CN110132233A - 一种基于点云数据的cass环境下现状地形图绘图方法 - Google Patents

一种基于点云数据的cass环境下现状地形图绘图方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；步骤2)将获取的各站场点云数据进行拼接；步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换；步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中；步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；步骤6)在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。

Description

一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法
技术领域
本发明属于石油行业站场现状测绘技术领域，具体涉及一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法。
背景技术
石油天然气地面工程建设中，经常涉及老旧站场的改造、扩建等维护和改造，因此要求测量专业能够提供准确的站场现状测量图纸，供后期设计部门使用，地形图中需要精准地测绘出建筑物、设备、管网的准确信息，图纸中对地物的详细度、精准度要求非常高。
目前，对于站场现状测图主要有两种方案：1)采取全站仪进行数据采集，2)采用GNSS设备进行站内坐标点的采集，对于方式1)精度高，但受到遮挡时需多次搬站，对于方式2)作业灵活、误差积累小，但受到遮挡时无法采集到数据。且上述采集方法都是基于人工单点测量，测量效率低，人工耗时长；表达方式受限，只能以点、线、面的形式进行图纸体现，无法详尽的描述物体轮廓信息。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，克服了现有技术中1：采取全站仪进行数据采集受到遮挡时需多次搬站；2：采用GNSS设备进行站内坐标点的采集受到遮挡时无法采集到数据；3：现有技术都是基于人工单点测量，测量效率低，人工耗时长，表达方式受限等问题。
为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
优选的，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。
优选的，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：
式中：
s—有效扫描距离(m)；
β—仪器垂直扫描角(")；
mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；
ms—仪器标称测距误差(mm)；
mα—仪器标称水平测角误差(")；
mβ—仪器标称垂直测角误差(")；
ρ＝206265。
优选的，所述步骤2)包括以下步骤：
步骤2-1)查看各设站位置采集的点云数据，去除扫描范围外采集的点云数据及点云数据中的噪点；
步骤2-2)采用视图拼接的方式进行平面方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-3)平面方向拼接完成后，进行垂直方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-4)拼接完成后进行整体数据平差，其中误差小于15cm；
步骤2-5)对拼接的点云数据进行数据检查，去除范围外的点云数据及噪音点。
优选的，所述步骤2-2)还可以采用特征点、标靶或坐标的形式进行拼接。
优选的，所述步骤3)包括以下步骤：
步骤3-1)在点云数据中插入特征点标签，并按照次序命名；
步骤3-2)将采集的坐标数据文件导入点云数据中，控制点云数据与特征点标签名称完全一致；
步骤3-2)以特征点为基准，对点云数据进行平移、旋转及缩放进行坐标转换。
优选的，所述步骤4)包括以下步骤：
步骤4-1)将点云数据导入CYCLONE软件后，对点云数据中建筑物、地物、道路进行点云采集，点间距为6～10m；
步骤4-2)对点云采集完成的地形点进行输出，数据格式为三维格式，以便进行数据编辑。
优选的，所述步骤6)中绘图只绘制地形图的轮廓线，按照CASS中地形、地物绘制方法，选用不同的图式依据点云数据呈现的点云影像进行绘制；对于局部点云影像模糊处，可打开CYCLONE软件，通过立体观察来确定地物的具体轮廓。
相对于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明提出了一种基于三维激光扫描仪扫描方式的油气田站场现状绘图方法，该方法解决了外业人工逐点测量的模式，达到了面状扫描批量获取的作业效果，标准站场外业数据采集时间可控制30分钟以内，大大的降低了外业人工测量的劳动强度、提高了作业效率，同时三维激光扫描仪测量兼顾了外业数据采集效率及地物描述详尽性，可充分满足设计对于站场现状地形测量的要求，本发明绘制的图形用途主要是应用油气田站场的改造，改造时需要测量出油气田站场的地形、地物、标高等要素；
(2)本发明以点云为数据源制作的图纸具有精细度高、表述清晰、可视性强的特点，可供设计人员对现场有个整体、清晰、客观的把握，其中图纸中设备的分辨率可达到5cm，设计人员能清晰辩读出物体的局部特征，受到遮挡时还可以采集到数据，制作的图纸不仅能提供二维的线划图，还能提供三维的点云图，方便设计人员查取物体的高程属性；
(3)本发明方法采集的点云数据，重复利用率高，一次采集完成后，可供后期多次维护、改造使用，节约了测绘成本；所述点云数据可在三维CAD软件中调用，设计人员可依据点云数据提供的节点位置，绘制三维配管图，完成三维图纸制作。
具体实施方式
