CN113569322A - 城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法及设备 - Google Patents

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马文亮
李桂华
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Shanghai Shannan Surveying Design Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法及设备，所述方法包括以下步骤：获取标准化地下管网数据；根据地下管网的属性特征，采用快速聚焦算法，基于所述标准化地下管网数据，沿管线进行线性搜索，获取潜在相交管线；针对所述潜在相交管线，计算管线的线性矢量积，获取管线在二维几何平面上的交叉点；基于所述标准化地下管网数据，对存在交叉点的管线进行立体分析，判断管线在三维空间中是否存在虚拟碰撞，若是，则计算获得管线交叉点的平面位置和深度；基于存在虚拟碰撞的管线交叉点的平面位置和深度，按照管线铺排原则，对碰撞管线进行再定位。与现有技术相比，本发明具有检测精度效率高和自动再定位等优点。

Description

城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法及设备
技术领域
本发明涉及地下管网布设技术领域，尤其是涉及一种城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法及设备。
背景技术
城市核心区地下管网是个庞大而复杂的系统，管线种类繁多，纵横交织。在管线探测过程中，探测信号会受到相邻、叠加管线以及周边环境等因素的影响，管线探测数据不可避免的产生平面位置和埋深误差，导致管线间出现位置相互矛盾或重叠，即虚拟碰撞的问题，不能客观真实反映地下管线的空间分布状态，对管线设计、铺排、搬迁等环节带来很大施工难度，无法满足城市精细化管理要求，现场复测一般也不能完全解决此类问题。
目前，针对地下管线虚拟碰撞的检测方法，主要采用半自动或自动全空间搜索的算法，通过对物体二维投影的图形及深度信息进行相交分析，或几何特性进行求交计算，据此来判断对象之间是否发生虚拟碰撞，此算法对电脑硬件配置较高，随着检测精度的提高，计算速度急剧下降。城市地下管网数据体量大，信息多，对细节和精度要求高，因此，空间搜索算法不适合大数据量的地下管网高精度虚拟碰撞检测。也有技术人员通过快速聚焦和准确求交两个步骤确定地下管线在二维平面上的交点，再结合管线埋深和管径大小，判断是否发生虚拟碰撞检测，在一定程度上提高了虚拟碰撞检测效率，但对于碰撞的管线，仍需要技术人员根据管线大小、材质、用途、走势等多种因素进行手动调整，专业性强，工作量大，再定位效率低，费时耗力。
发明内容
本发明的目的就是鉴于目前管线虚拟碰撞检测效率低，管线再定位需技术人员手动调整的技术难题，以及城市精细化管理进程加快的现状，而提供一种城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法及设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，包括以下步骤：
获取标准化地下管网数据；
根据地下管网的属性特征，采用快速聚焦算法，基于所述标准化地下管网数据，沿管线进行线性搜索，获取潜在相交管线；
针对所述潜在相交管线，计算管线间的线性矢量积，获取管线在二维几何平面上的交叉点；
基于所述标准化地下管网数据，对存在交叉点的管线进行立体分析，判断管线在三维空间中是否存在虚拟碰撞，若是，则计算获得管线交叉点的平面位置和深度，若否，则结束；
基于存在虚拟碰撞的管线交叉点的平面位置和深度，基于所述标准化地下管网数据，按照管线铺排原则，对碰撞管线进行再定位。
进一步地，所述标准化地下管网数据基于纸质资料、电子数据和CAD图纸获得。
进一步地，所述标准化地下管网数据包括序号、点号、上点号、横坐标、纵坐标、地面高程、管径、孔数、埋深、材质和备注。
进一步地，计算管线间的线性矢量积，判断管线是否发生交叉，具体为：当矢量积大于等于0时，管线发生交叉；当矢量积小于0时，管线未发生交叉。
进一步地，对存在交叉点的管线结合管线的埋深和管径大小进行立体分析。
进一步地，对碰撞管线进行再定位具体为：
从所述标准化地下管网数据中获取管线属性，并获取管线交叉点两侧沿线测点的埋深变化趋势，按照管线铺排原则，确定移动管线的方向和距离，实现所述再定位。
进一步地，所述管线属性包括类型、材质、管径和用途。
进一步地，该方法还包括：
查验是否与其他管线发生碰撞，即时反馈对碰撞管线的定位结果，并修正。
本发明还提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器；和
被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法的指令。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法的指令。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用二三维相结合的方式，通过快速聚焦、准确求交和立体分析实现管线虚拟碰撞检测，有效提高了管线虚拟碰撞检测的精度和效率；
2、本发明可在对发生碰撞的管线进行定位后即时反馈并修正，避免了管线碰撞检测后技术人员人为凭经验手动调整，使整体协调，不再发生碰撞
3、本发明在进行管线虚拟碰撞检测后还实现了管线再定位的自动化，提高了管线的科学性和客观性；
4、本发明可为城市地下综合管网管理信息系统建设提供更准确的基础数据库；
