述旋转矩阵进行旋转得到对应点，将所述对应点按顺序连接获得所述连通管线模型。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述步骤b4之后进一步包括：

步骤b5：对所述独立管线模型和所述连通管线模型的表面进行纹理贴图。

本发明提出的所述三维管线自动连通建模方法中，所述三维管线空间数据库为Geodatabase类型的数据库，其中建有Multipath类型的矢量要素类，用于保存Multipath类型的模型数据以及所述原始管线矢量数据的附属属性信息。

本发明的有益效果在于：

本发明建模方法对原始管线数据进行了标准化处理，提高了管线数据建模的精度。对于管线数据实现完全自动化建模，更重要地是可以自动处理管线连通状况，大大提高了建模效率，降低了人力成本。原始管线的属性数据完全保留并统一存储在模型数据中，管理更加便捷。与3DGIS系统可以很好地兼容，可以容易操控模型的显示效果，如透明效果、更改样式等。

附图说明

图1为本发明三维管线自动连通建模方法的流程示意图。

图2为本发明三维管线自动连通建模方法的流程图。

图3为本发明实施例中原始的管线矢量数据。

图4为本发明实施例中4种不同断面类型的独立管线模型。

图5为本发明实施例中4种不同断面类型的两连通状况下的连通管线模型。

图6为本发明实施例中4种不同断面类型的三连通状况下的连通管线模型。

图7为本发明实施例中4种不同断面类型的四连通状况下的连通管线模型。

图8为本发明实施例最终形成的管线三维模型。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1与图2所示，本发明三维管线自动连通建模方法是基于支持Multipatch几何类型的软件或者系统，该建模方法是利用原始管线矢量数据(参见图3)建立三维的管线模型，实现三维管线模型的自动化建模该方法包括以下步骤：

步骤a：对原始管线矢量数据进行拓扑检查和属性检查，将原始管线矢量数据转换成标准化管线矢量数据。其中，原始管线矢量数据是指基于PolylineZ的几何类型为Z型线的Shapefile矢量文件，属性字段至少包含管线断面类型以及断面参数。拓扑检查是指对原始管线矢量数据进行连通性检查，确保需要连通的管线具有共同的连通点。属性检查是指对原始管线矢量数据的字段检查，确保管线断面类型和断面参数有效且不为空。

步骤b：调用三维管线自动连通建模算法对标准化管线矢量数据进行自动化三维建模，主要通过获取相互连通的管线空间坐标、断面类型和断面参数，构建结点—分段线模型，根据不同断面类型的管线模型生成算法进行Multipatch模型的构建，最终生成相应的三维管线模型。

步骤c：将三维管线模型保存到三维管线空间数据库中。三维管线空间数据库是一个Geodatabase类型的数据库，数据库中建有Multipatch类型的矢量要素类，可以保存Multipatch类型的模型数据，也同时将原始管线矢量数据中的其余附属属性信息保存，并保证不会丢失纹理图片。

其中，步骤b建立三维管线模型包括：步骤b1结点—分段线模型表达、步骤b2独立管线建模、步骤b3连通管线建模和步骤b4模型组合四个步骤，四个步骤具体如下：

步骤b1：在标准化的管线矢量数据中，管线是由线段(Polyline)构成，而结点(Node)则将完整的线段打断成多条分段线(Segment)。遍历该管线矢量数据，获取相互连通的管线的空间坐标、断面类型和断面参数，获得管线中每个结点的坐标以及和结点连通的分段线，构建结点—分段线模型。

步骤b2：在结点—分段线模型中，若一个结点只与一条分段线连接时，则该结点及分段线组成的管线为独立管线，需要进行独立建模。调用三维管线自动连通建模算法对该独立的管线进行独立建模，获得独立管线模型。

步骤b3：在结点—分段线模型中，若一个结点与至少两条分段线连接时，则该结点及分段线组成的管线为连通管线，调用三维管线自动连通建模算法对该连通的管线进行连通建模，获得连通管线模型；

