三維可視化技術(shù)在基建維修中的應(yīng)用研究

張恒

摘? 要：隨著基建工程的發(fā)展，三維可視化技術(shù)在基建管理中的應(yīng)用日益廣泛?；诖?，文章分析了三維可視化技術(shù)在基建維修中的應(yīng)用，從三維可視化技術(shù)的優(yōu)勢、三維可視化技術(shù)內(nèi)容等方面進行了探究，并分析了三維可視化技術(shù)在基建維修中的應(yīng)用策略，如需求分析、接口設(shè)計、系統(tǒng)功能模塊及應(yīng)用效果等。

關(guān)鍵詞：三維可視化;基建維修;接口設(shè)計

中圖分類號：TP391.4 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）09-0176-02

Abstract： With the development of infrastructure engineering， 3D visualization technology is more and more widely used in infrastructure management. Based on this， this paper analyzes the application of 3D visualization technology in infrastructure maintenance， and probes into the advantages of 3D visualization technology and the content of 3D visualization technology. The application strategy of 3D visualization technology in infrastructure maintenance is analyzed， such as requirement analysis， interface design， system function module and application effect.

Keywords： 3D visualization; infrastructure maintenance; interface design

探析三維可視化技術(shù)，其特點為虛擬化、數(shù)字化、立體化。相較于傳統(tǒng)的二維技術(shù)，三維可視化技術(shù)是一項新興的，更加形象化的技術(shù)。在工程管理系統(tǒng)中，若三維可視化技術(shù)與二維技術(shù)交融應(yīng)用，就可有效優(yōu)化該系統(tǒng)的維修方法。由此，筆者以三維工程維修管理系統(tǒng)為例，對具體項目進行技術(shù)分析，以促進相關(guān)人員對三維技術(shù)應(yīng)用的了解。

1 三維可視化技術(shù)優(yōu)勢

在傳統(tǒng)設(shè)計中，所謂空間布局，就是一個平面二維空間，它由四個方向定位而成。探析二維的目的，就是在一個平面內(nèi)，實現(xiàn)多種類型模塊的集成。在設(shè)計方式上，主要采用相對和浮動定位，但這種方式并不能很好的規(guī)避技術(shù)漏洞，由此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形式，呈現(xiàn)復(fù)雜化的結(jié)果，進而影響了效率的提升。如今，在構(gòu)圖過程中，若采用三維技術(shù)，就可實現(xiàn)各個模塊的抽象化，并將之視為一個個平面，以確定三維視角中的前后關(guān)系。如此，多層重疊即為一個界面，透視關(guān)系在層與層之間形成，踐行三維布局的絕對定位。由此，浮動定位所產(chǎn)生的缺陷，就可得到彌補。簡而言之，在三維布局中，研究者可將構(gòu)圖視為多層次的疊加，進而實現(xiàn)層層攻克的目標。

2 三維可視化技術(shù)探析

關(guān)于三維可視化技術(shù)，應(yīng)從三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、三維數(shù)據(jù)體的存儲及管理、建模技術(shù)與紋理影射技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等方面分析，具體可參考以下方面：第一，三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。探析三維可視化技術(shù)的基礎(chǔ)，即是三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性及有效性。如今，三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型主要有三種，分別是幾何對象模型、屬性對象模型、拓撲關(guān)系模型。其一，幾何對象模型。對于地質(zhì)體而言，該模型可描述其形狀及空間狀態(tài)。其二，屬性對象模型，對于地質(zhì)體而言，該模型可存儲其描述信息。其三，拓撲關(guān)系模型。對于地質(zhì)體而言，該模型可描述地質(zhì)實體之間的拓撲關(guān)系，甚至是某個地質(zhì)實體與其內(nèi)部子要素之間的拓撲關(guān)系。第二，三維數(shù)據(jù)體的存儲及管理。在地質(zhì)體中，其幾何數(shù)據(jù)是比較大的。在這一層面，相較于一般建筑物的幾何數(shù)量，應(yīng)是其數(shù)量的幾十萬倍。若加上相關(guān)的拓撲關(guān)系及屬性數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量的龐大基數(shù)，將使一般的GIS技術(shù)，難以達成良好的處理效果。如此，在存儲及管理層面，就要采用多線程動態(tài)調(diào)取、數(shù)據(jù)多級緩存、多極化三維索引等技術(shù)。第三，建模技術(shù)與紋理映射技術(shù)。在三維信息系統(tǒng)中，三維地質(zhì)體的建模速度具有重要作用，可保證該系統(tǒng)的實用性及有效性。由此，為提升該系統(tǒng)的實用性及有效性，研究者應(yīng)致力于探究快速建模技術(shù)，其中就包括交互建模工具的研發(fā)和三維自動建模技術(shù)的研究[1]。在地質(zhì)體表達中，紋理映射技術(shù)，可準確表達地質(zhì)體的表面屬性及空間屬性，只需要添加紋理，就可實現(xiàn)地質(zhì)體的模擬表達，并保證精確性。如此，對于地質(zhì)體而言，紋理元素，不僅是數(shù)據(jù)，還是不同的表面。第四，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。探析虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征，就包括交互性、感知性、自主性。在虛擬化環(huán)境中，場景往往眾多，可達幾十萬種。如今，隨著技術(shù)的發(fā)展，場景模型更加復(fù)雜化，若依然運用傳統(tǒng)算法，就難以提升繪制效率。故而，研究者應(yīng)致力于場景簡化、線面消隱、圖形繪制等技術(shù)的研發(fā)。

