CN108984884A - 一种电缆工程三维设计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电缆工程三维设计方法及装置，该方法包括：根据导入的测绘图或管线表生成地下三维综合管线；根据导入的倾斜摄影测量数据生成地上三维街景；将所述地下三维综合管线与所述地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景；通过调用工程模型库中的三维模型在所述地下三维场景中进行三维工程绘制；在所述地上三维街景中，根据街景情况选择或调整地上电气设备的外观，并布置或调整所述地上电气设备的位置。该方法在现有电缆设计流程基础上增加倾斜摄影测量数据导入用于真实还原地上三维街景，降低了工程建设成本，提高了工程效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及于电力线路设计的技术领域，具体地涉及一种电缆工程三维设计方法及装置。
背景技术
在电缆工程三维设计领域，工程区域内供水、燃气、热力、电力、通信、污水、雨水、照明等现状地下管线可通过参数化建模生成地下三维综合管线通用模型；电力井、电缆通道可通过参数化建模生成通用模型；箱变、开闭器等地面电气设备设施可通过图形化建模方式生成通用模型。设计人员基于地下三维综合管线通过调用电力井、通道的三维模型，展开三维布置设计，以优化电缆路径。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有技术虽能够直观的反映工程区域地面以下现状管线情况，路径选择时避免新建通道与现状管线的交叉碰撞，但由于对地面以上的建筑物、树木或其他市政设施了解不足，经常因拆迁量大、伐木量多，这就提高了工程建设成本，降低了工程效率和质量。
发明内容
本发明实施例提供一种一种电缆工程三维设计方法及装置，以降低了工程建设成本，提高了工程效率和质量。
一方面，本发明实施例提供了一种电缆工程三维设计方法，其包括：
根据导入的测绘图或管线表生成地下三维综合管线；
根据导入的倾斜摄影测量数据生成地上三维街景；
将所述地下三维综合管线与所述地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景；
通过调用工程模型库中的三维模型在所述地下三维场景中进行三维工程绘制；
在所述地上三维街景中，根据街景情况选择或调整地上电气设备的外观，并布置或调整所述地上电气设备的位置。
另一方面，本发明实施例提供了一种电缆工程三维设计装置，其包括：
地下三维综合管线生成单元，用于根据导入的测绘图或管线表生成地下三维综合管线；
地上三维街景生成单元，用于根据导入的倾斜摄影测量数据生成地上三维街景；
真实三维空间场景生成单元，用于将所述地下三维综合管线与所述地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景；
地下三维场景工程绘制单元，用于通过调用工程模型库中的三维模型在所述地下三维场景中进行三维工程绘制；
地上三维街景选择及调整单元，用于在所述地上三维街景中，根据街景情况选择或调整地上电气设备的外观，并布置或调整所述地上电气设备的位置。
又一方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如前述的任意一种所述的电缆工程三维设计方法。
最后一方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，其包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如前述的任意一种所述的电缆工程三维设计方法。
上述技术方案具有如下有益效果：
能够真实再现地上景观，设计人员选择设备外观时能与现场环境保持一致，保证设备周围环境的协调性，避免二次修改，提高工作效率。
能够真实再现地上建筑物、树木与新建设备之间的位置关系，设计人员可通过三维场景精准量测、优化设备位置，减少拆迁和伐木量，降低施工成本，提高工程质量。
在施工前通过地上三维街景直观的了解待施工区域的现场情况，施工人员可提前制定施工方案(如施工路径、携带设备等)减少现场勘查工作，提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种电缆工程三维设计方法的逻辑流程图；
图2是本发明实施例的一种电缆工程三维设计装置200的功能框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例提供了一种倾斜摄影技术在电缆三维设计中的应用方法，具体地为在现有电缆设计流程基础上增加倾斜摄影测量数据导入用于真实还原地上三维街景。
如图1所示，使用该方法的电缆设计流程包括如下步骤：
步骤110：根据导入的测绘图或管线表生成地下三维综合管线。
在本实施例中，测绘图是指地上建筑物、道路、树木、市政设施以及地下现状管线尺寸在平面图上进行标注的二维图纸。测绘图源于电缆工程设计前由勘测人员使用专业测量设备对工程区域进行测量得到的数据。在本步骤中该测绘图将导入到本发明实施例的三维电缆设计方法/软件中以生成地下三维综合管线。地下三维综合管线涉及给水、雨水/排水、污水、燃气、电力、热力、路灯、有线电视、电信、工业等十多种地下管线，形成了一张错综复杂的地下管线网络。地下三维综合管线可以直观显示地下管线的空间层次和位置，以仿真方式形象展现地下管线的埋深、材质、形状、走向以及工井结构和周边环境。
