CN113378334B - 地下管线参数化建模方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地下管线参数化建模方法、系统及计算机可读存储介质。获取地下管线的原始管线数据，原始管线数据为二维数据；对原始管线数据进行解析，得到建模数据；根据预设的相机和场景参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据；根据三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型。本申请提出了地下管线参数化建模方法、系统及计算机可读存储介质，能够构建出地下管线的三维模型，并且降低成本，实用性强、兼容性强。

Description

地下管线参数化建模方法、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，尤其是涉及地下管线参数化建模方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术

数字孪生城市主要指利用数字孪生技术，在网络空间构建一个与物理世界相匹配的孪生城市，以数字为基础，对城市治理进行运营、决策。智慧城市是数字城市发展的高级阶段，数字孪生城市理念的出现为智慧城市建设带来新的思路。

近年来，已经建成很多的“智慧城市”、“智慧矿山”系统，地面以上部分建设比较完善，但是地下部分建设缺失，主要是因为地下情况比较复杂，需要大量的钻孔资料做地层的三维可视化，另外城市和矿山地下各种管线纵横交错，而且地下管线的三维模型无法想地表的构建物采用激光扫描、倾斜摄影等方法直接获取，因此，地下管线的三维建模工作非常困难。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出地下管线参数化建模方法、系统及计算机可读存储介质，能够构建出地下管线的三维模型，并且降低成本，实用性强、兼容性强。

本申请还提出了具有上述地下管线参数化建模方法的系统。

本申请还提出了具有上述地下管线参数化建模方法的计算机可读存储介质。

根据本申请的第一方面实施例的地下管线参数化建模方法，包括：

获取地下管线的原始管线数据，原始管线数据为二维数据；

对原始管线数据进行解析，得到建模数据；

根据预设的相机和场景参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据；

根据三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型。

根据本申请实施例的地下管线参数化建模方法，至少具有如下有益效果：

本申请实现了地下管线的三维建模，通过本申请的方法大大降低了实施成本，采用编程读取管线数据的技术实用性强，并且本申请的三维模型能够兼容众多平台，以便于浏览作进一步研究。

根据本申请的一些实施例，还包括：

对原始管线数据进行预处理，得到原始管线数据的实体参数。

根据本申请的一些实施例，还包括：

遍历实体参数；

判断实体参数是否为管线参数；

若实体参数为管线参数，则对原始管线数据进行解析。

根据本申请的一些实施例，对原始管线数据进行解析，得到建模数据，包括：

对原始管线数据进行解析，得到地下管线的空间数据和属性数据；

根据属性数据与空间数据得到所述建模数据。

根据本申请的一些实施例，

根据预设的相机和场景参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据，包括：

获取预设的相机和场景参数；

将相机和场景参数结合，得到待处理参数；

基于待处理参数，通过预设的渲染器对建模数据进行渲染，得到三维管线数据。

根据本申请的一些实施例，

根据三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型，包括：

获取建模数据的建模参数；

基于建模参数，对三维管线数据进行建模，得到地下管线的三维模型。

根据本申请的一些实施例，包括：

通过无线网格模型进行参数化建模；其中无线网格模型至少包括：路径参数和图形参数；

根据路径参数对图形参数进行运算，得到无线网格模型。

根据本申请的第二方面实施例的地下管线参数化建模系统，包括：

获取模块，用于获取地下管线的原始管线数据，原始管线数据为二维数据；

解析模块，用于对原始管线数据进行解析，得到建模数据；

渲染模块，用于根据预设的相机和场景参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据；

建模模块，用于根据三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型。

根据本申请的第三方面实施例的计算机可读存储介质，

存储介质存储有可执行指令，可执行指令能被计算机执行，使计算机执行如本发明第一方面的地下管线参数化建模方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本发明提供的地下管线参数化建模方法的一具体流程示意图；

图2为本发明提供的地下管线参数化建模方法中步骤S100的一具体流程示意图；

图3为本发明提供的地下管线参数化建模方法中步骤S200的一具体流程示意图；。

图4为本发明提供的地下管线参数化建模方法中步骤S300的一具体流程示意图；

图5为本发明提供的地下管线参数化建模方法中步骤S400的第一具体流程示意图；

图6为本发明提供的地下管线参数化建模方法中步骤S400的第二具体流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请提供了一种地下管线参数化建模方法、系统及计算机可读存储介质，能够构建出地下管线的三维模型，并且降低成本，实用性强、兼容性强。

