CN109035392A - 一种用于变电站三维模型的建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于变电站三维模型的建模方法，包括以下步骤：步骤(1)：布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；获取变电站设备的三维模型数据并建立变电站设备的三维模型；步骤(2)：通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据，本发明采集效率高、数据精度高：利用三维激光扫描仪采集大量点云数据的同时进行变电站目标拍照，获取纹理数据，以作为建模后的纹理贴图使用，缩短了数据采集时间，明显提高了数据采集的效率。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理领域，具体涉及到一种用于变电站三维模型的建模方法。
背景技术
众所周知，变电站在我们现代生活中起着举足轻重的作用，以信息化手段来实现变电站的数据采集并进行建模是电力行业发展应用的新趋势。而现实生产中由于现存数据不足或数据丢失等原因，要进行变电站数据建模其首要任务需要进行数据采集。传统的数据采集方法一般是逐点采集，不能快速获取大量的空间信息，且存在采点困难、并且作业效率也非常低等问题，并且所采集的数据只能常规使用，不能全面提供变电站实体表面模型，同时也加剧了三维建模的困难。另外，我国电力系统方面广泛应用的变电站设备及部件的显示状态为二维的拓扑关系图及对应的连接关系图，几何图形结构简单，难以形象的反应现实的变电站设备及部件的状态，很难在一定程度上为线路检修和线路巡视人员提供有力的参考。因此，如何以快、精、准的方式采集数据并实现变电站的建模目前仍是一项艰巨的任务。
发明内容
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种用于变电站三维模型的建模方法，克服上述已有技术的不足，采集效率高、数据精度高：利用三维激光扫描仪采集大量点云数据的同时进行变电站目标拍照，获取纹理数据，以作为建模后的纹理贴图使用，缩短了数据采集时间，明显提高了数据采集的效率，而且也不影响数据精度，完成三维信息采集后即可依据精准数据制作三维模型。为后期资产管理、虚拟仿真训练提供真实三维场景。
本发明提供了一种用于变电站三维模型的建模方法，包括以下步骤：
步骤(1)：布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；获取变电站设备的三维模型数据并建立变电站设备的三维模型；
步骤(2)：通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据；
步骤(3)：利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标并利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；
步骤(4)：对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中，分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型，融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型；
步骤(5)：根据步骤(4)获取的设备构造、设备尺寸、设备外形、设备摆放位置和布局的数据建立三维模型，完成模型库的建立。
上述的方法，其中，所述步骤(1)中：通过多站扫描方式对变电站进行扫描的具体过程是：首先，设置多个测站，并使各相邻测站之间具有扫描重叠区域；其次，在各相邻测站之间的扫描重叠区域设置靶标，且靶标位于测站观测区的不同方位角方向，在高度及距离上均匀分布且避免共线或共面；最后，某测站扫描数据完整后，进行下一站的扫描工作，直到完成所有测站的扫描工作。
上述的方法，其中，所述步骤(2)还包括：对点云数据进行处理的具体过程是：首先对点云数据进行配准拼接，然后进行去噪处理，最后对点云数据赋色，得到完整的变电站激光点云数据。
上述的方法，其中，所述去噪处理包括粗删和精删，粗删时，在三维视图中将变电站的主体框选起来，然后删除外部的点云数据；精删时，先框选局部区域，然后选择三维视图再进行细节上的删噪。
上述的方法，其中，所述步骤(2)还包括：变电站3D地景模型构建方法为：
提取处理后的地理位置信息数据，通过GIS获取变电站地景数字高程模型；对变电站地景进行拍照，根据获取的影像数据，作为3D地景模型的纹理贴图；融合变电站地景数字高程模型和纹理贴图，最终得到变电站3D地景模型。
本发明提供了一种用于变电站三维模型的建模方法具有以下有益效果：1、采集效率高、数据精度高：利用三维激光扫描仪采集大量点云数据的同时进行变电站目标拍照，获取纹理数据，以作为建模后的纹理贴图使用，缩短了数据采集时间，明显提高了数据采集的效率，而且也不影响数据精度，完成三维信息采集后即可依据精准数据制作三维模型。为后期资产管理、虚拟仿真训练提供真实三维场景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明提供的一种用于变电站三维模型的建模方法的流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1所示，本发明提供的一种用于变电站三维模型的建模方法，包括以下步骤：
步骤(1)：布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；获取变电站设备的三维模型数据并建立变电站设备的三维模型；
步骤(2)：通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据；