地下三维综合管线的生成有导入测绘图和导入管线表两种方式。
导入测绘图：测绘图数据来源于勘测人员对工程区域的现场测量，把所有地下管线的坐标(x、y)、高程、管/沟尺寸以及高程点位置(底部或顶部)在测绘图中进行标注。将含有地下管线准确数据的测绘图导入本发明实施例的三维设计软件中，该软件通过参数化建模技术将所有管线渲染成地下三维综合管线。因测绘技术手段限制无法获取的管线数据或测绘数据不完整的管线不予渲染。
导入管线表：管线表数据同样来源于勘测人员对工程区域的现场测量，把所有地下现状管线的坐标(x、y)、高程、管/沟尺寸以及高程点位置(底部或顶部)整理到表格中。将含有地下管线准确数据的表格导入本发明实施例的三维设计软件中，该软件通过参数化建模技术将所有管线渲染成地下三维综合管线。因测绘技术手段限制无法获取的管线数据或测绘数据不完整的管线不予渲染。
导入测绘图和导入管线表二者的基础数据来源相同，只是数据处理方式不同。
步骤120：根据导入的倾斜测量数据生成地上三维街景。
使用倾斜摄影技术输出的倾斜测量数据实际上已经是地上三维街景，本步骤主要是指将地上三维街景导入软件在软件中展示。
倾斜摄影测量数据是由无人机搭载摄像头生产，拍摄大量图片，通过smart3D生产出来，以.osgb格式保存数据，其不仅能够真实地反映地物情况，高精度地获取物方纹理信息，还可通过先进的定位、融合、建模等技术，生成真实的三维城市模型。具体地，倾斜摄影测量数据是由无人机搭载摄像头从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理，通过smart3D生产出来。通过倾斜测量地面以上的三维场景，获得针对地上街景的倾斜摄影测量数据，并被导入至本发明实施例的三维电缆设计方法/软件中以生成地上三维街景。
由于技术限制，倾斜测量数据主要应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收等行业，且在宏观大场景应用比较广泛。对于电缆设计领域需要对街景中的建筑物、道路、市政设施、树木甚至树叶都要展现的情况，倾斜摄影技术精细化程度不够。本发明的实施例通过多次实验、改进设备及测量方法，使倾斜摄影技术能够清晰展现街道中的建筑物、道路、市政设施、树木甚至树叶等场景，使之能够应用于电缆工程地上设计。可选地，步骤110与步骤120的执行顺序可以互相调换。
在一个较佳实施例中，可以利用激光点云数据对导入的倾斜摄影测量数据进行校正处理，以生成地上三维街景。
倾斜摄影技术主要通过无人机搭载摄像头从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理，通过smart3D生产出来。而本发明的实施例的创新点之一在于使用倾斜摄影与激光点云结合的方式，倾斜摄影用于拍摄带三维空间坐标的现场数据，激光点云用于对以上数据进行补充校正，能够更加精确地反映地物的精确坐标，从而生成精确的地上三维街景。
激光点云也称为点云，是利用激光在同一空间参考系下获取物体表面每个采样点的空间坐标，得到的是一系列表达目标空间分布和目标表面特性的海量点的集合，这个点集合就称之为“点云”(Point Cloud)。点云的属性包括：空间分辨率，点位精度，表面法向量等。
(1)根据激光丈量原理得到的点云，包括三维坐标(XYZ)和激光反射强度(Itensity)。
(2)根据摄影丈量原理得到的点云，包括三维坐标(XYZ)和颜色信息(RGB)。
(3)结合激光丈量和摄影丈量原理得到点云，包括三维坐标(XYZ)、激光反射强度(Itensity)和颜色信息(RGB)。
步骤130：将地下三维综合管线与该地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景。
融合处理是指使用本发明实施例的三维设计软件对地上三维街景的坐标进行调整，修正因测量误差导致的地上三维街景与地下三维综合管线的位置偏差。例如：工程现场道路上有辆汽车，汽车正下方地面下1米有段污水管。因测量误差，在导入软件后汽车可能相对污水管的左右、前后以及上下位置与实际位置有偏差，此时需要设计人员自行对地上三维街景的坐标进行调整，以保证地上、地下三维场景相对位置与现场实际情况保持一致，保证后期工程设计精确性。
本步骤将地上三维街景与地下现状管线的两部分数据的三维空间坐标放到一个场景，形成地上、地下场景同步展示的效果。设计人员能够同时看到工程区域地上、地下的三维效果。
步骤140：通过调用工程模型库中的三维模型在地下三维场景中进行三维工程绘制，例如包括进行电力井、电缆通道布置等。
设计人员基于地下三维综合管线通过调用电力井、通道等的三维模型，展开三维布置设计，以优化电缆路径。工程模型库是指通过参数化建模与图形化建模相结合的方式将工程设计需要用到的电力井、新建通道样式、电气设备生成三维模型，并以数据的形式存储到数据库，形成三维模型库。该三维模型包括：电力井、新建通道样式、电气设备等等的三维模型。可选地，步骤130与步骤140可以调换执行顺序。
步骤150：在地上三维街景中，根据该地上三维街景的情况选择或调整地上电气设备外观，并布置或调整该地上电气设备的位置。
