CN103473412B - 基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地铁车站漫游技术领域，具体涉及一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，该漫游方法至少包括如下步骤：构建地铁车站内站厅、机电设备以及管线布置的虚拟场景，包括三维站厅模型以及位于所述三维站厅模型内的三维机电模型和三维管线模型，之后输出至3d漫游引擎；通过全景扫描装置在施工现场摄录360°全景照片构成现实场景并同样输出至3d漫游引擎中；在虚拟场景中设置现实场景传送点并与360°全景照片链接，以达到虚拟场景和现实场景相结合的漫游方法。本发明的优点是，该方法操作简便，有效整合了地铁车站的虚拟场景和现实场景，可进行动画漫游，帮助漫游者直观全面了解地铁车站情况，并可对其内的各设备的基本信息进行查询和管理。

Description

基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法

技术领域

本发明属于地铁车站漫游技术领域，具体涉及一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法。

背景技术

地铁车站的施工是一个庞大工程，站内的机电安装项目涉及通风、给排水、消防、动力及照明、通信、信号、供电等十几个专业，各专业设备种类数量繁多，交叉安装，排布紧凑，对于前期的施工安装以及后期的设备运营维护都极为不便。目前地铁站的施工以及后期的运营维护大都按照施工图纸进行，这些施工图纸包括纸质工程图和CAD电子图，且不同的专业由不同的人员设计，甚至是不同的专业由不同的设计院进行设计，造成施工图纸众多，且都是平面图纸，不能很好的反应各专业的实际状态，施工人员和运营维护人员无论是理解还是调用相关图纸都极为不便，效率极低。

随着计算机应用技术的发展，建筑信息模型（BIM，Building InformationModeling）越来越广泛的被应用于国内地铁建设领域，该技术可将原来分专业的二维平面图纸通过Revit系列软件等三维BIM软件建模，建立和实际工程一致的三维虚拟模型，通过专业的漫游引擎驱动，使用者可以漫游其中，仿佛身临其境。通过BIM技术所建立的三维模型进行漫游可方便运营维护人员快速直观地查看到地铁车站的设计效果，但是美中不足的是，无论是施工人员和运营维护人员都只能查看到虚拟三维模型，该虚拟三维模型为施工结束后的效果图，无法查看到在不同施工阶段的实际施工图，即使施工人员拍摄了不同阶段的施工照片，那也是局部的平面照片，无法帮助施工人员和运营维护人员直观全面地了解到整个施工现场的情况。

众所周知，一项工程的实际施工和设计图纸必然存在一定的差异，无法做到100%完全一致，因此工程管理人员有必要对地铁站施工现场以及地铁站的设计效果图对比查看，以全面直观的了解地铁站施工。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，该漫游方法通过建立虚拟场景并输出至3d漫游引擎中，同时通过全景扫描装置在施工现场摄录360°全景照片构成现实场景并同样输出至3d漫游引擎中，在虚拟场景中设置现实场景传送点并与360°全景照片链接，以达到虚拟场景和现实场景相结合的漫游方法。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，其特征在于所述漫游方法至少包括如下步骤：构建所述地铁车站内站厅、机电设备以及管线布置的虚拟场景，所述虚拟场景包括三维站厅模型以及位于所述三维站厅模型内的三维机电模型和三维管线模型，将所述虚拟场景合并输出至3d漫游引擎中，并对各所述模型进行装饰材质贴图；在所述地铁车站内选定若干监测点，在所述监测点处设置全景扫描站位，在不同的时间点通过全景扫描装置获取所述全景扫描站位处的360°全景照片，以构成现实场景，将所述现实场景输出至所述3d漫游引擎中；在所述虚拟场景中的各所述模型中设置若干现实场景传送点，所述现实场景传送点的设置位置与所述现实场景内的所述监测点的位置一一对应，所述现实场景传送点与该处的所述360°全景照片具有链接关系；启动所述3d漫游引擎，在所述地铁车站的虚拟场景中进行动画漫游，当漫游至所述现实场景传送点时点击进入所选时间点的360°全景照片中进行查看。

所述三维站厅模型具体指站厅的空间结构的三维模型；所述三维机电模型具体指配电箱、消防箱以及空调箱在所述三维站厅模型中分布的三维模型；所述三维管线模型具体指排风管、水管以及电管在所述三维站厅模型中分布的三维模型。

所述虚拟场景中的各模型上挂接有设备信息属性点，所述设备信息属性点内至少包括以下内容：设备ID编码、设备参数、安装维保日期、生产供应商以及维修联系方式。

所述不同的时间点具体是指：在施工时所述全景扫描装置应至少摄录一次，在施工完毕后所述全景扫描装置应摄录一次，并且在每次维修完毕后所述全景扫描装置应摄录一次。

所述全景扫描装置由铺设于施工现场的导轨、活动连接于所述导轨上的支架、位于所述支架顶端的360°可旋转平台以及固定于所述360°可旋转平台上的全景扫描相机构成。

所述360°全景照片中所显示的机电设备和管线上挂接有设备信息属性点，所述设备信息属性点内至少包括以下内容：设备ID编码、设备参数、安装维保日期、生产供应商以及维修联系方式。

