CN118133592B - 一种特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法，所述方法包括以下内容：勘察设计数据检查与坐标系配准；特殊走向行迹线转为点要素；依据属性将点要素转为3D点集；特殊走向行迹线三维表达；数据处理与存储。本发明基于二维的平面布置图与剖面图等勘察设计数据，将地下的交通隧道、水利管网或地下河岩溶通道等特殊的三维走向行迹线转换为内含三维属性信息的点集，从而实现特殊三维走向行迹线有效表达与数据存储，对于地下工程勘察设计与数据存储具有重要的理论意义和应用价值。

Description

一种特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法

技术领域

本发明属于地下工程分析技术领域，具体涉及一种特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法。

背景技术

于工程勘察设计领域而言，位于地下的交通隧道、水利管网、油气管道等线性工程以及地下河等岩溶通道多为二维的平面布置图与剖面图的联合表达来形成约束条件，从而用于地下工程的规划、设计、施工以及运营等各个阶段，展示效果与数据存储质量都十分有限。其中，线路的二维平面布置图侧重于展示水平向经纬坐标的变化情况，无法表达与记录线路在竖直向上的海拔起伏变化。相反，线路中心线的剖面图则突出展示线路竖直向海拔起伏变化情况，却无法反应相应位置的水平向经纬坐标的变化。

为解决上述问题，本发明基于二维的平面布置图与剖面图等勘察设计数据，将地下的交通隧道、水利管网或地下河岩溶通道等特殊的三维走向行迹线转换为内含三维属性信息的点集，从而实现特殊三维走向行迹线有效表达与数据存储，对于地下工程勘察设计与数据存储具有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

S1、勘察设计数据检查与坐标系配准；

S2、特殊走向行迹线转点要素；

S3、依据属性将点要素转3D点集；

S4、特殊走向行迹线三维表达；

S5、数据处理与存储。

本发明所述的勘察设计数据检查与坐标系配准，包括以下步骤：

（1）检查勘察设计数据中的特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图比例尺是否为1:1000，即图面尺寸是否以米计。若图面比例尺为其它，则需利用放缩工具将其比例尺调整为1:1000；

（2）核对特殊走向行迹线平面布置图的坐标系是否为原始坐标系，若有出入，则需根据坐标系格网的经纬坐标值进行配准；

（3）将特殊走向行迹线纵断面图的横、纵轴相对坐标原点移至绝对原点。

本发明勘察设计数据检查与坐标系配准步骤（1）所述勘察设计数据包括特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图。

本发明所述特殊走向行迹线平面布置图包括但不限于含矢量经纬坐标的特殊走向行迹线、等高线、高程点和地质界线等要素；所述特殊走向行迹线纵断面图一般横坐标轴指示行迹线的相对于起点的距离长度，纵坐标轴则指示行迹线相应位置的高程值。

本发明所述的特殊走向行迹线转点要素，包括以下步骤：

（1）对特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图中各行迹线分别进行相同预设值等距拆分，得到所述行迹线对应的两组点要素；

（2）根据所述行迹线对应的两组点要素，利用“字段计算器”功能按照由特殊走向行迹线起点到终点的顺序进行排序；

（3）利用“计算几何”功能，计算平面布置图中行迹线对应的点要素的经纬坐标几何值，即x和y值；计算纵断面图中行迹线对应的点要素的高程几何值，即z值；

（4）利用“连接数据”功能，将平面布置图及其纵断面图中各行迹线对应的点要素按照排序大小值进行匹配链接，即得行迹线对应的点要素的x、y和z值。

本发明所述特殊走向行迹线转点要素步骤（1）的操作方法为：

（1）将特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图中各隧洞走向行迹线数据导入到ArcGIS软件中进行操作；

（2）利用“编辑器--分割”工具将上述导入的一对特殊走向行迹线进行相同预设值等距拆分；

（3）使用“要素折点转点”工具，点类型选择“BOTH ENDS”即线的起点和终点，将拆分后的一对特殊走向行迹线转换为两组点要素；

（4）对两组点要素属性表分别添加字段x和字段y，并基于“计算几何”功能分别计算点的x和y坐标；

（5）使用“融合”工具，融合字段选择字段x和字段y，删除上述两组点数据中的重复点要素，即得平面布置图及其纵断面图中各特殊走向行迹线所对应的两组点要素。

本发明所述的依据属性将点要素转3D点集，方法为：基于“依据属性实现要素转3D”工具，输入所述匹配链接后的点要素，依据属性z值作为高度将点要素转换为3D点集，对3D点集添加字段“序号”，利用“字段计算器”功能按照由起点到终点的顺序进行编号。