5、通过本发明方法，可以使管线分布更加科学、客观、合理，降低了专业技术门槛。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例提供一种城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，首先，根据地下管线的线性特征，采用二三维相结合的方式，通过快速聚焦、准确求交和立体分析三个步骤进行虚拟碰撞检测。在此基础上，根据碰撞管线的特征(类型、材质、管径、用途等因素)，管线铺排原则，以及管线碰撞点两侧沿线测点的埋深变化趋势进行联动分析，确定移动的管线方向和距离，实现管线再定位的自动化，实现快速定位。最后，本方法还可以将调整的管线再返回数据体，即时反馈修正，使整体协调，最终实现管线间不再发生虚拟碰撞，使管线分布更加科学、客观、合理。
如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤1、数据标准化处理。
将不同格式的地下管网数据和信息统一整理成一个标准形式，获取标准化地下管网数据。
该标准化地下管网数据可以基于纸质资料、电子数据和CAD图纸获得，并存储于管线电子数据库中。该标准化地下管网数据包括序号、点号、上点号、横坐标、纵坐标、地面高程、管径、孔数、埋深、材质和备注。
步骤2、虚拟碰撞检测。
通过快速聚焦、准确求交和立体分析进行虚拟碰撞检测，具体包括：
根据地下管网的线性特征，采用快速聚焦算法，基于所述标准化地下管网数据，沿管线进行线性搜索，获取潜在相交管线；
针对所述潜在相交管线，计算管线间的线性矢量积，当矢量积大于等于0时，管线相交，说明管线发生交叉；当矢量积小于0时，管线无交点，说明管线未发生交叉。，根据管线交叉情况，准确管线在二维几何平面上的交叉点；
由于二维几何平面上的交叉点，在三维空间中并不一定发生虚拟碰撞，因此需要基于所述标准化地下管网数据，对存在交叉点的管线结合管线的埋深和管径大小进行立体分析，判断各管线在三维空间中是否存在虚拟碰撞，若是，则计算获得管线交叉点的平面位置和深度，若否，则结束。
步骤3、自动再定位。
基于存在虚拟碰撞的管线交叉点的平面位置和深度，基于所述标准化地下管网数据，按照管线铺排原则，对碰撞管线进行再定位，具体地：从所述标准化地下管网数据中获取管线属性，包括类型、材质、管径和用途等，并获取管线交叉点两侧沿线测点的埋深变化趋势，按照管线铺排原则，确定移动管线的方向和距离，实现所述再定位。
步骤4、整体查验。
将管线再定位后的位置和深度返回管线数据体，查验是否与其他管线发生碰撞，即时反馈对碰撞管线的定位结果，并修正，最终实现管线间不再发生虚拟碰撞，管线分布更加科学、客观、合理。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
通过上述方法可以快速获得虚拟碰撞检测结果，并结合自动再定位和即时反馈修正，使整体协调，不再发生碰撞。随着城市精细化管理的不断深入，以及CIM技术应用越来越广泛，本方法的思路和应用空间也将进一步显现其价值。
实施例2
本实施例提供一种电子设备，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如实施例1所述BMS控制方法的指令。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取标准化地下管网数据；
根据地下管网的属性特征，采用快速聚焦算法，基于所述标准化地下管网数据，沿管线进行线性搜索，获取潜在相交管线；
针对所述潜在相交管线，计算管线间的线性矢量积，获取管线在二维几何平面上的交叉点；
基于所述标准化地下管网数据，对存在交叉点的管线进行立体分析，判断各管线在三维空间中是否存在虚拟碰撞，若是，则计算获得管线交叉点的平面位置和深度，若否，则结束；
基于存在虚拟碰撞的管线交叉点的平面位置和深度，基于所述标准化地下管网数据，按照管线铺排原则，对碰撞管线进行再定位。
2.根据权利要求1所述的城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，所述标准化地下管网数据基于纸质资料、电子数据和CAD图纸获得。
3.根据权利要求1所述的城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，所述标准化地下管网数据包括序号、点号、上点号、横坐标、纵坐标、地面高程、管径、孔数、埋深、材质和备注。
4.根据权利要求1所述的城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，计算管线间的线性矢量积，判断管线是否发生交叉，具体为：当矢量积大于等于0时，管线发生交叉；当矢量积小于0时，管线未发生交叉。
5.根据权利要求1所述的城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，对存在交叉点的管线结合管线的埋深和管径大小进行立体分析。
6.根据权利要求1所述的城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，对碰撞管线进行再定位具体为：
从所述标准化地下管网数据中获取管线属性，并获取管线交叉点两侧沿线测点的埋深变化趋势，按照管线铺排原则，确定移动管线的方向和距离，实现所述再定位。
7.根据权利要求6所述的城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，所述管线属性包括类型、材质、管径和用途。
8.根据权利要求1所述的城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法，其特征在于，该方法还包括：
查验是否与其他管线发生碰撞，即时反馈对碰撞管线的定位结果，并修正。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器；和
被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法的指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述城市核心区地下管网虚拟碰撞检测定位一体化方法的指令。
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