以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

目前，dwg文件格式是业界标准，Teigha是由开放设计协会设计开发的一套完全脱离AutoCAD平台、面向对象的类库，其数据结构与AutoCAD中的数据结构一致，且支持直接创建和读写多个版本的dwg格式文件，具有较高的效率和安全性，并且支持多种编程开发语言，具有强大的开发效率和功能。

Xml文件一般指里面写有可扩展标记语言的文件，是各种应用程序之间进行数据传输的最常用的工具。

如图1所示，其为本申请实施例提供的地下管线参数化建模方法的实施流程示意图，地下管线参数化建模方法可以包括但不限于步骤S100至S400。

S100、获取地下管线的原始管线数据；其中原始管线数据为二维数据。

S200、对所述原始管线数据进行解析，得到建模数据；

S300、根据预设的相机和场景参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据；

S400、根据三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型。

在一些实施例的步骤S100中，获取到的地下管线的原始管线数据为二维数据，其中地下管线是指包括城市和矿山地下的各种横纵交错的管道线。

原始管线数据是指地下管线的二维数据，目前我国包括国土、规划、电力、电信、矿山等各部门的地下管线图，都以二维dwg文件格式保存，比如至少包括以下之一：雨水、污水、燃气、管径、材质等数据信息。

参考图2，在一些实施例的步骤S110中，地下管线参数化建模方法还包括：

对原始管线数据进行预处理，得到原始管线数据的实体参数。

一般地，对原始管线数据进行预处理，得到原始管线数据的实体参数，其中预处理是指将获取到的原始管线数据存储至数据库中，并对原始地下管线的二维dwg文件数据进行解析，在本申请中，选用Teigha类库进行解析原始管线数据，以获取数据库块表对象，然后打开数据库的模型空间块表来记录获取的对象，以便于简便的查找调取所需管线数据信息。

进一步地，Teigha类库将dwg文件包含的各类数据信息以对象的形式保存在数据库中，每个数据库类的实例由9个符号表和一个对象字典组成，每个符号表和对象字典中都包含有多条数据记录，比如：块表对象包含多条块表记录包括至少以下之一：点、文字、直线、多线段、样条曲线、圆弧、图块等，层表中包含多条层表记录，存储在层表中的层表记录即为图层，在本申请中记录管线图层集合包括至少以下之一：水、雨水、污水、电力、电信、燃气图层，用于判断是否进行块表记录的遍历。

参考图2，地下管线参数化建模方法还可以包括但不限于步骤S111至S113。

S111，遍历实体参数；

S112，判断实体参数是否为管线参数；

S113，若实体参数为管线参数，则对原始管线数据进行解析。

在一些实施例的步骤S111中，循环遍历模型空间中的实体参数，具体地为循环遍历图层表记录中的每条层表记录，判断层表记录是否存在于图层集合中，如果确定未存在于图层集合中，则继续下一条层表记录，如果确定存在于图层集合中，则打开块表记录进行查询。

循环遍历的意思是在流程中，要全部遍历一遍，即进行全部循环，比如：一个程序，执行给每个数值加1的操作，数值集合为：1、2、3、4、5，第一次程序循环先给1加1，再进行第二次循环执行2加1，再循环执行3加1，在本申请中，循环遍历起到的也是同等作用，即循环遍历模型空间中的实体参数，最终得到所需的管线参数。

在一些实施例的步骤S112中，当确定层表记录存在于图层集合中时，打开块表记录，循环遍历块表记录中的每条实体对象，并判断实体对象是否为管线类型，如果否，继续遍历下一条块表记录，如果确定实体对象为管线类型，则获取该管线类型的参数，其中管线类型的参数为管线的起点坐标和终点坐标。

在一些实施例的步骤S113中，如果确定实体参数是管线参数，就对原始管线参数进行解析，具体为如果确定实体参数是管线参数，则获取管线参数的起点坐标和终点坐标，并读取管线对象的扩展数据，并按预先设定的格式解析扩展数据，并将获取到的起点坐标、终点坐标和解析后的扩展数据写入xml文件。

在本申请中，扩展数据类似于数据字典，包括至少以下之一管线类型、管径、材质埋深、权属等管线的属性信息，是按照特定规则的文本数据，绑定在管线对象上，用于存储管线图中的空间信息。

在一些实施例的步骤S200中，对原始管线数据进行解析，得到建模数据，其中原始管线数据是以dwg文件格式保存的数据，对其进行解析，得到建模数据，并生成xml文件，其中建模数据即包括至少以下之一：地下管线的空间数据和属性数据。

