本文是一篇测绘工程论文，本文通过对管网数据进行读取测试，实现了社区给排水管网多尺度模型属性数据的快速查询、更新、修改、数据文件导入与导出等操作功能；
第1章 绪论
1.1研究背景及意义
社区给排水管网主要为城市居民提供生产及生活用水，是城市基础设施重要的组成部分，它的规划设计是否合理、管理机制是否完善决定了城市的稳定运行。随着我国城市建设步伐加快，城市扩张迅速，地下给排水管网系统组成要素数量不断增加且隐秘复杂，城市给排水管网管理难度也愈来愈大，因给排水管网规划及管理机制不健全而出现的问题层出不断，使得人民的生命安全和经济受到严重的威胁。如2020年7月，杭州西湖区双浦镇湖埠村发生自来水异常事故，影响到446户(表)用水安全，直接经济损失约241.3万元；2021年5月22日，安徽六安市霍邱县城关镇城北第二污水处理厂净化管网工程一标段工地进行顶管作业时发生塌方事故，造成3人死亡。这些事故反映了当前给排水管网管理水平仍存在不足，也揭示目前我国城市建设中给排水管网的规划、设计、建造、管理维护等方面存在前瞻性不足[1]、几何语义信息表达不一致、更新不及时、建设标准不统一、数据无法共享等问题，只有通过数字化手段解决传统模式下+城市室内外给排水管网规划设计、建设、管理脱节的问题，才能有效避免因城市建设中给排水管网规划不合理、管理粗放、反应迟缓而导致的事故，提升城市管网治理的精细化水平。
随着新兴技术不断向前发展，城市规模、信息数据量增加，城市管理逐渐趋于数字化、精准化、精细化等特点。在国务院2014年6月印发《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》和住建部2016年5月发布的《城市地下空间开发利用“十三五”规划》等文件指导下[2]，国内许多大城市、甚至经济较发达县级市、镇都先后开展管网普查。如广州、武汉、哈尔滨、北京等为了实现数字化、信息化给排水管网管理，先后建立本城市给水、排水管网系统[3,4]，为政府相关部门在规划、管理等工作中提供科学的技术支持。这些城市给排水管网数据GIS管理系统多以二维数据为主，而地下管网具有复杂性、多样性、隐秘性等问题[5]，传统二维管线，难以直观地描述和表达管线之间、管线与周围环境之间的空间位置关系[6]。
1.2研究现状及现存主要问题
1.2.1 给排水管网研究现状
给排水管网的规划、设计、施工、以及到运营维护管理逐渐从二维到三维模式的转变。许多国内外学者采用不同的方法，从多角度对给排水管网做了大量研究，建立了给水、排水管网系统，积累了丰富的建设和管理经验。给排水管网基础设施管理和辅助计算机决策化都是城市管理数字化的要求，国外相关行业对管网采用计算机信息管理研究时间较早且长，主要是地下管网地理信息系统建设的研究。在70年代，美国各州政府建立基于GIS包括给排水管线在内的地下管线系统。在给排水管网管理系统方面，政府采用信息化手段对城市给水管网、排水管网地理信息系统进行研究。在80年代，日本建成全国管线信息数据库，并利用地理信息技术对其进行管理[10]。随着发展GIS迈入新时期，一些GIS相关的软件如Arc/Info、ERDAS、SPANS等开始大范围的产业化应用。美国Intergraph公司开发一个能够对给水管线进行建设，并能有效地管理和维护地下管线管理模块。1992年Moutaletal基于GIS设计出一套纽约市地下管线绘图和数据库管理系统[11]。1993年美国的Daene.C.Mckinney 在《德克萨斯水利规划地理信息系统的评价》中提出基于GIS的供水管网信息系统[12]，实现了对城市供水管网综合管理，同年，美国华盛顿环境工程委员会建立一个以Ceo Map为GIS的给排水管理系统，能够较好地管理全市给排水管网和附属设施[13]。在21世纪Ron Booth提出基于地理信息技术的给排水管网系统对地下管网进行管理，可有效提高人们管理管线工作效率。Smith[14]将GIS技术应用在供水管网管理系统中，提高了管网防灾和应急决策能力[15]。Y. Du与S. Zlatanova[16]结合CAD软件与空间DBMS对管网进行三维可视化和管理管道网络，执行空间分析，并提出以圆柱体或球体连接管道，简化管网复杂性。近几年，美国、新加坡、加拿大等国家相继开始三维数字化城市建设[17]，建立地下管网三维模型，通过3D GIS技术实现三维数字化城市。国外的排水管网地理信息系统结合自动化制图系统、设施管理系统等，为城市建设和规划提供高精度和可靠性较好的排水管网信息[18]。随着大数据、物联网、人工智能等新技术发展，西方国家已经融合这些技术建设更为先进的给水、排水管网地理信息系统，从而实现对城市给排水管网信息化管理。
第2章 社区给排水管网分析及数据模型
2.1社区给排水管网组成结构
2.1.1 社区给排水组成体系及其特点