本发明所述的特殊走向行迹线三维表达，包括：3D点集转线三维表达与含三维坐标属性的点集二维展示。

本发明所述3D点集转线三维表达指依据单点邻近顺序依次将3D点连接形成三维线；所述含三维坐标属性的点集二维展示指具有三维坐标属性即x、y和z值的点集在特殊走向行迹线平面布置图内的二维投影。

本发明所述的数据处理与存储，包括：

（1）运用GIS工具采集所述3D点集的空间数据；

（2）根据实际需求，创建3D点集相应的属性数据，包括但不限于点的顺序号、经度坐标、纬度坐标、高程以及文字说明等字段；

（3）将属性数据整合相应的空间数据点上。

本发明所述特殊走向行迹线指地下的交通隧道、水利管网或地下河岩溶通道等特殊的三维走向行迹线。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明基于二维的平面布置图与剖面图等勘察设计数据，将地下的交通隧道、水利管网或地下河岩溶通道等特殊的三维走向行迹线转换为内含三维属性信息的点集，从而实现特殊三维走向行迹线有效表达与数据存储，对于地下工程勘察设计与数据存储具有重要的理论意义和应用价值。

附图说明

图1 特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法流程示意图；

图2 长石板隧洞纵断面图；

图3 3D点集转换为三维线的局部展示图；

图4 含三维坐标属性的点集的局部二维展示图；

图5 录入完毕的属性数据整合到相应的空间数据3D点集后的展示图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，结合实施例中的附图，对本发明的技术方案作进一步地具体说明。

实施例1

根据图1，本发明实施例提供了特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法，该方法包括以下步骤：

S1、勘察设计数据检查与坐标系配准；

S2、特殊走向行迹线转为点要素；

S3、依据属性将点要素转为3D点集；

S4、特殊走向行迹线三维表达；

S5、数据处理与存储。

以贵州省夹岩水利枢纽及黔西供水工程长石板隧洞走向行迹线三维表达与数据存储为例说明本发明的技术方案：

第一方面，勘察设计数据检查与坐标系配准：

步骤一、将收集到的长石板隧洞勘察设计数据（.dwg格式）中的隧洞平面布置图及其纵断面图（图2）比例尺均调整为1:1000，即图面尺寸以米计。

步骤二、根据坐标系格网的经纬坐标值对长石板隧洞平面布置图的坐标系进行配准。

步骤三、将长石板隧洞纵断面图的横、纵轴相对坐标原点移至绝对原点。

第二方面，特殊走向行迹线转为点要素：

步骤一、

（1）将长石板隧洞平面布置图及其纵断面图中各隧洞走向行迹线（即长石板隧洞中心线）数据（.dwg格式）导入到ArcGIS软件中进行操作；

（2）利用“编辑器--分割”工具将上述导入的一对隧洞走向行迹线拆分为500等份，每份距离长度约为30.8m；

（3）使用“要素折点转点”（点类型选择“BOTH ENDS”，即线的起点和终点）工具将拆分后的一对隧洞走向行迹线转换为两组点要素；

（4）对两组点要素属性表分别添加字段x和字段y，并基于“计算几何”功能分别计算点的x和y坐标；

（5）使用“融合”工具（融合字段选择字段x和字段y）删除上述两组点数据中的重复点要素，即得长石板隧洞平面布置图及其纵断面图中各隧洞走向行迹线所对应的两组点要素。

步骤二、对两组点要素属性表分别添加字段“序号”，利用“字段计算器”功能并按照由隧洞起点到终点的顺序进行编号。

步骤三、长石板隧洞平面布置图中隧洞走向行迹线对应的点要素属性表添加经纬度坐标几何值：字段“x”和字段“y”，即利用“计算几何”功能分别计算点的y和x坐标；长石板隧洞纵断面图中隧洞走向行迹线对应的点要素属性表添加高程几何值字段“z”，即利用“计算几何”功能计算点的y坐标。

步骤四、利用“连接数据”功能，将长石板隧洞平面布置图及其纵断面图中各隧洞走向行迹线对应的两组点要素按照字段“序号”的编号值进行匹配链接，即得长石板隧洞走向行迹线对应的多个点的x、y和z值。

第三方面，依据属性将点要素转3D点集：

基于“依据属性实现要素转3D”工具，输入上述匹配链接后的点要素，依据高程几何值字段“z”作为高度字段将点要素转换为3D点集。另外，对3D点集添加字段“序号”，依然利用“字段计算器”功能并按照由隧洞起点到终点的顺序进行编号。

