CN111143913A - 一种变电站建筑物三维建模方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种电力建筑物变电站建筑物三维建模方法,采集电力建筑物变电站建筑物底图,进行拓扑关系处理,进行建筑物三维模型构建;基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,得到多个区块;实现批量建模;进行建筑物层位置修正调整;对电力建筑物变电站建筑物进行三维建模。本发明通过对电力建筑物变电站建筑物建模场景中的对象进行分割,定位场景中建筑物与附加结构的位置,通过优化算法调整建筑物层间距离,实现对电力建筑物变电站建筑物的精准建模,实现了电力建筑物变电站建筑物设计工程的可视化,直观化,精准化。
Description
本发明涉及三维建模技术领域,具体地涉及用于将变电站建筑物的三维建模处理。
背景技术
三维建模技术旨在根据用户对于更复杂且更真实的行为进行分析模拟的需求,建筑模型介于平面图纸与实际立体空间之间,是一种三维的立体模式,可以直观地体现设计意图,能准确反映建筑物三维空间轮廓信息,可以实现大范围三维城市场景建模,已逐渐成为数字城市领域建筑物精细建模的主要技术方法之一。
现有变电站建筑物建模方法中,对房屋进行建模时需要人工获取待模型的底座高程,同时需要人工调整模型的安置角度,存在人工编辑干预的工作量偏大,且难以保证模型的安置高程及方位精度等问题。针对现有技术存在的上述问题,本发明提出可以确认变电站建筑物错位而导致的设计精度不高问题,从而提高设计精密度。
发明内容
针对现有的变电站建筑物三维设计中存在的缺陷或不足,本发明提供了一种变电站建筑物三维建模方法及系统,解决建筑物错位而导致的设计精度不高问题。
本发明的一种变电站建筑物三维建模方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤1,采集变电站建筑物底图,进行拓扑关系处理,形成房屋矢量面层,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,进行建筑物三维模型构建;
步骤2,基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,提取每个区块的建筑物层要素数据;
步骤3,采用模型空间匹配与复制的方法实现批量建模;
步骤4,判断各区块建筑物层要素之间的连接是否存在错位,若存在错位,则进行位置修正调整;
步骤5,根据修正后的建筑物层要素连接位置,对变电站建筑物采用批量安置的方法进行三维建模。
以及一种变电站建筑物三维建模系统,其特征在于,包括:
模型构建模块,用于采集变电站建筑物底图,进行拓扑关系处理,形成房屋矢量面层,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,进行建筑物三维模型构建;
分割模块,用于基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,提取每个区块的建筑物层要素数据;
批量处理模块,用于采用模型空间匹配与复制的方法实现批量建模;
修正模块,用于判断各区块建筑物层要素之间的连接是否存在错位,若存在错位,则进行位置修正调整;
三维建模模块,用于根据修正后的建筑物层要素连接位置,对变电站建筑物采用批量安置的方法进行三维建模。
本发明将三维建模技术应用到变电站建筑物建模设计中,解决了变电站建筑物建模过程中建筑物层级之间错误修正的问题。本发明通过对变电站建筑物建模场景中的对象进行分割,定位场景中建筑物与附加结构的位置,通过优化算法调整建筑物层间距离,实现对变电站建筑物的精准建模,实现了变电站建筑物设计工程的可视化,直观化,精准化。
附图说明
图1本发明所提出的方法流程图。
图2本发明所提出的系统模块图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合附图参考实施例的描述,对本发明的方法进行进一步的说明。本发明提供了一种变电站建筑物三维建模方法及系统,解决建筑物错位而导致的设计精度不高问题。
参见图1所示,本发明的一种变电站建筑物三维建模方法,包括下列步骤:
步骤1,采集变电站建筑物底图,进行拓扑关系处理,形成房屋矢量面层,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,进行建筑物三维模型构建;
步骤2,基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,提取每个区块的建筑物层要素数据;
步骤3,采用模型空间匹配与复制的方法实现批量建模;
步骤4,判断各区块建筑物层要素之间的连接是否存在错位,若存在错位,则进行位置修正调整;
步骤5,根据修正后的建筑物层要素连接位置,对变电站建筑物采用批量安置的方法进行三维建模。
优选地,其中,所述步骤1,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,具体包括:基于获取的激光雷达扫描点云和航片数据,进行点云滤波分类处理,精确分类出建筑物点类和地面点类,基于采集或提取的现状房屋地形图要素,进行拓扑关系处理。
