[发明专利]一种输水隧洞病害可视化预警方法

权利要求书

1.一种输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，包括步骤：

S1，提取输水隧洞激光三维点云数据、现场图像及结构设计参数逆向构建BIM模型，将BIM模型与GIS融合得到BIM基准模型；

S2，提取输水隧洞检测的点云数据经点云预处理为实测点云数据；

S3，对BIM基准模型和实测点云数据进行几何偏差分析得到三维偏差数据；

S4，分析三维偏差数据得到病害信息，将病害信息导入BIM基准模型发布输水隧洞可视化预警云图。

2.如权利要求1所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S1中逆向构建BIM模型的方法包括步骤：

S111，使用三维激光扫描仪采集输水隧洞三维点云数据并进行去噪和滤波处理；

S112，对去噪和滤波处理后的三维点云数据进行切片处理绘制输水隧洞结构轮廓线；

S113，提取输水隧洞结构设计参数结合输水隧洞结构轮廓线进行点云拟合创建BIM初步模型；

S114，提取现场图像和结构设计参数信息，完善输水隧洞各墙体结构、尺寸、相对坐标、材质等参数属性完成BIM模型创建。

3.如权利要求1所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S1中将BIM模型与GIS融合的具体步骤为：

S121，从BIM模型中提取IFC数据模型；

S122，从IFC数据模型中提取编码信息转换为GIS可识别的CityGML文档，具体包括：采用坐标变换矩阵将IFC独立坐标系中的相对坐标转换为世界坐标系中的绝对坐标、将IFC中扫描体和构造实体的几何表达方式转换为边界表达、提取IFC中的属性信息和切片信息、简化IFC几何信息得到关键语义信息；

S123，将CityGML导入GIS，加载地理空间场景模型，形成BIM与GIS数据融合模型。

4.如权利要求1所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S2中点云预处理的方法包括：

S21，将分区段扫描的点云数据采用基于重叠扫描区同名点三维信息的ICP配准法实现点云拼接；

S22，采用K近邻自适应双边滤波算法对隧洞采集空间内的噪声及冗余数据点去噪处理后得新模型点云数据；

S23，选取点云数据中不少于3个基准点，经校验为与BIM模型中的相同点的坐标一致，将BIM基准模型坐标系和点云数据坐标系下各对应点之间的距离、竖直角、方位角作为依据对点云数据进行空间坐标转换。

5.如权利要求1所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S3中几何偏差分析方法包括：

S31，对BIM基准模型和实测点云数据进行位置偏差检查，若存在位置偏差，则依据BIM基准模型对实测点云数据进行坐标转换以消除位置偏差；

S32，以BIM基准模型为基准，计算实测点云数据中每个点到BIM基准模型中与之对应的点的距离即点偏差值得到三维偏差数据。

6.如权利要求5所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S4中分析三维偏差数据得到病害信息的方法为：

S41，以BIM基准模型中的点偏差值大于设定的病害中心点阈值的点为病害中心点，以病害中心点辐射到四周点偏差值在设定的病害范围阈值的点划定病害辐射区域范围，计算病害辐射区域范围中所有点的平均偏差值；

S42，选取所有病害中心点中点偏差值及其辐射区域范围与平均偏差值三项中任一项超过预设阈值的病害中心点为病害位置点，记录每一个病害位置点的坐标、点偏差值、对应的辐射区域范围及平均偏差值为病害信息。

7.如权利要求6所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述可视化预警云图的展示方式为：在输水隧洞BIM基准模型图上显示病害位置点、及不同颜色展示病害辐射区域范围，其中病害辐射区域范围按照平均偏差值划分为不同的病害强度展示为不同颜色。