在一些实施例中，参考图3，地下管线参数化建模方法还可以包括但不限于步骤S210至S220。

S210，对原始管线数据进行解析，得到地下管线的空间数据和属性数据；

S220，根据属性数据与空间数据得到建模数据。

在一些实施例的步骤S210中，对原始管线数据进行解析，其中解析具体为将dwg文件输入至数据库中，获取数据库块表对象，在循环遍历块表对象中的实体参数，若判断实体参数为管线参数，则对原始数据进行进一步的解析。从而，得到管线的空间信息数据，对获取到管线对象的扩展数据进行解析，获取到管线的属性数据。

其中，空间数据为各种管线的空间起始坐标和空间终点坐标，用于标记各种管线的空间位置。

属性数据则为管线类型、管径、材质、埋深、权属等管线的属性数据，用于标记各种管线的属性信息。

在一些实施例的步骤S220中，一般地，通过对原始管线数据进行解析，将获取到的属性数据和空间数据共同输入存储在xml文件中，从而得到地下管线的建模数据，地下管线的建模数据用于对地下管线进行三维建模提供数据。

在一些实施例的步骤S300中，根据预设的相机和场景参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据，其中，本申请实施例选用Three.js库，Three.js库含有的组件包括至少以下之一：场景、相机和渲染器。预设的相机和场景参数就是Three.js库中预设的，具体为场景是所有物体的容器，如果要表示一段管线，就需要将管线数据加入场景中，在Three.js库中有两种常用的相机：正交投影相机和透视相机，在本申请实施例中选用透视相机，可以真实、直观地表达地下管线。渲染器的作用就是将相机拍摄出的画面在浏览器中呈现出来，渲染器决定了渲染的结果应该画在页面的什么元素上面，并且以怎样的方式来绘制，创建完渲染器，需要调用方法将预设的场景和相机结合，对建模数据用渲染器进行渲染，得到三维管线数据。

在一些实施例中，参考图4，步骤S300可以包括但不限于步骤S310至S330，

S310，获取预设的相机和场景参数；

S320，将相机和所述场景参数结合，得到待处理参数；

S330，基于待处理参数，通过预设的渲染器对建模数据进行渲染，得到三维管线数据。

在一些实施例的步骤S310中，一般地，Three.js库将复杂的接口简单化，而且基于面向对象思维，将数据结构对象化，在Three.js库中至少包含以下之一：场景、相机和渲染器几个组件，才能将物体渲染到网页中，获取预设的场景，只需创建一个场景函数对象即可，场景是所有物体的容器，如果要显示管线，需要将管线数据加入场景中，以待渲染处理。

在本申请实施例中，相机是成像的工具，不同种类相机即使从一个角度拍摄，所成像的结果也不同，相机决定了场景中哪个角度的景色会显示出来，在本申请中选用透视相机，真实、直观地表达地下管线。

进一步地，在一些实施例的步骤S320中，将透视相机和预设的场景参数结合起来，定义为待处理参数，作用于使渲染器对建模数据进行渲染呈现出结果画面。

更进一步地，在一些实施例的步骤S330中，基于待处理参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据，将管线建模数据添加到预设的场景中，利用渲染器对其进行渲染，得到三维管线数据，用于进行参数化建模，以得到管线的三维模型。

在一些实施例的步骤S400中，根据三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型，参数化建模即获取建模数据的建模参数，然后根据调用参数函数，建模参数可以包括路径和图形，然后沿着指定的路径拉伸图形，即通过无线网格模型进行参数化建模，得到地下管线的三维模型图形。

在一些实施例中，参考图5，步骤S400可以包括但不限于步骤S410至S420，

S410，获取建模数据的建模参数；

S420，基于建模参数，对三维管线数据进行建模，得到地下管线的三维模型。

进一步地，在一些实施例的步骤S410中，获取建模数据的建模参数，读取生成的xml文件中管线的起点坐标、终点坐标，生成用于建模的曲线，读取管径信息，确定管线半径参数，其它的参数根据现实和渲染的进度要求设定。

在一些实施例的步骤S420中，基于建模参数，创建管线材质纹理，例如包括至少以下之一：网格基础材质、网格法向材质，网格面材质等等，而在本申请的实施例中，采用网格基础材质，对三维管线数据进行建模，从而得到地下管线的三维模型。