3 三維可視化技術(shù)在基建維修中的應(yīng)用分析

3.1 需求分析

3.1.1 集成需求

關(guān)于集成需求，應(yīng)從系統(tǒng)內(nèi)部集成、系統(tǒng)間集成等方面分析，具體可參考以下內(nèi)容：第一，系統(tǒng)內(nèi)部集成。在三維工程維修管理系統(tǒng)中，企業(yè)三維全景平臺的構(gòu)建，需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計算機技術(shù)的參與。如此，三維數(shù)字化場景，就可與企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及動態(tài)有效結(jié)合，將抽象的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，更加直觀的表現(xiàn)出來，促進企業(yè)基建管理的標準化、規(guī)范化。簡而言之，立足基建維修業(yè)務(wù)調(diào)研，可將數(shù)據(jù)庫納入三維工程維修管理系統(tǒng)，使項目的開發(fā)環(huán)節(jié)有效地連接為一個整體，促進維修管理系統(tǒng)的集成化。第二，系統(tǒng)間集成。為保證三維工程維修管理系統(tǒng)的有效運行，應(yīng)使該系統(tǒng)與企業(yè)核心管理系統(tǒng)保持高效的協(xié)作關(guān)系，實現(xiàn)信息的互通互享。探析企業(yè)的核心管理軟件，SAP系統(tǒng)具有應(yīng)用的廣泛性，且該系統(tǒng)具有統(tǒng)一集中開發(fā)的特點。如此，要實現(xiàn)企業(yè)各項業(yè)務(wù)的精細化管理，就要實現(xiàn)系統(tǒng)間的集成。為達成這一目標，就要在系統(tǒng)架構(gòu)、管理維度等層面，優(yōu)選數(shù)據(jù)接口，并優(yōu)化三維工程維修系統(tǒng)的各項功能，如界面設(shè)計及數(shù)據(jù)源控制，實現(xiàn)費用的分劈操作。

3.1.2 內(nèi)容需求與開放型需求

在維修工程管理中，專業(yè)化及系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢不可逆轉(zhuǎn)。該類工程項目的運營，不僅需要業(yè)主的參與及管理，還需要諸多參建單位的協(xié)作管理。當然，并非各方面都要全程參與三維維修管理系統(tǒng)的運行之中，而是要依據(jù)該系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu)，在不同階段引入不同的參建單位，對之進行有效管控。如此，立足不同階段錄入的維修數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)就可進行統(tǒng)計分析，進而控制基建維修成本。此外，對于現(xiàn)有系統(tǒng)項目，企業(yè)在進行設(shè)計、研發(fā)、管理的同時，應(yīng)考慮該系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，并做好良好基礎(chǔ)條件的準備。如此，對于系統(tǒng)而言，就應(yīng)保證系統(tǒng)具備一定的開放性、延展性，實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)可控。三維工程維修系統(tǒng)，應(yīng)通過技術(shù)開發(fā)，提供豐富的接口功能，以促進該系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成。例如，針對企業(yè)危險源點，應(yīng)實現(xiàn)三維可視化立體成像，使維修人員明確相應(yīng)工作環(huán)境的危險源點，以規(guī)避安全事故[2]。例如，在安保層面，可將消防監(jiān)控系統(tǒng)與廠區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)集成應(yīng)用，以促進突發(fā)事件在第一時間得到預(yù)警，并運用三維可視化終端，實現(xiàn)人員的統(tǒng)一調(diào)配。如此，在未來兼容性系統(tǒng)開發(fā)中，就可進一步提升可視化信息平臺的綜合性，使該系統(tǒng)成為企業(yè)優(yōu)良的精細化管理工具。