本发明的优点是，（1）将原本的平面图纸转化构建成为三维虚拟场景，通过3d漫游引擎进行动画漫游，可帮助管理人员直观地了解到地铁车站的设计效果；（2）通过在地铁车站内设置若干全景扫描站位并在不同时间点摄录该处的360°全景照片以构成现实场景，可帮助管理人员直观全面的了解到不同施工阶段的施工现场照片；（3）通过将虚拟场景和现实场景的有效整合并进行漫游，可帮助管理者了解到实际施工状态下的地铁车站与理想设计的地铁车站之间所存在的差异，及时发现施工中所存在的问题，并可查看每次维修之后的360°全景照片，以弥补虚拟场景无法记录不同时间点信息的缺点；（4）本漫游方法操作简便，信息化程度高，管理者可以对虚拟场景和现实场景中所显示的各设备的基本信息进行查询和管理，以提高工作效率。

附图说明

图1为本发明中虚拟场景与现实场景的关系示意图；

图2为本发明中全景扫描装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2，图中标记1-5分别为：全景扫描装置1、全景扫描相机2、360°可旋转平台3、支架4、导轨5。

实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，用以实现管理人员通过计算机达到虚拟场景和现实场景相互结合的漫游体验，该方法主要包括以下步骤：

①首先，收集该地铁车站所有专业的电子版二维平面图纸，把这些二维平面图纸逐步导入Revit系列软件，分别建成三维站厅模型、三维机电模型和三维管线模型，之后使用Navisworks Manage软件将前述的三维模型整合在一起以构成地铁车站内站厅、机电设备以及管线布置的的虚拟场景，其中所述及的三维站厅模型具体指站厅空间结构的三维模型，三维机电模型具体指分布在地铁车站内的配电箱、消防箱以及空调箱等设备的三维模型，三维管线模型具体指分布在地铁车站内的排风管、水管以及电管等设备的三维模型；

②为了对地铁车站内的各项设备进行有效的信息管理，方便对该项目的查找和追溯，虚拟场景中的各模型上均挂接有设备信息属性点，每个设备信息属性点均具有其唯一对应的设备ID编码，其内至少应存储有以下信息，设备ID编码、设备参数、安装维保日期、生产供应商以及维修联系方式等；之后将挂接有设备信息属性点的地铁车站虚拟场景输出至3d漫游引擎（即3d-max）中，并对各三维模型进行装饰材质贴图，以实现虚拟场景的动画漫游；

③在实际的地铁车站内选定若干个监测点，通常选定的原则是安装有大量机电设备和管线的地方，在监测点处设置全景扫描站位，如图2所示，全景扫描站位处架设有全景扫描装置1，该全景扫描装置由铺设于施工现场的导轨5、活动连接于导轨5上的支架4、位于支架4顶端的360°可旋转平台3以及固定于360°可旋转平台3上的全景扫描相机2构成；在不同的时间点，360°可旋转平台3可通过自身的多次转动来帮助固定于其上的全景扫描相机2摄取该扫描站位处的360°空间景象，单幅360°全景照片的有效像素可以超过1亿的数量级；将各全景扫描站位处的360°全景照片汇集构成地铁车站的现实场景；前述的不同的时间点具体是指：在施工阶段，每次安装多项机电设备或管线时，通过全景扫描装置1摄录该处的360°全景照片，在施工结束后，再次摄录该处的360°全景照片，在运营阶段，每次对监测点处的机电设备进行维修或更替时，同样需摄录该处的360°全景照片；也就是说，每个监测点处对应拍摄有多张不同时间点的360°全景照片；

④同样为了对地铁车站内的各项设备进行有效的信息管理，方便对该项目的查找和追溯，现实场景（360°全景照片）中所显示的各设备上均挂接有设备信息属性点，每个设备信息属性点均具有其唯一对应的设备ID编码，其内至少应存储有以下信息，设备ID编码、设备参数、安装维保日期、生产供应商以及维修联系方式等，基本与虚拟场景中的设备信息属性点所存储的信息相同；之后同样将挂接有设备信息属性点的地铁车站现实场景输出至3d漫游引擎（即3d-max）中，以实现360°全景照片的真实漫游；

⑤在虚拟场景中的三维站厅模型（或三维机电模型、三维管线模型）内设定若干现实场景传送点，各现实场景传送点按与之前选定的监测点（也即全景扫描站位）位置一一对应的原则设定，且数量相等；每个现实场景传送点与该监测点处的所有360°全景照片具有链接关系，具体可以理解为在虚拟场景中通过点击某个现实场景传送点可以传送至现实场景中对应的监测点处，以查看该处的不同时间点的360°全景照片；