下面结合实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明所述的三维激光扫描仪、CYCLONE软件、CASS软件、CADWORX插件均为现有技术。
实施例1
本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
实施例2
本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
优选的，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。
实施例3
本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
优选的，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。
优选的，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：
式中：
s—有效扫描距离(m)；
β—仪器垂直扫描角(")；
mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；
ms—仪器标称测距误差(mm)；
mα—仪器标称水平测角误差(")；
mβ—仪器标称垂直测角误差(")；
ρ＝206265。
实施例4
本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
优选的，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。
优选的，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：
式中：
s—有效扫描距离(m)；
β—仪器垂直扫描角(")；
mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；
ms—仪器标称测距误差(mm)；
mα—仪器标称水平测角误差(")；
mβ—仪器标称垂直测角误差(")；
ρ＝206265。
优选的，所述步骤2)包括以下步骤：
步骤2-1)查看各设站位置采集的点云数据，去除扫描范围外采集的点云数据及点云数据中的噪点；
步骤2-2)采用视图拼接的方式进行平面方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-3)平面方向拼接完成后，进行垂直方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-4)拼接完成后进行整体数据平差，其中误差小于15cm；
步骤2-5)对拼接的点云数据进行数据检查，去除范围外的点云数据及噪音点。
优选的，所述步骤2-2)还可以采用特征点、标靶或坐标的形式进行拼接。
实施例5
本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
优选的，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。
优选的，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：
式中：
s—有效扫描距离(m)；
β—仪器垂直扫描角(")；
mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；
ms—仪器标称测距误差(mm)；
mα—仪器标称水平测角误差(")；
mβ—仪器标称垂直测角误差(")；
ρ＝206265。
优选的，所述步骤2)包括以下步骤：
步骤2-1)查看各设站位置采集的点云数据，去除扫描范围外采集的点云数据及点云数据中的噪点；
步骤2-2)采用视图拼接的方式进行平面方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-3)平面方向拼接完成后，进行垂直方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-4)拼接完成后进行整体数据平差，其中误差小于15cm；
步骤2-5)对拼接的点云数据进行数据检查，去除范围外的点云数据及噪音点。
优选的，所述步骤2-2)还可以采用特征点、标靶或坐标的形式进行拼接。
优选的，所述步骤3)包括以下步骤：
步骤3-1)在点云数据中插入特征点标签，并按照次序命名；
步骤3-2)将采集的坐标数据文件导入点云数据中，控制点云数据与特征点标签名称完全一致；
步骤3-2)以特征点为基准，对点云数据进行平移、旋转及缩放进行坐标转换。
实施例6
本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
优选的，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。
优选的，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：
式中：
s—有效扫描距离(m)；
β—仪器垂直扫描角(")；
mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；
ms—仪器标称测距误差(mm)；
mα—仪器标称水平测角误差(")；
mβ—仪器标称垂直测角误差(")；
ρ＝206265。
优选的，所述步骤2)包括以下步骤：
步骤2-1)查看各设站位置采集的点云数据，去除扫描范围外采集的点云数据及点云数据中的噪点；
步骤2-2)采用视图拼接的方式进行平面方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-3)平面方向拼接完成后，进行垂直方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-4)拼接完成后进行整体数据平差，其中误差小于15cm；