步骤b4：将独立管线模型和连通管线模型以三角面片或者三角片进行拼接，获得三维管线模型，三维管线模型如图8所示。为了方便管理，对这些多边形面片进行了组合归并，分为两组：独立模型和连通模型，即所有构成独立管线模型的多边形面片组合成独立模型，所有构成连通模型的多边形面片组合构成连通模型。此外，模型组合过程中可支持纹理贴图，即选用逼真的纹理图片可对模型进行贴图，更加逼近现实。所有模型最终统一以单个的Multipatch类型存储。

以下结合具体实例进一步说明步骤b2建立独立管线模型的过程，其具体步骤如下：

实施例1 独立管线建模

步骤b21：获取独立的管线的断面类型，并根据断面类型初始化断面参数以及向量旋转角度；管线的断面类型包括：圆形断面、矩形断面、半圆拱断面和等腰梯形断面。

步骤b22：根据断面参数对管线的断面进行等分点的确定，获得断面旋转角度。

步骤b23：根据起点断面的坐标和终点断面的坐标计算直线向量、法向量和旋转向量；利用旋转向量、直线向量的单位向量和旋转角度构建旋转矩阵。

本具体实施例以圆形断面建模为例，矩形断面、半圆拱断面和等腰梯形断面在进行单独建模时，总体原理与圆形断面建模一致，区别在于参数的定义上稍有不同。假设分段线的起点坐标O₁(x₁,y₁,z₁)，终点坐标为O₂(x₂,y₂,z₂)。圆形和半圆拱管线提供断面参数为半径r，矩形管线提供断面参数包括宽w和长l，等腰梯形管线断面参数提供上宽l₁、下宽l₂以及高h。根据最小外接圆原理，矩形断面的外接圆半径为等腰梯形外接圆半径为 所选的向量旋转角度有所区别：圆形管线为角度等分，半圆拱上半部分角度等分(N/2)，下半部分依次为45°、90°以及45°三个旋转角度；矩形管线有4个旋转角度，分别为：tan^-1w/l、π-2tan^-1w/l、2tan^-1w/l和tan^-1w/l；等腰梯形亦有4个旋转角度，分别为：sin^-1l1/2r、π-sin^-1l2/2r-sin^-1l1/2r、2sin^-1l2/2r和sin^-1l1/2r。

建模时，均以参数半径r进行断面建模。根据已有参数，计算：直线向量为 法向量为旋转向量为将圆N等分，则旋转角度为设旋转矩阵为R，单位向量存在如下旋转矩阵：

分别记录起点断面与终点断面等分点坐标O_1r，O_2r。由此矩阵可计算出：

步骤b24：将所述旋转向量按所述旋转矩阵旋转至每个等分点处，记录起点断面与终点断面之间等分点的坐标，获得起点断面点集和终点断面点集。除圆形断面的管线外，其他管线模型在进行向量旋转时，所选角度有所区别：半圆拱上半部分角度等分(N/2)，下半部分为45°、90°以及45°三个旋转角度；矩形管线有4个旋转角度，分别为：tan^-1w/l、π-2tan^-1w/l、2tan^-1w/l和tan^-1w/l；等腰梯形亦有4个旋转角度，分别为：sin^-1l1/2r、π-sin^-1l2/2r-sin^-1l1/2r、2sin^-1l2/2r和sin^-1l1/2r。

步骤b25：按顺序依次连接起点断面点集和终点断面点集，获得独立管线模型。图4显示了4种不同断面类型的独立管线模型。

以下结合具体实例进一步说明步骤b3建立连通管线模型的过程。在连通管线进行建模时，若当结点有至少两条分段线连接时，需要进行连通建模。当一个结点与两条分段线连接时，则表示有两条分段线相连接，这类情况为两连通状况；若一个结点与至少三条分段线连接时，则表示有至少三条分段线相连接，这类情况为三连通状况、四连通状况等多连通状况。多连通状况的建模方法的原理是一致的，本具体实施例主要针对两连通状况、三连通状况和四连通状况作进一步阐述。