在一些实施例中，参考图6，步骤S410可以包括但不限于步骤S411至S412，

S411，通过无线网格模型进行参数化建模；其中无线网格模型至少包括：路径参数和图形参数；

S412，根据路径参数对图形参数进行运算，得到无线网格模型。

在一些实施例的步骤S411中，通过无线网格模型进行参数化建模，其中无线网格模型，一条弧线通常是由有限个点构成的有限条线段连接得到，当线段很多时候，看起来像是一条平滑的弧线，用三角形组成的网格来描述的模型叫做无线网格模型，本申请即通过无线网格模型进行建立管线的三维模型，其中通过无线网格模型进行参数化建模，建模的参数至少包括管线的路径参数和图形参数。

在一些实施例的步骤S412中，进一步地，根据管线的路径参数对图形参数进行运算，得到本申请实施例中的无线网格模型，具体为沿着特定的路径参数对图形参数进行运算拉伸，就可得到地下管线的三维图形。

在一些实施方式中，本申请的第二方面实施例的地下管线参数化建模系统，包括：

获取模块，用于获取地下管线的原始管线数据，原始管线数据为二维数据；

解析模块，用于对原始管线数据进行解析，得到建模数据；

渲染模块，用于根据预设的相机和场景参数，对建模数据进行渲染，得到三维管线数据；

建模模块，用于根据三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型。

具体地为，地下管线参数化建模系统包括获取模块、解析模块、渲染模块和建模模块，通过地下管线参数化建模方法的一些实施例均可适用于地下管线参数化建模系统，实现了操作方便，实用性强，开发简单，系统兼容性强。

在一些实施方式中，所述计算机可读存储介质存储有可执行指令，可执行指令能被计算机执行。

存储器用来存储信息，保存计算机工作所必须的程序和数据。它包括内存储器和外存储器。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术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作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (7)

1.地下管线参数化建模方法，其特征在于，包括：

获取地下管线的原始管线数据，所述原始管线数据为二维数据，所述原始管线数据的数据格式为二维dwg文件格式；

对所述原始管线数据进行解析，得到管线建模参数，所述管线建模参数的数据格式为xml格式，具体地：

对所述原始管线数据进行解析，以获取数据库块表记录，所述数据库块表记录包括实体对象；

对所述实体对象进行遍历，并判断所述实体对象是否为管线；

若所述实体对象为管线，对所述原始管线数据进行解析以获取管线的扩展数据；

对所述扩展数据进行解析以得到属性数据；

对所述属性数据进行解析以得到管线建模参数；

根据预设的相机和场景参数，对所述建模参数进行渲染，得到三维管线数据；

根据所述三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型。

2.根据权利要求1所述的地下管线参数化建模方法，其特征在于，还包括：

对所述原始管线数据进行预处理，得到所述原始管线数据的实体参数。

3.管线建模参数管线建模参数根据权利要求1所述的地下管线参数化建模方法，其特征在于，

所述根据预设的相机和场景参数，对所述管线建模参数进行渲染，得到三维管线数据，包括：

获取预设的相机和场景参数；

将所述相机和所述场景参数结合，得到待处理参数；

基于所述待处理参数，通过预设的渲染器对所述管线建模参数进行渲染，得到所述三维管线数据。

4.根据权利要求1至3任一项所述的地下管线参数化建模方法，其特征在于，

所述根据所述三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型，包括：

获取所述管线建模参数的建模参数；

基于所述建模参数，对所述三维管线数据进行建模，得到所述地下管线的三维模型。

5.根据权利要求4所述的地下管线参数化建模方法，其特征在于，还包括：

通过无线网格模型进行所述参数化建模；其中所述无线网格模型至少包括：路径参数和图形参数；

根据所述路径参数对所述图形参数进行运算，得到所述无线网格模型。

6.地下管线参数化建模系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取地下管线的原始管线数据，所述原始管线数据为二维数据，所述原始管线数据的数据格式为二维dwg文件格式；

解析模块，用于对所述原始管线数据进行解析，得到管线建模参数，所述管线建模参数的数据格式为xml格式，其中，所述解析模块的具体解析过程为：

对所述原始管线数据进行解析，以获取数据库块表记录，所述数据库块表记录包括实体对象；

对所述实体对象进行遍历，并判断所述实体对象是否为管线；

若所述实体对象为管线，对所述原始管线数据进行解析以获取管线的扩展数据；

对所述扩展数据进行解析以得到属性数据；

对所述属性数据进行解析以得到管线建模参数；

渲染模块，用于根据预设的相机和场景参数，对所述管线建模参数进行渲染管线建模参数，得到三维管线数据；

建模模块，用于根据所述三维管线数据进行参数化建模，得到地下管线的三维模型。

7.计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有可执行指令，可执行指令能被计算机执行，使所述计算机执行如权利要求1至5任一项所述的地下管线参数化建模方法。

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