CN111966775A - 一种地下空间三维可视化数据库管理系统 - Google Patents

一种地下空间三维可视化数据库管理系统 Download PDF

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张京锋
梁豪
刘红
杨光
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Abstract

本发明提供了一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其包括地理数据库模块、二维可视化模块和三维可视化模块；所述地理数据库模块用于对地下空间建筑物的属性数据进行管理；所述二维可视化模块用于实现所述属性数据的二维可视化展示；所述三维可视化模块用于实现所述属性数据的三维可视化展示。本发明为实现城市地下空间的信息化和可视化提供了技术支持，为工作人员提供综合化、智能化的数据平台，将城市地下建筑物清晰直观地展示出来，方便各类信息的统计、查询和分析。有利于保存地下空间的完整信息，便于后续对地下空间进行改造或维修时，方便工作人员便利地了解地下空间的整体情况。

Description

一种地下空间三维可视化数据库管理系统
技术领域
本发明涉及数据库管理领域，具体涉及一种地下空间三维可视化数据库管理系统。
背景技术
随着地下构筑物、地铁等城市地下空间设施的建筑规模与数量的扩大，现代城市规划建设对地下空间的可视度和位置精确度提出了更高的要求，充分利用地下空间信息对城市规划建设显得极其重要。但由于城市地下空间是受特殊限制的环境，极其复杂，我国地下空间信息数字化尚处于初级阶段，组织和管理手段存在缺陷，因此导致地下空间信息残缺不全。因此，我们需要对地下空间信息进行数字化和可视化管理。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其包括地理数据库模块、二维可视化模块和三维可视化模块；
所述地理数据库模块用于对地下空间建筑物的属性数据进行管理；
所述二维可视化模块用于实现所述属性数据的二维可视化展示；
所述三维可视化模块用于实现所述属性数据的三维可视化展示。
优选地，所述管理包括属性数据的导入、查询、编辑、统计和分析。
优选地，所述属性数据包括结构属性数据和空间属性数据；所述结构属性数据包括地下空间建筑物的组成部分、框架结构和层数；所述空间属性数据包括地下空间建筑物的占地面积和在预先设定的坐标系下地下空间的建筑物的角坐标。
本发明的有益效果为：本发明设计出了一种地下空间三维可视化数据库管理系统，为实现城市地下空间的信息化和可视化提供技术支持，为城市规划人员、地质工作人员、项目管理人员和工程技术人员提供综合化、智能化的数据平台，将城市地下建筑物清晰直观地展示出来，方便各类信息的统计、查询和分析。有利于保存地下空间的完整信息，便于后续对地下空间进行改造或维修时，方便工作人员便利地了解地下空间的整体情况。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种地下空间三维可视化数据库管理系统的一种示例性实施例图。
图2，为本发明二维可视化模块的一种示例性实施例图。
图3，为本发明三维可视化模块的一种示例性实施例图。
附图标记：
地理数据库模块1、二维可视化模块2、三维可视化模块3、平面分布图展示子模块21、剖面图展示子模块22、空间查询子模块23、三维模型导入子模块31、三维模型编辑子模块 32。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其包括地理数据库模块1、二维可视化模块2和三维可视化模块3；
所述地理数据库模块1用于对地下空间建筑物的属性数据进行管理；
所述二维可视化模块2用于实现所述属性数据的二维可视化展示；
所述三维可视化模块3用于实现所述属性数据的三维可视化展示。
在一种实施方式中，所述管理包括属性数据的导入、查询、编辑、统计和分析。
在一种实施方式中，所述属性数据包括结构属性数据和空间属性数据。
在一种实施方式中，所述结构属性数据包括：地下空间建筑物的组成部分、框架结构和层数。
例如可以将建筑物的组成部分分为楼梯、通道、大厅、房间、厕所、电梯等。
在一种实施方式中，所述空间属性数据包括地下空间建筑物的占地面积和在预先设定的坐标系下地下空间的建筑物的角坐标。
在一种实施方式中，属性数据的导入包括：对地下空间建筑物的属性数据按照预设的规则进行分类，并对分类的结果以文档的形式进行存储。
在一种实施方式中，属性数据的查询包括：对地下空间建筑物的结构属性数据和空间属性数据进行查询。
