近年来,随着经济的快速发展,我国的城镇化进程不断向前推进。地下管线作为城镇基础设施的重要组成部分,其数量和长度都在飞速扩展。各类地下管线极大地方便了人们的日常生活。然而,各种原因触发的地下管线爆管事故给社会财产和人身安全带来了很大的威胁。科学有效地管理庞大复杂的管线信息,掌握地下管线的动态,尽力确保地下管线平稳、安全且高效地运行,这些都是地下管线管理者的重要工作,同时也是城市持续发展的必要要求。本文基于GIS技术,并根据城市地下管线管理中的实际需求,设计并开发一个二三维一体化的地下管线系统。该系统基于二维GIS平台Arc Engine和三维GIS平台Terra Explorer Pro的二次开发而成。本文的主要研究工作有:通过CAD数据转换平台的对比,选择了Arc GIS Desktop对地下管线探测数据进行合理的预处理,得到适合于GIS系统的数据格式;根据地下管线网络的特征,设计了“两点一线”的管线数据结构;在管线爆管分析中,分析了传统爆管关阀算法的不完善之处,并给出了改进的方法:考虑管线载体流向,在地下管网的有向图的基础上改进了广度优先算法BFS;此外,特别分析了危害性大的燃气管线爆管,根据燃气的泄漏模型和高斯扩散模型,结合Arc Engine二次开发,在二维场景中模拟了可燃气体扩散情况,对扩散区域按照燃气浓度范围进行划分,并提出对易燃易爆的高危管线爆管的关阀搜索,应考虑与管线破裂处距离较近但是不连通的其他阀门节点。本文设计开发的地下管线信息系统,实现了地下管线分布的三维重现,完成了管线空间信息和属性信息的查询、分析与统计功能;在爆管分析模块中,改进的广度优先搜索算法得到了更加准确的搜索结果,燃气爆管后可燃气体扩散的GIS模拟为危险区域的划分提供了可靠依据。