第四方面，特殊走向行迹线三维表达：

（1）3D点集转线三维表达

将上述的3D点集导入ArcScene软件中，利用“点集转线”（排序字段选择字段“序号”）工具将3D点集转换为三维线，局部如图3所示。

（2）含三维坐标属性的点集二维展示

在ArcGIS环境中将3D点集导出为CAD（.dwg格式），同时将导出后3D点集图层带坐标粘贴到长石板隧洞平面布置图中，至此就将二维隧洞走向行迹线转换为含三维坐标属性（经纬坐标和高程）的点集展示，局部如图4所示。

第五方面，数据处理与存储：

步骤一、运用GIS工具采集上述3D点集的空间数据。

步骤二、根据实际需求，创建3D点集相应的属性数据，包括但不限于点的序号、x（经度坐标）、y（纬度坐标）、z（高程）以及文字说明等字段。

步骤三、将录入完毕的属性数据整合到相应的空间数据3D点集上，如图5所示。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作出一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法，其特征在于，所述方法包括以下内容：

S1、勘察设计数据检查与坐标系配准：

步骤1.检查勘察设计数据中的特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图比例尺是否为1:1000，即图面尺寸是否以米计，若图面比例尺为其它，则需利用放缩工具将其比例尺调整为1:1000；

步骤2.核对特殊走向行迹线平面布置图的坐标系是否为原始坐标系，若有出入，则需根据坐标系格网的经纬坐标值进行配准；

步骤3.将特殊走向行迹线纵断面图的横、纵轴相对坐标原点移至绝对原点；

S2、特殊走向行迹线转点要素：

步骤1.对特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图中各行迹线分别进行相同预设值等距拆分，得到所述行迹线对应的两组点要素；

步骤2.根据所述行迹线对应的两组点要素，利用“字段计算器”功能按照由特殊走向行迹线起点到终点的顺序进行排序；

步骤3.利用“计算几何”功能，计算平面布置图中行迹线对应的点要素的经纬坐标几何值，即x和y值；计算纵断面图中行迹线对应的点要素的高程几何值，即z值；

步骤4.利用“连接数据”功能，将平面布置图及其纵断面图中各行迹线对应的点要素按照排序大小值进行匹配链接，即得行迹线对应的点要素的x、y和z值；

S3、依据属性将点要素转3D点集：

基于“依据属性实现要素转3D”工具，输入匹配链接后的点要素，依据属性z值作为高度将点要素转换为3D点集，对3D点集添加字段“序号”，利用“字段计算器”功能按照由起点到终点的顺序进行编号；

S4、特殊走向行迹线三维表达：

3D点集转线三维表达与含三维坐标属性的点集二维展示；

S5、数据处理与存储：

步骤1.运用GIS工具采集所述3D点集的空间数据；

步骤2.根据实际需求，创建3D点集相应的属性数据，包括点的顺序号、经度坐标、纬度坐标、高程以及文字说明字段；

步骤3.将属性数据整合相应的空间数据点上。

2.根据权利要求1所述的特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法，其特征在于，S1步骤1所述勘察设计数据包括特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图。

3.根据权利要求2所述的特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法，其特征在于，所述特殊走向行迹线平面布置图包括含矢量经纬坐标的特殊走向行迹线、等高线、高程点和地质界线要素；所述特殊走向行迹线纵断面图横坐标轴指示行迹线的相对于起点的距离长度，纵坐标轴则指示行迹线相应位置的高程值。

4.根据权利要求1所述的特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法，其特征在于，S2步骤1的操作方法为：

步骤1.将特殊走向行迹线平面布置图及其纵断面图中各隧洞走向行迹线数据导入到ArcGIS软件中进行操作；

步骤2.利用“编辑器--分割”工具将上述导入的一对特殊走向行迹线进行相同预设值等距拆分；

步骤3.使用“要素折点转点”工具，点类型选择“BOTH ENDS”即线的起点和终点，将拆分后的一对特殊走向行迹线转换为两组点要素；

步骤4.对两组点要素属性表分别添加字段x和字段y，并基于“计算几何”功能分别计算点的x和y坐标；

步骤5.使用“融合”工具，融合字段选择字段x和字段y，删除两组点数据中的重复点要素，即得平面布置图及其纵断面图中各特殊走向行迹线所对应的两组点要素。

5.根据权利要求1所述的特殊走向行迹线三维表达与数据存储方法，其特征在于，S4所述3D点集转线三维表达指依据单点邻近顺序依次将3D点连接形成三维线；所述含三维坐标属性的点集二维展示指具有三维坐标属性即x、y和z值的点集在特殊走向行迹线平面布置图内的二维投影。