3.2 接口設(shè)計

在接口設(shè)計中，三維工程維修管理系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)的接口設(shè)計至關(guān)重要。究其原因，SAP系統(tǒng)可整合各個信息系統(tǒng)，支持多元化的外部接口技術(shù)，并通過這些技術(shù)，實現(xiàn)三維工程維修管理系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。探析SAP系統(tǒng)的典型接口技術(shù)，主要分三種類型，即RFC、BAPI、基于XML的WebService。其一，RFC接口類型。探析該類型接口的功能，即是具備系統(tǒng)間遠程調(diào)用的功能模塊。其二，BAPI接口類型。探析該類型接口的功能，即是提供與所屬平臺無關(guān)的、面向?qū)ο蟮慕涌?，且該類接口具有標準性、獨立性。其三，基于XML的WebService接口類型。探析該類型接口的功能，即是在應(yīng)用系統(tǒng)之間，可調(diào)用相應(yīng)的程序功能?？傊谌S工程維修管理系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)之間，接口功能的重要性不言而喻，因此接口設(shè)計應(yīng)保證兩者之間高效的數(shù)據(jù)交流互動[3]。例如，若查詢條件為費用名稱、經(jīng)辦人、報銷時段等字段，就要保證傳輸接口，可將SAP生成的相應(yīng)訂單號高效傳輸給三維工程維修管理系統(tǒng)，隨之該系統(tǒng)就可拆分相應(yīng)費用，使之分批落實到具體維修部門，并收集詳細的維修信息，進而三維系統(tǒng)將完成標識返回SAP系統(tǒng)，而SAP系統(tǒng)就可進行集成過賬等操作。

3.3 系統(tǒng)功能模塊及應(yīng)用效果

在三維工程維修管理系統(tǒng)中，其功能模塊應(yīng)包括3D可視化定位、文件管理、業(yè)務(wù)操作、統(tǒng)計列表、系統(tǒng)管理等方面。其一，3D可視化定位。利用3D可視化定位，可通過三維場景分層管理地上建筑，并運用漫游功能，直觀顯示廠區(qū)全貌，并實現(xiàn)可視化定位。例如，以房間為單元，可將維修信息錄入系統(tǒng)，而維修信息又可自定義為墻面、窗戶等。其二，文件管理。在文件管理模塊中，與基建相關(guān)文檔，如維修合同、CAD圖紙等，可關(guān)聯(lián)三維建筑模型，實現(xiàn)文檔的信息化管理。其三，業(yè)務(wù)操作。探析業(yè)務(wù)操作內(nèi)容，主要包括維修信息錄入及修改、編碼及分類提交等操作。其四，統(tǒng)計列表。針對維修錄入信息，該模塊可形成統(tǒng)計分析報表，并實現(xiàn)基建維修信息的統(tǒng)計查詢功能。與此同時，該模塊采用圖表形式，可直觀展現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)信息。其五，系統(tǒng)管理。該模塊主要用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護管理，即部門、員工等數(shù)據(jù)的管理。在基建維修管理中，三維工程維修管理系統(tǒng)的應(yīng)用，突破了傳統(tǒng)管理的局限性，可準確而直觀地描述管理現(xiàn)狀的空間及形態(tài)特征。簡而言之，立足廠區(qū)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及動態(tài)，該系統(tǒng)通過直觀的三維數(shù)字化場景，可實現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)的直觀化表達，促進基建管理與現(xiàn)場維修的協(xié)作。同時，立足SAP接口功能開發(fā)，該系統(tǒng)的集成應(yīng)用，可促進集團業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的同步共享，并保證相應(yīng)數(shù)據(jù)的精確性，極大地提升了維修管理效率。

4 結(jié)束語

綜上所述，在基建工程管理中，三維可視化技術(shù)的形象化特點充分展現(xiàn)。相較于二維技術(shù)，三維可視化技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)勢。由此可知，為進一步降低基建維修成本，相關(guān)企業(yè)應(yīng)投身于三維工程維修管理系統(tǒng)的建設(shè)中，深入調(diào)研該系統(tǒng)的集成需求、集成設(shè)計、集成功能、集成應(yīng)用，為實現(xiàn)企業(yè)的精細化管理，提供強大的信息助力。

參考文獻：

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[3]張維，徐華龍，殷大發(fā).煤與煤層氣協(xié)調(diào)開采三維可視化關(guān)鍵技術(shù)[J].煤礦安全，2018，49（04）：96-98+102.