优选地,其中,所述步骤2,基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,具体包括:
根据三维建模建筑物场景中包含的对象,计算其结构类型和空间分布位置,进行离散化网格处理,利用离散化网格进行区域分割,得到多个区块;其中,每个区块由四面体组成,可以构成各区块建筑物层的连接关系。
优选地,其中,所述步骤2,提取每个区块的建筑物层要素数据,具体包括:
若建模区域有现势地形图数据,则可从大比例尺现状地形图数据中提取现状房屋层数据,包含电力房屋主体结构、附属建筑等信息。
优选地,其中,所述步骤4,若存在错位,则进行位置修正调整,具体包括:
步骤4-1,对于构成建筑物层连接关系的每个区块四面体,由四个顶点定义,包含四个三角形和六条边,是单位球面上的点的闭合子集;
步骤4-2,从构成建筑物层连接关系的多个区块中,选择属于不同建筑层的处于相互连接关系边缘区块,从边缘区块中得到边缘四面体,计算从其中一层的边缘四面体S到与其连接的另一建筑物层的边缘四面体之间的距离D(S):
其中,b(S)表示与其中一层的边缘四面体S相连接的另一建筑物层的边缘四面体的个数,position(S,ik)表示边缘四面体S上第k点ik到与其连接的另一建筑物层的边缘四面体之间的距离;
步骤4-3,判断D(S)是否在预设阈值范围内,若否,则采用拓扑结构优化的网格对相应建筑物层之间进行位置修正处理:
其中,P(S)为修正后的边缘四面体S和与其连接的另一建筑物层的边缘四面体之间的距离;定义构成连接面的每个四面体的场值为F(S);Adj(S)为与边缘四面体S相连接的另一建筑物层的边缘四面体集合,|Adj(S)|表示所述集合中元素个数;F(S′)为与边缘四面体S相连接的另一建筑物层边缘四面体的场值;α为均衡常数;为四面体S的归一化深度图像梯度值,NS,Adj(S)为从所述边缘四面体S及与其连接的另一建筑物层的边缘四面体的像素点的高斯分布中采样得到的修正系数。
参见图2所示,本发明的一种变电站建筑物三维建模系统,其特征在于,包括:
模型构建模块,用于采集变电站建筑物底图,进行拓扑关系处理,形成房屋矢量面层,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,进行建筑物三维模型构建;
分割模块,用于基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,提取每个区块的建筑物层要素数据;
批量处理模块,用于采用模型空间匹配与复制的方法实现批量建模;
修正模块,用于判断各区块建筑物层要素之间的连接是否存在错位,若存在错位,则进行位置修正调整;
三维建模模块,用于根据修正后的建筑物层要素连接位置,对变电站建筑物采用批量安置的方法进行三维建模。
优选地,其中,模型构建模块,用于确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,具体包括:基于获取的激光雷达扫描点云和航片数据,进行点云滤波分类处理,精确分类出建筑物点类和地面点类,基于采集或提取的现状房屋地形图要素,进行拓扑关系处理。
优选地,其中,所述分割模块,用于基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,具体包括:
根据三维建模建筑物场景中包含的对象,计算其结构类型和空间分布位置,进行离散化网格处理,利用离散化网格进行区域分割,得到多个区块;其中,每个区块由四面体组成,可以构成各区块建筑物层的连接关系。
优选地,其中,所述分割模块,用于提取每个区块的建筑物层要素数据,具体包括:
若建模区域有现势地形图数据,则可从大比例尺现状地形图数据中提取现状房屋层数据,包含电力房屋主体结构、附属建筑等信息。
优选地,其中,所述修正模块,用于若存在错位,则进行位置修正调整,具体包括:
对于构成建筑物层连接关系的每个区块四面体,由四个顶点定义,包含四个三角形和六条边,是单位球面上的点的闭合子集;
从构成建筑物层连接关系的多个区块中,选择属于不同建筑层的处于相互连接关系边缘区块,从边缘区块中得到边缘四面体,计算从其中一层的边缘四面体S到与其连接的另一建筑物层的边缘四面体之间的距离D(S):
其中,b(S)表示与其中一层的边缘四面体S相连接的另一建筑物层的边缘四面体的个数,position(S,ik)表示边缘四面体S上第k点ik到与其连接的另一建筑物层的边缘四面体之间的距离;
判断D(S)是否在预设阈值范围内,若否,则采用拓扑结构优化的网格对相应建筑物层之间进行位置修正处理:
其中,P(S)为修正后的边缘四面体S和与其连接的另一建筑物层的边缘四面体之间的距离;定义构成连接面的每个四面体的场值为F(S);Adj(S)为与边缘四面体S相连接的另一建筑物层的边缘四面体集合,|Adj(S)|表示所述集合中元素个数;F(S′)为与边缘四面体S相连接的另一建筑物层边缘四面体的场值;α为均衡常数;为四面体S的归一化深度图像梯度值,NS,Adj(S)为从所述边缘四面体S及与其连接的另一建筑物层的边缘四面体的像素点的高斯分布中采样得到的修正系数。
