[发明专利]基于地面LIDAR的工业架空管线量测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于地面三维激光扫描仪(简称“LIDAR”)的工业架空管线测量和三维GIS展现方法，适用于地表复杂工业架空管线的测量和虚拟现实的展示，属于管线测量技术领域。

背景技术

当前架空工业管线的三维数据采集技术主要包括：(1)离散单点采集三维坐标，如全站仪、高精度GPS等；(2)基于二维的光学摄影原理获取图像数据，然后用软件对数据进行推拟来获取实体三维模型，如遥感、近景摄影测量、航空摄影测量等。

当前工业架空管线的展现方式主要有：(1)采用平面模式加注各变高点高程的方式；(2)利用平面图纸和立面图相互结合的方式。

现有技术存在如下问题和缺点：

(1)离散单点采集三维坐标的方法，由于需要海量点云数据描述复杂结构的表面、实体结构，为保证目标结构完整性，需要采集大量的测量点，单点定位测量方法获取数据花费时间长、效率低，而且建模过程非常繁琐，操作困难。

(2)利用二维摄影测量手段，存在着光学器件固有变形误差、景深不足、实物表面预处理、基准点设置、三角平面错位，图像数据转换等不确定性问题的影响，也不适用于复杂架空管线测。

(3)现有表现形式比较专业，缺乏直观性，对读图人员有较高的专业知识背景要求。

发明内容

发明目的：对于需要海量点云数据描述的复杂结构的表面、实体结构进行描述时，为保证目标相关关系的准确和完整，需要采集大量的测量点，复杂工业架空管线量测正是这类情况，本发明提供一种便于海量数据管理、利用点云数据快速生成工业管线模型和中心线、实现三维可视化的基于地面LIDAR的工业架空管线量测方法。

技术方案：一种基于地面LIDAR的工业架空管线量测方法，包括如下步骤：

第一步，采用地面三维激光扫描仪，完成对工业管线三维点云数据的采集；

第二步，利用空间坐标系的成果对点云数据进行空间位置纠正后，对外业获取的海量点云数据依据空间位置进行索引管理；

第三步，依据各组点云数据或点云组合数据进行工业架空管线的模型提取，并将模型数据进行合并；

第四步，将获得的模型文件引入AutoCAD中依据三维展现的原则提取工业架空管线的中心线和特征点；

第五步，将工业架空管线的中心线和特征点文件利用数据库管理软件编辑专业属性信息(如：管径、管壁厚度、保温材料、阀门种类、载体性质等)；

第六步，利用叠加工业架空管线专业属性信息(如：管径、管壁厚度、保温材料、阀门种类、载体性质等)的工业架空管线中心线文件与三维展现平台结合实现三维可视化，实现地理空间数据的真三维管理。

工作原理：地面三维激光扫描技术是整个三维数据获取和重构技术体系中最新的技术，与传统的技术手段有很大的区别。它能够快速获取物体表面每个采样点的空间位置坐标，得到一个表示实体的点集合，点集合称之为“点云”(pointclouds)。点云数据借助于计算机软件处理，用点、线、多边形、曲线、曲面等形式将立体模型描述出来，便可以重建出实体的表面模型。将模型数据建立严密的空间位置关系和专业属性信息数据库实现基于GIS的三维可视化应用。

有益效果：本发明基于地面LIDAR的工业架空管线量测方法中的地面三维激光扫描技术真正做到了直接从实物进行快速的逆向三维数据采集及模型重构，即从二维到三维的全景三维实测数据重构。无需作任何实物表面处理，就可以获得景深长，避免光学变形因素带来误差的实体表面位置数据，激光点云中的每个点的三维坐标数据都是直接采集的目标真实位置数据，近而使得后处理的数据真实可靠，结合GIS软件和三维设计、展示软件最终实现面向GIS应用的工业架空管线采集和管理。将该技术作为快速获取和管理工业架空管线空间数据的有效手段，能够直接反映客观事物实时的、真实的形态和属性特性。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图。

图2为本发明实施例的地面三维激光扫描仪测站设计示意图；

图3为本发明实施例的点云数据处理流程图；

图4为本发明实施例的多软件平台协同作业流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，基于地面LIDAR的工业架空管线量测方法，具体步骤如下：

第一步：采用地面三维激光扫描仪，完成对工业管线三维点云数据的采集。