⑥在使用时，使用者通过计算机中的3d漫游引擎，可以对地铁车站的虚拟场景进行漫游浏览，查看地铁车站的设计效果，通过点击各三维模型上的设备信息属性点，可以查看各设备的基础信息；当在虚拟场景中漫游至现实场景传送点时，点击该现实场景传送点，即会出现该处不同时间点所摄录的360°全景照片选项，选择一个时间点后，即会跳转入相应的360°全景照片内，以查看现实场景中该监测点处的真实场景，同样通过点击照片中各设备上的设备信息属性点时，可以查看各设备的基础信息；之后通过点击返回按钮，可跳转回虚拟场景中，可继续选择该处其它时间点的360°全景照片或漫游其它地方，以达到虚拟场景和现实场景相结合的漫游方法。

地铁车站的施工和后期运营维护是一项庞大的工程，涉及到设计人员、施工人员、管理人员以及后期的运维人员，各类人员分属不同的专业，通过上述的漫游方法可以有效帮助他们全面直观的了解到地铁车站的设计结构以及实际施工、运维的情况，本实施例中的漫游方法所带来的积极效果具体可以总结为以下几点：

（1）将原本的平面图纸转化构建成为三维虚拟场景，通过3d漫游引擎进行动画漫游，可帮助管理人员直观地了解到地铁车站的设计结构和效果；

（2）通过在地铁车站内设置若干全景扫描站位并在不同时间点摄录该处的360°全景照片以构成现实场景，可帮助使用者直观全面的了解到不同施工阶段的施工现场真实照片；

（3）众所周知，一项工程的实际施工和设计图纸必然存在一定的差异，无法做到100%完全一致，通过将虚拟场景和现实场景的有效整合并进行漫游，可帮助管理者了解到实际施工状态下的地铁车站与理想设计的地铁车站之间所存在的差异，及时发现施工中所存在的问题，并可查看每次维修之后的360°全景照片，以弥补虚拟场景无法记录不同时间点现状的缺点；

（4）本漫游方法操作简便，信息化程度高，管理者可以对虚拟场景和现实场景中所显示的各设备的基本信息进行查询和管理，设备信息属性点的挂接率达到70%，便于日后对该项目的查找和追溯，可以快速、准确地对工程各种资料进行定位，以提高工作效率，应对地铁工程安全运营的更高要求。

Claims (4)

1.一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，其特征在于所述漫游方法至少包括如下步骤：构建所述地铁车站内站厅、机电设备以及管线布置的虚拟场景，所述虚拟场景包括三维站厅模型以及位于所述三维站厅模型内的三维机电模型和三维管线模型，将所述虚拟场景合并输出至3d漫游引擎中，并对各所述模型进行装饰材质贴图；在所述地铁车站内选定若干监测点，在所述监测点处设置全景扫描站位，在不同的时间点通过全景扫描装置获取所述全景扫描站位处的360°全景照片，以构成现实场景，将所述现实场景输出至所述3d漫游引擎中；在所述虚拟场景中的各所述模型中设置若干现实场景传送点，所述现实场景传送点的设置位置与所述现实场景内的所述监测点的位置一一对应，所述现实场景传送点与该处的所述360°全景照片具有链接关系；启动所述3d漫游引擎，在所述地铁车站的虚拟场景中进行动画漫游，当漫游至所述现实场景传送点时点击进入所选时间点的360°全景照片中进行查看；所述不同的时间点具体是指：在施工时所述全景扫描装置应至少摄录一次，在施工完毕后所述全景扫描装置应摄录一次，并且在每次维修完毕后所述全景扫描装置应摄录一次；所述360°全景照片中所显示的机电设备和管线上挂接有设备信息属性点，所述设备信息属性点内至少包括以下内容：设备ID编码、设备参数、安装维保日期、生产供应商以及维修联系方式。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，其特征在于所述三维站厅模型具体指站厅的空间结构的三维模型；所述三维机电模型具体指配电箱、消防箱以及空调箱在所述三维站厅模型中分布的三维模型；所述三维管线模型具体指排风管、水管以及电管在所述三维站厅模型中分布的三维模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，其特征在于所述虚拟场景中的各模型上挂接有设备信息属性点，所述设备信息属性点内至少包括以下内容：设备ID编码、设备参数、安装维保日期、生产供应商以及维修联系方式。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟和现实场景的地铁车站漫游方法，其特征在于所述全景扫描装置由铺设于施工现场的导轨、活动连接于所述导轨上的支架、位于所述支架顶端的360°可旋转平台以及固定于所述360°可旋转平台上的全景扫描相机构成。