步骤2-5)对拼接的点云数据进行数据检查，去除范围外的点云数据及噪音点。
优选的，所述步骤2-2)还可以采用特征点、标靶或坐标的形式进行拼接。
优选的，所述步骤3)包括以下步骤：
步骤3-1)在点云数据中插入特征点标签，并按照次序命名；
步骤3-2)将采集的坐标数据文件导入点云数据中，控制点云数据与特征点标签名称完全一致；
步骤3-2)以特征点为基准，对点云数据进行平移、旋转及缩放进行坐标转换。
优选的，所述步骤4)包括以下步骤：
步骤4-1)将点云数据导入CYCLONE软件后，对点云数据中建筑物、地物、道路进行点云采集，点间距为6～10m；
步骤4-2)对点云采集完成的地形点进行输出，数据格式为三维格式，以便进行数据编辑。
优选的，所述步骤6)中绘图只绘制地形图的轮廓线，按照CASS中地形、地物绘制方法，选用不同的图式依据点云数据呈现的点云影像进行绘制；对于局部点云影像模糊处，可打开CYCLONE软件，通过立体观察来确定地物的具体轮廓。
实施例7
本发明公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：
步骤1)首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm；
所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：
式中：
s—有效扫描距离(m)；
β—仪器垂直扫描角(")；
mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；
ms—仪器标称测距误差(mm)；
mα—仪器标称水平测角误差(")；
mβ—仪器标称垂直测角误差(")；
ρ＝206265。
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；具体包括以下步骤：
步骤2-1)查看各设站位置采集的点云数据，去除扫描范围外采集的点云数据及点云数据中的噪点；
步骤2-2)采用视图拼接的方式进行平面方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-3)平面方向拼接完成后，进行垂直方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-4)拼接完成后进行整体数据平差，其中误差小于15cm；
步骤2-5)对拼接的点云数据进行数据检查，去除范围外的点云数据及噪音点；
所述步骤2-2)还可以采用特征点、标靶或坐标的形式进行拼接。
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
具体包括以下步骤：
步骤3-1)在点云数据中插入特征点标签，并按照次序命名；
步骤3-2)将采集的坐标数据文件导入点云数据中，控制点云数据与特征点标签名称完全一致；
步骤3-2)以特征点为基准，对点云数据进行平移、旋转及缩放进行坐标转换。
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
具体包括以下步骤：
步骤4-1)将点云数据导入CYCLONE软件后，对点云数据中建筑物、地物、道路进行点云采集，点间距为6～10m；
步骤4-2)对点云采集完成的地形点进行输出，数据格式为三维格式，以便进行数据编辑。
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；其中绘图只绘制地形图的轮廓线，按照CASS中地形、地物绘制方法，选用不同的图式依据点云数据呈现的点云影像进行绘制；对于局部点云影像模糊处，可打开CYCLONE软件，通过立体观察来确定地物的具体轮廓。
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
所述步骤1)中获取的数据为各个扫描设站位置获取的站场点云数据，只涉及当前设站位置视野获取的点云数据，为了得到站场的整体点云数据，需要将各个扫描站下的数据进行拼接，成为站场的整体数据，为此，采用特征点、标靶、坐标等形式进行拼接。
油气田站场图纸一般选择为国家坐标系统，步骤2)得到的点云数据为基于仪器的坐标系统，无法满足实际工程需求，为此，需要将其数据进行坐标转换，转换一般采用7参数模型，进行平移、旋转及缩放。
现状地形图中，需要标示出个别地物、建筑物、地形的高程属性，步骤3)得到的点云数据为海量数据，数据量大、无法满足大比例尺地形图的高程点展绘要求，为此，在点云数据中采用点选的形式，采集出局部地形、地物的点云数据，以此来绘制现状地形图。
CASS软件无法加载海量的点云数据，如将海量的点云数据加载其中，必须使用第三方软件CADWORX，该软件支撑CASS软件调用CYCLONE软件数据库，实现CASS环境下海量点云数据的加载。
在CASS软件中，安装CADWORX插件，该插件能够调用CYCLONE软件数据库，保证点云数据在CAD中的加载；数据调用时，单位统一选择为“米”；视显示分辨率具体情况，可按照不同的加载量进行显示，对于现状测量而言，选择加载最大点云数据量。
所述步骤4)采集的点云数据格式为：
CASS文件数据格式为：
编写软件或者在EXCEL软件中，对数据进行编辑，按照CASS软件要求进行输出，将上一步输出的文件导入CASS中，展绘出高程点。
CASS软件中调用出的点云数据显示出的为密集的点云，形成清晰可见的影像，为此，平面绘制时可直接在点云轮廓上采集，按照点云影像勾画出建筑物、管网、设备的边线。
步骤4)导出的三维格式，由于与CASS软件数据格式不一致，需要进行格式转换，转换完成后可导入到CASS软件中直接展绘成高程点，实现整个地形图的绘制。