具体地，本步骤在所述地上三维街景中，可以根据所述地上电气设备的放置区域周围的街景颜色选择所述地上电气设备的外观，根据根据所述地上电气设备的放置区域周围的交通状况、建筑物间距及施工环境，选择所述地上电气设备的位置；所述的地上电气设备包括如下至少一种：箱式变电站、开闭器。
该地上电气设备包括两类：箱变、开闭器。每种箱变、开闭器都有不同的尺寸。地上三维街景能够真实反映现场的建筑物、树木、市政设施、道路等所有物体的颜色、尺寸以及三维空间位置。设计人员能够在三维街景中根据设备放置区域周围的街景颜色及位置选择设备外观。
在本步骤中，进行电缆工程设计时要求地上电气设备外观要与周围环境协调；地上电气设备位置应不影响交通、减少拆迁、有施工操作空间等。本步骤中也可以调用工程模型库中的电气设备模型(箱变、开闭器)。
施工交底时，业主、监理、施工单位各方能够直观的看到现场地上情况，对施工可行性与设计人员讨论，有效提高施工交底的质量和效率。
现场施工前，施工人员通过地上街景看到现场地上、地下的情况，对可能存在的问题及时与设计人员沟通，制定施工计划和施工工艺，能够有效减少现场勘察次数，加快施工进度。
进一步地，在步骤140或步骤150之后，该方法还可以包括如下步骤：进行如下检查中的至少一项检查：
进行地下三维综合管线间的交叉碰撞检查、进行地上电气设备外观与周围街景环境协调性检查、进行地上电气设备设备位置合理性检查。
进行地下管线间的交叉碰撞检查是指：在电缆工程设计中，新建电缆通道与现状地下管线(污水、雨水、上水、燃气、照明、热力、通讯、电力)发生穿插而无法满足设计要求的情况。设计人员通过地下三维场景可以直接观察新建电缆通道与现状管线是否发生碰撞，本发明实施例的该三维电缆设计方法或软件对于交叉碰撞的情况也会给予标红提示。
协调性检查是指：检查电气设备外观与周围环境是否协调(色调、风格是否一致)。因为电缆设计中要求新建地上电气设备在设计时需考虑设备外观与周围环境的协调性。设计人员可通过地上三维街景直观地看到新建设备周围环境的情况，继而对选择的设备外观进行调整，保持协调一致。
位置合理性检查是指：检查新建地上电气设备位置是否不影响交通、是否能够减少拆迁量、伐木量，是否与其他建筑物不碰撞，是否有施工操作空间等。设计人员通过地上三维街景观察设备周围情况，看看是够满足相关要求，若不满足可自行调整设备位置。
传统二维设计方式没有地上街景，只能到现场检查，而本发明实施例的三维方式可以不去现场，直接在地上三维街景中进行检查。
上述技术方案的优点包括：
能够真实再现地上景观，设计人员选择设备外观时能与现场环境保持一致，保证设备周围环境的协调性，避免二次修改，提高工作效率。
能够真实再现地上建筑物、树木与新建设备之间的位置关系，设计人员可通过三维场景精准量测、优化设备位置，减少拆迁和伐木量，降低施工成本，提高工程质量。
在施工前通过地上三维街景直观的了解待施工区域的现场情况，施工人员可提前制定施工方案(如施工路径、携带设备等)减少现场勘查工作，提高工作效率。
图2是本发明实施例提供了一种电缆工程三维设计装置200的功能框图。如图所示，该装置200包括：
地下三维综合管线生成单元210，用于根据导入的测绘图或管线表生成地下三维综合管线；
地上三维街景生成单元220，用于根据导入的倾斜摄影测量数据生成地上三维街景；
真实三维空间场景生成单元230，用于将所述地下三维综合管线与所述地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景；
地下三维场景工程绘制单元240，用于通过调用工程模型库中的三维模型在所述地下三维场景中进行三维工程绘制；
地上三维街景选择及调整单元250，用于在所述地上三维街景中，根据所述地上三维街景的情况选择或调整地上电气设备的外观，并布置或调整所述地上电气设备的位置。
可选地，所述地上三维街景生成单元220，具体可用于利用激光点云数据对导入的倾斜摄影测量数据进行校正处理，以生成地上三维街景。
可选地，所述真实三维空间场景生成单元230，具体可用于对所述地上三维街景的坐标进行调整，修正所述地上三维街景与所述地下三维综合管线之间的位置偏差。
可选地，所述地上三维街景选择及调整单元250，具体用于在所述地上三维街景中，根据所述地上电气设备的放置区域周围的街景颜色选择所述地上电气设备的外观，根据根据所述地上电气设备的放置区域周围的交通状况、建筑物间距及施工环境，选择所述地上电气设备的位置；所述的地上电气设备包括如下至少一种：箱式变电站、开闭器。
进一步地，该装置200还可以包括：检查单元，用于进行如下中的至少一项检查：进行地下管线间的交叉碰撞检查、进行所述地上电气设备的外观与周围街景环境的协调性检查、以及进行所述地上电气设备的位置合理性检查。
该电缆工程三维设计装置200的工作过程如前面方法实施例所述，在此不再赘述。
上述技术方案的优点包括：
能够真实再现地上景观，设计人员选择设备外观时能与现场环境保持一致，保证设备周围环境的协调性，避免二次修改，提高工作效率。
能够真实再现地上建筑物、树木与新建设备之间的位置关系，设计人员可通过三维场景精准量测、优化设备位置，减少拆迁和伐木量，降低施工成本，提高工程质量。
在施工前通过地上三维街景直观的了解待施工区域的现场情况，施工人员可提前制定施工方案(如施工路径、携带设备等)减少现场勘查工作，提高工作效率。