在一种实施方式中，属性数据的编辑包括：对结构属性数据和空间属性数据进行处理，以实现在可视化展示时，对结构属性数据和空间属性数据对应的图层的进行删除或添加。
优选地，所述对结构属性数据和空间属性数据进行处理包括对结构属性数据和空间属性数据的删除以及对结构属性数据和空间属性数据的添加。
在一种实施方式中，属性数据的统计包括：按不同的类别对所述属性数据进行分类统计。
例如，对属性数据中的占地面积这一类数据进行统计，以便理解地下空间建筑物的总占地面积。
在一种实施方式中，属性数据的分析包括：通过结合属性数据对应的二维模型和三维模型，分析地下空间中不同区域的建筑物的结构特点、功能特点，并产生相应的表格和关系图。
以功能特点为例，例如，对于某一区域，同一个功能的建筑物占该区域总的建筑物的数量的比例。然后再不同的区域之间，这个比例的差别是什么，是什么因素造成了这个差别。
在分析出地下建筑物的结构特点以及功能特征后，管理者能够根据各类数据出台相应的建筑物的统计方案，便于对规划建设提供资料查询与数据联系。
优选地，所述表格包括同一个区域内功能相同的地下建筑物的分布情况；所述关系图包括地下建筑物的各层的地下埋深和建筑规模之间的关系图。
在一种实施方式中，如图2所示，所述二维可视化模块2包括平面分布图展示子模块21、剖面图展示子模块22、空间查询子模块23；
所述平面分布图展示子模块21用于对地下空间建筑物的属性数据进行可视化展示，所述展示包括把地下空间建筑物的结构属性数据和空间属性数据在其对应的区域图像上进行展示；
所述剖面图展示子模块22用于对地下空间建筑物的竖直方向的剖视图进行展示；
所述空间查询子模块23用于根据地下空间建筑物的识别特征对所述地下建筑物的属性数据进行查询并展示。
剖面图展示子模块22主要是实现了对各层地下埋深的可视化。在二维可视化模块2中对地下空间建筑物的属性数据进行查询时，查询结果包括该建筑物的位置和面积等信息。
在一种实施方式中，所述地下空间建筑物的识别特征包括地下空间建筑物的编号、名称等。
在一种实施方式中，所述展示包括把地下空间建筑物的角坐标、面积等信息在其对应的区域图像上进行矢量化。
在一种实施方式中，所述三维可视化模块3包括三维模型导入子模块31、三维模型编辑子模块32；
所述三维模型导入子模块31用于将使用三维建模软件根据地下空间建筑物的属性数据进行建模得到的地下建筑物的三维模型导入到地下空间三维可视化数据库管理系统中进行保存；
所述三维模型编辑子模块32用于对导入的三维模型进行自定义操作，所述自定义操作包括查看三维模型、移动三维模型、删除三维模型。
在一种实施方式中，地下空间建筑物包括管道、电缆、通风设备等。
在一种实施方式中，所述地下空间三维可视化数据库管理系统还包括权限管理模块，所述权限管理模块用于对使用地下空间三维可视化数据库管理系统的人员的身份进行验证，授予通过身份验证的人员使用地理数据库模块1、二维可视化模块2和三维可视化模块3中的一个或多个模块的权限。
在一种实施方式中，所述权限管理模块包括图像获取单元、图像处理单元和图像匹配单元；
所述图像获取单元用于获取使用地下三维可视化数据库管理系统的人员的脸部图像；
所述图像处理单元用于提取所述脸部图像的特征信息；
所述图像匹配单元用于将所述特征信息与预存的具有使用地下空间三维可视化数据库管理系统的权限的人员的脸部图像的特征信息进行匹配，若匹配成功，则表示图像获取单元获取的脸部图像对应的人员通过身份验证。
在一种实施方式中，所述图像处理单元包括降噪子单元、分割子单元和特征提取子单元；
所述降噪子单元用于将所述脸部图像转换为灰度图像，并对所述灰度图像进行降噪处理，获得降噪图像；
所述分割子单元用于对所述降噪图像进行分割处理，将降噪图像中的前景部分提取出来，获得只包含人脸的前景图像；
所述特征提取子单元用于对所述前景图像进行特征提取，获取所述前景图像的特征信息。
在一种实施方式中，通过如下方式对所述灰度图像进行降噪处理：
使用迭代计算的方式对所述灰度图像进行降噪处理：
Figure RE-GDA0002683173620000041
p(t+1)表示第t次迭代后获得的降噪图像，p(t)表示第t-1次迭代后获得的降噪图像，bc 表示迭代的步长，w1和w2表示权重系数，b1和b2表示预设的比例系数，S表示扩大参数，zd表示p(t)中的最大灰度值和最小灰度值的差值，td表示p(t)中的梯度平均值，fcp(t)表示p(t)中的灰度值的方差，
Figure RE-GDA0002683173620000042
表示p(t)在水平方向的一阶导数，
Figure RE-GDA0002683173620000043