本发明所述方法基于三维激光扫描进行，扫描作业时，三维激光扫描仪设置完成后，自动进行数据采集，按照设置好的分辨率每个设站位置数据采集时间可控制在4分钟以内，采用4边角1中心，4个边角设站主要负责站场四角及围墙附近物体点云的采集，1个中心指在站场中心区域设站，具体按照地物的分布进行调整，主要采集站场中央区域地物的点云采集，标准站场数据全部采集完成可在30分钟以内，大大的降低了外业人工测量的劳动强度、提高了作业效率。
本发明所述点云是海量的测量点数据，数量从数百到数千万，由于具有海量的数据特点，因此，称为点云，包括：反射率、RGB(颜色)、分辨率等。
本发明所述特征点指点云数据中墙角、道路交点、建筑物边角等具有辨识度高、特征明显、好辨识的边角点；标靶是为了配合点云数据拼接而研制的辅助工具，一般具有反射率高、易识别、拼接精度高的特点；坐标指事先测量出设站位置的位置坐标，扫描时仪器架设在设站位置上，输入设站位置的坐标，从而实现拼接。
本发明所述特征点标签指的是在点云数据中的特征点上进行标号，用于标定点名，以便后期控制点云数据与特征点标签名称完全一致，如特征点标签标A1，代表点云数据文件中的A1点。
本发明提出了一种基于三维激光扫描仪扫描方式的油气田站场现状绘图方法，该方法解决了外业人工逐点测量的模式，达到了面状扫描批量获取的作业效果，标准站场外业数据采集时间可控制30分钟以内，大大的降低了外业人工测量的劳动强度、提高了作业效率，同时三维激光扫描仪测量兼顾了外业数据采集效率及地物描述详尽性，可充分满足设计对于站场现状地形测量的要求，本发明绘制的图形用途主要是应用油气田站场的改造，改造时需要测量出油气田站场的地形、地物、标高等要素。
本发明以点云为数据源制作的图纸具有精细度高、表述清晰、可视性强的特点，可供设计人员对现场有个整体、清晰、客观的把握，其中图纸中设备的分辨率可达到5cm，设计人员能清晰辩读出物体的局部特征，受到遮挡时还可以采集到数据，制作的图纸不仅能提供二维的线划图，还能提供三维的点云图，方便设计人员查取物体的高程属性。
本发明方法采集的点云数据，重复利用率高，一次采集完成后，可供后期多次维护、改造使用，节约了测绘成本；所述点云数据可在三维CAD软件中调用，设计人员可依据点云数据提供的节点位置，绘制三维配管图，完成三维图纸制作。
上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；
步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；
步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；
步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；
步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；
步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；
步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。
2.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。
3.根据权利要求2所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：
式中：
s—有效扫描距离(m)；
β—仪器垂直扫描角(")；
mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；
ms—仪器标称测距误差(mm)；
mα—仪器标称水平测角误差(")；
mβ—仪器标称垂直测角误差(")；
ρ＝206265。
4.根据权利要求2所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：
步骤2-1)查看各设站位置采集的点云数据，去除扫描范围外采集的点云数据及点云数据中的噪点；
步骤2-2)采用视图拼接的方式进行平面方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-3)平面方向拼接完成后，进行垂直方向拼接，其拼接精度为10mm；
步骤2-4)拼接完成后进行整体数据平差，其中误差小于15cm；
步骤2-5)对拼接的点云数据进行数据检查，去除范围外的点云数据及噪音点。
5.根据权利要求4所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述步骤2-2)还可以采用特征点、标靶或坐标的形式进行拼接。
6.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述步骤3)包括以下步骤：
步骤3-1)在点云数据中插入特征点标签，并按照次序命名；
步骤3-2)将采集的坐标数据文件导入点云数据中，控制点云数据与特征点标签名称完全一致；
步骤3-2)以特征点为基准，对点云数据进行平移、旋转及缩放进行坐标转换。
7.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述步骤4)包括以下步骤：
步骤4-1)将点云数据导入CYCLONE软件后，对点云数据中建筑物、地物、道路进行点云采集，点间距为6～10m；
步骤4-2)对点云采集完成的地形点进行输出，数据格式为三维格式，以便进行数据编辑。
8.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述步骤6)中绘图只绘制地形图的轮廓线，按照CASS中地形、地物绘制方法，选用不同的图式依据点云数据呈现的点云影像进行绘制；对于局部点云影像模糊处，可打开CYCLONE软件，通过立体观察来确定地物的具体轮廓。
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