步骤(3)：利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标并利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；
步骤(4)：对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中，分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型，融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型；
步骤(5)：根据步骤(4)获取的设备构造、设备尺寸、设备外形、设备摆放位置和布局的数据建立三维模型，完成模型库的建立。
在本发明中，通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据；对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中，分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型，融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型。由于变电站内部设备多、环境复杂、危险区域无法靠近，本发明利用三维激光扫描仪可以很好的解决这些问题，快速获取变电站三维信息，完成三维信息采集后即可依据精准数据制作三维模型。为后期资产管理、虚拟仿真训练提供真实三维场景，而且采集效率高、数据精度高：利用三维激光扫描仪采集大量点云数据的同时进行变电站目标拍照，获取纹理数据，以作为建模后的纹理贴图使用，缩短了数据采集时间，明显提高了数据采集的效率，而且也不影响数据精度。
本发明一优选而非限制的实施例中，步骤(1)中：通过多站扫描方式对变电站进行扫描的具体过程是：首先，设置多个测站，并使各相邻测站之间具有扫描重叠区域；其次，在各相邻测站之间的扫描重叠区域设置靶标，且靶标位于测站观测区的不同方位角方向，在高度及距离上均匀分布且避免共线或共面；最后，某测站扫描数据完整后，进行下一站的扫描工作，直到完成所有测站的扫描工作。
本发明一优选而非限制的实施例中，步骤(2)还包括：对点云数据进行处理的具体过程是：首先对点云数据进行配准拼接，然后进行去噪处理，最后对点云数据赋色，得到完整的变电站激光点云数据。
本发明一优选而非限制的实施例中，去噪处理包括粗删和精删，粗删时，在三维视图中将变电站的主体框选起来，然后删除外部的点云数据；精删时，先框选局部区域，然后选择三维视图再进行细节上的删噪。
本发明一优选而非限制的实施例中，步骤(2)还包括：变电站3D地景模型构建方法为：提取处理后的地理位置信息数据，通过GIS获取变电站地景数字高程模型；对变电站地景进行拍照，根据获取的影像数据，作为3D地景模型的纹理贴图；融合变电站地景数字高程模型和纹理贴图，最终得到变电站3D地景模。以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种用于变电站三维模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：布设变电站测量控制点并获取测量控制点的三维坐标地址；获取变电站设备的三维模型数据并建立变电站设备的三维模型；
步骤(2)：通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据；
步骤(3)：利用三维激光扫描仪采集测量控制点的场景空间物体表面所有点的三维坐标并利用三维坐标建立变电站场景的真三维模型；
步骤(4)：对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中，分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型，融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型；
步骤(5)：根据步骤(4)获取的设备构造、设备尺寸、设备外形、设备摆放位置和布局的数据建立三维模型，完成模型库的建立。
2.如权利要求1所述的一种用于变电站三维模型的建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中：通过多站扫描方式对变电站进行扫描的具体过程是：首先，设置多个测站，并使各相邻测站之间具有扫描重叠区域；其次，在各相邻测站之间的扫描重叠区域设置靶标，且靶标位于测站观测区的不同方位角方向，在高度及距离上均匀分布且避免共线或共面；最后，某测站扫描数据完整后，进行下一站的扫描工作，直到完成所有测站的扫描工作。
3.如权利要求1所述的一种用于变电站三维模型的建模方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括：对点云数据进行处理的具体过程是：首先对点云数据进行配准拼接，然后进行去噪处理，最后对点云数据赋色，得到完整的变电站激光点云数据。
4.如权利要求3所述的一种用于变电站三维模型的建模方法，其特征在于，所述去噪处理包括粗删和精删，粗删时，在三维视图中将变电站的主体框选起来，然后删除外部的点云数据；精删时，先框选局部区域，然后选择三维视图再进行细节上的删噪。
5.如权利要求4所述的一种用于变电站三维模型的建模方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括：变电站3D地景模型构建方法为：
提取处理后的地理位置信息数据，通过GIS获取变电站地景数字高程模型；对变电站地景进行拍照，根据获取的影像数据，作为3D地景模型的纹理贴图；融合变电站地景数字高程模型和纹理贴图，最终得到变电站3D地景模型。
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