给排水管网系统由给水系统和排水系统两大部分组成，是为人们的生活、生产和消防提供用水和排除废水的设施总称[53]。给排水管网系统的作用是由给水系统向各种不同类别的用户供应满足需求的水质和水量，由排水系统收集、输送和处理用户排出的废水，以防止废水中污染物质危害人体健康和保护环境，从而让城市拥有一个健康良好的生活和生产环境，保证城市的稳定运行。根据给排水管网系统的功能可将其划分为以水源取水系统、给水处理系统、给水管网系统、排水管网系统、废水处理系统和排放和重复利用系统六个子系统，一般的城镇给水排水系统如图2.1所示。
（1）水源取水系统。该系统是给水系统中的关键部分之一，是从天然或人工水源取水的取水总称。其包含水资源、取水设施、提升设备和输水渠等。
（2）给水处理系统。包括各种采用物理、化学、生物等方法的水质处理设备和构筑物（如：絮凝池、沉淀池、过滤和淡化等工艺和设施）。
（3）给水管网系统。包括输水管渠、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀及水量调节设施（清水池、水塔等）。
（4）排水管网系统。包括污水和废水收集和输送管渠、管道、水量调节池、提升泵站及附属构筑物（如检查井、雨水口等）等。
（5）废水处理系统。包括栅格、沉淀池、氧化池、生物滤池和氧化沟等。
（6）排放和重复利用系统。包括受纳水体、排放口、稀释扩散设施、隔离设施和废水回用设施等。
2.2 BIM与GIS数据模型结构差异
2.2.1 几何结构差异
BIM与GIS本身就是两种不相同范畴的事物，前者应用于建筑设计和管理，后者服务于地理信息世界，都有着其自身的优势与不足。BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，能够连接建筑项目生命周期不同阶段的数据、过程和资源，将建设过程中所产生的数据、信息和策划等进行传递，便于应用人员在项目不同阶段能够正确理解模型所表达的内容并做出合理高效的应用方案。BIM模型侧重于构造实体几何、对象的分解和特化以及对象之间的关系，其模型具有丰富的建筑空间和语义信息，能够细粒度地表达室内构件，可在全生命周期读对建筑本身进行精细化管理；但其空间分析能力较弱，数据模型格式互不兼容，可重用性差，难以实现信息共享，容易出现数据孤岛。而地理信息系统主要描述建筑物分布情况和其中与地形有关的因素，侧重于数据库的管理且拓扑工具成熟，可以实现在对应GIS平台上进行相关的查询属性和三维空间分析等功能；但在GIS中建筑物内部的表达很简单而且缺少精细及全面的建筑信息数据[56]。BIM 和 GIS 技术各有侧重，两者的差异主要体现在几何和语义层面。
三维模型空间数据结构总体上可分为线框模型、面模型和实体模型。BIM构建的模型主要是实体模型，其建模的方法有边界表示法（Boundary Representation ，B-Rep）、扫描（Sweep）建模法和结构实体几何法。CSG是广泛应用于三维模型的一种数据结构，它通过基本体素及施加在其的几何变换、布尔运算、局部修改等方法来构造空间实体[57]。CSG体素可以分为圆柱、圆锥、三棱锥、三菱台、正四棱柱等，如图2.3。CSG可以描述为一棵体素或多个体素通过几何变换及交、并、差运算形成的二叉树，二叉树也可以命名为CSG树。CSG树的根表示构造的三维实体模型，其叶结点表示体素及记录每一步执行的基本参数，中间结点表示几何变换及体素的布尔运算等操作。
第3章 社区给排水管网数据组织与多尺度建模 ..................... 21
3.1社区给排水管点数据结构 ......................... 21
3.1.1 基于体元数据结构 ........................ 21
3.1.2 管网数据组织 .............................. 22
第4章 社区给排水管网多尺度模型可视化 ......................... 36
4.1管网数据读取测试 ................................... 36
4.1.1实验环境 .......................................... 36
4.1.2 管网数据读取测试设计 ............................ 36
第5章 总结与展望 ................................. 53
5.1研究总结 ................................. 53
5.2研究展望 .......................................... 53
第4章 社区给排水管网多尺度模型可视化
4.1管网数据读取测试
4.1.1实验环境
针对社区给排水管网基础数据存在格式多样化、存储分散、使用不便等问题，本次实验对前文构建的管网模型数据进行读取测试，以便于集