又一方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如前述的任意一种所述的电缆工程三维设计方法。
最后一方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，其包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如前述的任意一种所述的电缆工程三维设计方法。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种电缆工程三维设计方法，其特征在于，包括：
根据导入的测绘图或管线表生成地下三维综合管线；
根据导入的倾斜摄影测量数据生成地上三维街景；
将所述地下三维综合管线与所述地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景；
通过调用工程模型库中的三维模型在所述地下三维场景中进行三维工程绘制；
在所述地上三维街景中，根据所述地上三维街景的情况选择或调整地上电气设备的外观，并布置或调整所述地上电气设备的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据导入的倾斜摄影测量数据生成地上三维街景，具体包括：
利用激光点云数据对导入的倾斜摄影测量数据进行校正处理，以生成地上三维街景。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的将所述地下三维综合管线与所述地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景，具体包括：
对所述地上三维街景的坐标进行调整，修正所述地上三维街景与所述地下三维综合管线之间的位置偏差。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的在所述地上三维街景中，根据所述地上三维街景的情况选择或调整地上电气设备的外观，并布置或调整所述地上电气设备的位置，具体包括：
在所述地上三维街景中，根据所述地上电气设备的放置区域周围的街景颜色选择所述地上电气设备的外观，根据根据所述地上电气设备的放置区域周围的交通状况、建筑物间距及施工环境，选择所述地上电气设备的位置；所述的地上电气设备包括如下至少一种：箱式变电站、开闭器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
进行地下管线间的交叉碰撞检查；和/或
进行所述地上电气设备的外观与周围街景环境的协调性检查；和/或；
进行所述地上电气设备的位置合理性检查。
6.一种电缆工程三维设计装置，其特征在于，包括：
地下三维综合管线生成单元，用于根据导入的测绘图或管线表生成地下三维综合管线；
地上三维街景生成单元，用于根据导入的倾斜摄影测量数据生成地上三维街景；
真实三维空间场景生成单元，用于将所述地下三维综合管线与所述地上三维街景融合形成真实的三维空间场景，所述三维空间场景包括地下三维场景和地上三维街景；
地下三维场景工程绘制单元，用于通过调用工程模型库中的三维模型在所述地下三维场景中进行三维工程绘制；
地上三维街景选择及调整单元，用于在所述地上三维街景中，根据所述地上三维街景的情况选择或调整地上电气设备的外观，并布置或调整所述地上电气设备的位置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述地上三维街景生成单元，具体用于利用激光点云数据对导入的倾斜摄影测量数据进行校正处理，以生成地上三维街景。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，
所述真空三维空间场景生成单元，具体用于对所述地上三维街景的坐标进行调整，修正所述地上三维街景与所述地下三维综合管线之间的位置偏差。
9.根据根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，
所述地上三维街景选择及调整单元，具体用于在所述地上三维街景中，根据所述地上电气设备的放置区域周围的街景颜色选择所述地上电气设备的外观，根据根据所述地上电气设备的放置区域周围的交通状况、建筑物间距及施工环境，选择所述地上电气设备的位置；所述的地上电气设备包括如下至少一种：箱式变电站、开闭器。
10.根据根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
检查单元，用于进行如下中的至少一项检查：进行地下管线间的交叉碰撞检查、进行所述地上电气设备的外观与周围街景环境的协调性检查、进行所述地上电气设备的位置合理性检查。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述的电缆工程三维设计方法。
12.一种计算机设备，其特征在于，其包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的电缆工程三维设计方法。
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