实施例2 两连通状况下的连通管线建模

关于两连通状况下的连通管线建模，其具体步骤如下：

步骤b301：对两条管线连通处的弯道进行平滑处理；

步骤b302：初始化弯道的最大宽度、夹角、法向量、旋转轴向量及其单位向量以及向量旋转角度，利用单位向量以及向量旋转角度构建向量旋转矩阵。

步骤b303：将夹角等分为至少两个独立的管线，将每一份独立的管线按向量旋转矩阵进行独立建模，分别获得各自的独立管线模型；

步骤b304：将独立管线模型的起点断面点集和终点断面点集按顺序连接，获得连通管线模型。

本实施例中，假设两条管线端点分别为O₁、O₂，且交点为O。弯道平滑处平滑半径为两端管线的最大宽度，假设为r，夹角为θ，法向量为则旋转轴向量为设单位向量为(xc,yc,zc)，为向量旋转角度，则向量旋转矩阵为：

交点O到平滑圆心O_r的向量表示为：因此平滑圆心坐标表示为将夹角θ平分为N份(每个夹角为θ/N)，对于单独的一等分可看作是独立管线，因此采用前述独立管线建模方法分段进行管线建模。计算向量 则分段管线平滑点的坐标Os为：

平滑点计算出来后，可以按照独立管线建模方法进行建模。建立的连通管线模型如图5所示。

实施例3三连通状况下的连通管线建模

三连通建模方法与四连通建模方法原理是一致的，本实施例以三连通为例，其建立过程具体如下：

步骤b311：遵循椭圆方程对连通处的相交贯线的最大宽度、夹角、长半轴、短半轴和法向量进行初始化，利用最大宽度、夹角和法向量求得椭圆中心的旋转轴向量；

步骤b312：将椭圆进行等分后分段采集相交贯线的等分点，从而构建贯线点集；

步骤b313：利用旋转轴向量的单位向量和旋转角度构建旋转矩阵；

步骤b314：将等分点按旋转矩阵进行旋转得到对应点，将对应点按顺序连接获得连通管线模型。

本实施例中，假设三条管线OO₁、OO₂、OO₃相交于O点，管线最大宽度为r，夹角依次为θ1、θ2和θ3。对于任意两条相邻的管线，它们在连通处的相交贯线都遵循着椭圆方程(半个椭圆)。以OO₁、OO₂为例，相交贯线椭圆方程相关参数为：长半轴a＝r/sin(θ1/2)，短半轴b＝r，椭圆中心为O。设法向量为向量旋转矩阵R1为(其中为向量旋转角度)：

椭圆中心的旋转轴向量则为如前，相交贯线也是由点集构成，将椭圆进行等分进行分段采点构建出贯线点集。设椭圆旋转轴向量单位向量为(xr,yr,zr)，旋转角度为旋转轴向量的旋转矩阵为

将半个椭圆进行N等分，则等分点的坐标O_N为：

顺次连接OO₁管线与相交贯线对应点构建三角面片，并以此对OO₂、OO₃进行同样的操作，将所有三角面片进行组合构成连通模型，三连通状况下建立的连通管线模型如图6所示，四连通状况下建立的连通管线模型如图7所示。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (13)

1.一种三维管线自动连通建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：对原始管线矢量数据进行拓扑检查和属性检查，将原始管线矢量数据转换成标准化管线矢量数据；

步骤b：调用三维管线自动连通建模算法对所述标准化管线矢量数据进行自动化三维建模，生成相应的三维管线模型；

步骤c：将所述三维管线模型保存到三维管线空间数据库中；

其中，所述步骤b中调用三维管线自动连通建模算法建立三维管线Multipatch模型包括如下步骤：

步骤b1：获取相互连通的管线的空间坐标、断面类型和断面参数，获得所述管线中每个结点的坐标以及和所述结点连通的分段线，构建结点—分段线模型；

步骤b2：在所述结点—分段线模型中，若一个结点只与一条分段线连接时，调用三维管线自动连通建模算法对该独立的管线进行独立建模，获得独立管线模型；

步骤b3：在所述结点—分段线模型中，若一个结点与至少两条分段线连接时，调用三维管线自动连通建模算法对该连通的管线进行连通建模，获得连通管线模型；

步骤b4：将所述独立管线模型和所述连通管线模型以三角面片或者三角片进行拼接，获得所述三维管线模型。

2.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述的原始管线矢量数据是基于PolylineZ的几何类型为Z型线的Shapefile矢量文件。