本发明将三维建模技术应用到变电站建筑物建模设计中,解决了变电站建筑物建模过程中建筑物层级之间错误修正的问题。本发明通过对变电站建筑物建模场景中的对象进行分割,定位场景中建筑物与附加结构的位置,通过优化算法调整建筑物层间距离,实现对变电站建筑物的精准建模,实现了变电站建筑物设计工程的可视化,直观化,精准化。
为了全面理解本发明,在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解,本发明可以无需这些具体细节而实现。在实施例中,不详细描述公知的方法、过程、组件,以免不必要地使实施例繁琐。
这里只说明了本发明的优选实施例,但其意并非限制本发明的范围、适用性和配置。相反,对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解,在不偏离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下,可对一些细节做适当变更和修改。
Claims (8)
1.一种变电站建筑物三维建模方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤1,采集变电站建筑物底图,进行拓扑关系处理,形成房屋矢量面层,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,进行建筑物三维模型构建;
步骤2,基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,提取每个区块的建筑物层要素数据;
步骤3,采用模型空间匹配与复制的方法实现批量建模;
步骤4,判断各区块建筑物层要素之间的连接是否存在错位,若存在错位,则进行位置修正调整;
步骤5,根据修正后的建筑物层要素连接位置,对变电站建筑物采用批量安置的方法进行三维建模。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述步骤1,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,具体包括:基于获取的激光雷达扫描点云和航片数据,进行点云滤波分类处理,精确分类出建筑物点类和地面点类,基于采集或提取的现状房屋地形图要素,进行拓扑关系处理。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述步骤2,基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,具体包括:
根据三维建模建筑物场景中包含的对象,计算其结构类型和空间分布位置,进行离散化网格处理,利用离散化网格进行区域分割,得到多个区块;其中,每个区块由四面体组成,可以构成各区块建筑物层的连接关系。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述步骤2,提取每个区块的建筑物层要素数据,具体包括:
若建模区域有现势地形图数据,则可从大比例尺现状地形图数据中提取现状房屋层数据,包含电力房屋主体结构、附属建筑等信息。
5.一种变电站建筑物三维建模系统,其特征在于,包括:
模型构建模块,用于采集变电站建筑物底图,进行拓扑关系处理,形成房屋矢量面层,确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,进行建筑物三维模型构建;
分割模块,用于基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,提取每个区块的建筑物层要素数据;
批量处理模块,用于采用模型空间匹配与复制的方法实现批量建模;
修正模块,用于判断各区块建筑物层要素之间的连接是否存在错位,若存在错位,则进行位置修正调整;
三维建模模块,用于根据修正后的建筑物层要素连接位置,对变电站建筑物采用批量安置的方法进行三维建模。
6.根据权利要求5所述的系统,其中,模型构建模块,用于确定变电站建筑物批量精细建模区域范围框,具体包括:基于获取的激光雷达扫描点云和航片数据,进行点云滤波分类处理,精确分类出建筑物点类和地面点类,基于采集或提取的现状房屋地形图要素,进行拓扑关系处理。
7.根据权利要求5所述的系统,其中,所述分割模块,用于基于运算资源对待构建三维模型进行区域分割,根据结构类型和空间分布位置得到多个区块,具体包括:
根据三维建模建筑物场景中包含的对象,计算其结构类型和空间分布位置,进行离散化网格处理,利用离散化网格进行区域分割,得到多个区块;其中,每个区块由四面体组成,可以构成各区块建筑物层的连接关系。
8.根据权利要求5所述的系统,其中,所述分割模块,用于提取每个区块的建筑物层要素数据,具体包括:
若建模区域有现势地形图数据,则可从大比例尺现状地形图数据中提取现状房屋层数据,包含电力房屋主体结构、附属建筑等信息。
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