表示p(t)在数值方向的一阶导数；
当p(t+1)中的像素点的RMSE小于预设的迭代判断阈值时，上述迭代计算结束。
本发明上述实施例，通过迭代计算的方式对灰度图进行降噪，能够有效地去除灰度图像中的噪声，在降噪公式的设计上，不仅考虑了迭代的步长、灰度最大值和灰度最小值的差值、梯度平均值、灰度值的方差等参数，能够有效地保留图像的细节信息的同时对噪点进行去除。而且迭代结束的条件与不同的灰度图像自适应进行调节，从而能够在满足降噪效果后，及时结束迭代计算，从而获得最终的高质量的降噪图像。
本发明设计出了一种地下空间三维可视化数据库管理系统，为实现城市地下空间的信息化和可视化提供技术支持，为城市规划人员、地质工作人员、项目管理人员和工程技术人员提供综合化、智能化的数据平台，将城市地下建筑物清晰直观地展示出来，方便各类信息的统计、查询和分析。有利于保存地下空间的完整信息，便于后续对地下空间进行改造或维修时，方便工作人员便利地了解地下空间的整体情况。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，其包括地理数据库模块、二维可视化模块和三维可视化模块；
所述地理数据库模块用于对地下空间建筑物的属性数据进行管理；
所述二维可视化模块用于实现所述属性数据的二维可视化展示；
所述三维可视化模块用于实现所述属性数据的三维可视化展示。
2.根据权利要求1所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，所述管理包括属性数据的导入、查询、编辑、统计和分析。
3.根据权利要求2所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，所述属性数据包括结构属性数据和空间属性数据；
所述结构属性数据包括地下空间建筑物的组成部分、框架结构和层数；
所述空间属性数据包括地下空间建筑物的占地面积和在预先设定的坐标系下地下空间的建筑物的角坐标。
4.根据权利要求3所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，属性数据的导入包括：对地下空间建筑物的属性数据按照预设的规则进行分类，并对分类的结果以文档的形式进行存储。
5.根据权利要求3所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，属性数据的查询包括：对地下空间建筑物的结构属性数据和空间属性数据进行查询。
6.根据权利要求3所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，属性数据的编辑包括：对结构属性数据和空间属性数据进行处理，以实现在可视化展示时，对结构属性数据和空间属性数据对应的图层的进行删除或添加。
7.根据权利要求3所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，属性数据的统计包括：按不同的类别对所述属性数据进行分类统计。
8.根据权利要求3所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，属性数据的分析包括：通过结合属性数据对应的二维模型和三维模型，分析地下空间中不同区域的建筑物的结构特点、功能特点，并产生相应的表格和关系图。
9.根据权利要求3所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，所述二维可视化模块包括平面分布图展示子模块、剖面图展示子模块、空间查询子模块；
所述平面分布图展示子模块用于对地下空间建筑物的属性数据进行可视化展示，所述展示包括把地下空间建筑物的结构属性数据和空间属性数据在其对应的区域图像上进行展示；
所述剖面图展示子模块用于对地下空间建筑物的竖直方向的剖视图进行展示；
所述空间查询子模块用于根据地下空间建筑物的识别特征对所述地下建筑物的属性数据进行查询并展示。
10.根据权利要求3所述的一种地下空间三维可视化数据库管理系统，其特征在于，所述三维可视化模块包括三维模型导入子模块、三维模型编辑子模块；
所述三维模型导入子模块用于将使用三维建模软件根据地下空间建筑物的属性数据进行建模得到的地下建筑物的三维模型导入到地下空间三维可视化数据库管理系统中进行保存；
所述三维模型编辑子模块用于对导入的三维模型进行自定义操作，所述自定义操作包括查看三维模型、移动三维模型、删除三维模型。
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