3.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述原始管线矢量数据中的属性字段包含管线断面类型以及断面参数；所述的属性检查是对所述属性字段进行检查，以确认管线断面类型和断面参数有效且不为空。

4.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述拓扑检查是指对原始管线矢量数据进行连通性检查，以确认需要连通的管线具有共同的连通点。

5.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述步骤b2对独立的管线进行独立建模包括如下步骤：

步骤b21：获取独立管线的断面类型，并根据所述断面类型初始化断面参数以及向量旋转角度；

步骤b22：根据所述断面参数对管线的断面进行等分点的确定，获得断面旋转角度；

步骤b23：根据起点断面的坐标和终点断面的坐标计算直线向量、法向量和旋转向量，利用所述旋转向量、直线向量的单位向量和旋转角度构建旋转矩阵；

步骤b24：将所述旋转向量按所述旋转矩阵旋转至每个等分点处，记录所述起点断面与所述终点断面之间等分点的坐标，获得起点断面点集和终点断面点集；

步骤b25：按顺序依次连接所述起点断面点集和所述终点断面点集，获得所述独立管线模型。

6.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述管线的断面类型为圆形，断面参数为半径，其向量旋转角度为角度等分。

7.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述管线的断面类型为半圆拱形，断面参数为半径，其向量旋转角度的上半部分角度等分，下半部分依次为45°、90°和45°。

8.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述管线的断面类型为矩形，断面参数包括宽w和长l，其向量旋转角度分别为tan^-1w/l、π-2tan^-1w/l、2tan^-1w/l和tan^-1w/l。

9.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述管线的断面类型为等腰梯形，断面参数提供上宽l₁、下宽l₂和高h，其向量旋转角度分别为：sin^-1l1/2r、π-sin^-1l2/2r-sin^-1l1/2r、2sin^-1l2/2r和sin^-1l1/2r。

10.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述步骤b3中，若一个结点与两条分段线连接时，对连通的管线进行连通建模包括如下步骤：

步骤b301：对两条管线连通处的弯道进行平滑处理；

步骤b302：初始化所述弯道的最大宽度、夹角、法向量、旋转轴向量及其单位向量以及向量旋转角度，利用所述单位向量以及所述向量旋转角度构建向量旋转矩阵；

步骤b303：将夹角等分为至少两个独立的管线，将每一份独立的管线按所述向量旋转矩阵进行独立建模，分别获得各自的独立管线模型；

步骤b304：将所述独立管线模型的起点断面点集和终点断面点集按顺序连接，获得所述连通管线模型。

11.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述步骤b3中，若一个结点与至少三条分段线连接时，对连通的管线进行连通建模包括如下步骤：

步骤b311：遵循椭圆方程对连通处的相交贯线的最大宽度、夹角、长半轴、短半轴和法向量进行初始化，利用所述最大宽度、夹角和法向量求得椭圆中心的旋转轴向量；

步骤b312：将椭圆进行等分后分段采集所述相交贯线的等分点，从而构建贯线点集；

步骤b313：利用所述旋转轴向量的单位向量和旋转角度构建旋转矩阵；

步骤b314：将所述等分点按所述旋转矩阵进行旋转得到对应点，将所述对应点按顺序连接获得所述连通管线模型。

12.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述步骤b4之后进一步包括：

步骤b5：对所述独立管线模型和所述连通管线模型的表面进行纹理贴图。

13.根据权利要求1所述的三维管线自动连通建模方法，其特征在于，所述三维管线空间数据库为Geodatabase类型的数据库，其中建有Multipath类型的矢量要素类，用于保存Multipath类型的模型数据以及所述原始管线矢量数据的附属属性信息。