CN113656924A - 一种工业园区三维管线建模方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业园区三维管线建模方法和装置，所述方法包括，获得工业园区管线的CAD二维图；提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。本发明通过该方法实现了对工业园区的管线三维图的呈现，模型精度与测绘精度达到了同一水平，精确到厘米级，对于200公里级别的地下管网模型，最终数据成果数据为2G，效果也达到了项目要求。
Description
技术领域
本发明属于冶金工业建模技术领域，具体涉及一种工业园区三维管线建模方法和装置。
背景技术
工业园区的管线因为工业园区建构筑复杂，并且地下管线的种类很多，且还有大量的架空管线，因此，工业园区三维管线建模的量以及复杂程度都远远超过民用领域的管线。以首钢园区为例，其面积达到了八平方公里，包含高炉、热风炉、转炉、LF炉、RH精炼炉、连铸机、加热炉、热轧机、退火炉、冷轧机和热镀锌等布置在大型车间的设备，因此，管线除了常规的市政管线外，还有工业管线，比如高压煤气管道、烟气脱硫管道和压缩空气管道等，这些工业管线中有些为异型不规则管线。除了上述的管线种类多，工业园区的管线数量也是远远超过一般民用区域。通过管线调查及测绘，首钢工业园区北区(约3平方公里)内管线长度约200公里，管线种类超过15种。
目前，对于三维的地下管线建模先进行人工测绘，然后根据人工测绘的数据新型进行建模，由于上述的工业园区的管线数量和种类多且复杂，采用测绘+建模的方法，工作量非常大，效率很低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种工业园区三维地下管线建模方法和装置，以快速准确的对工业园区地下管线进行三维建模，以直观清晰的查看地下管线情况，进而可以进行复杂的排管设计及施工模拟。
本发明的技术方案为：
一方面，本发明提供了一种工业园区三维管线建模方法，所述方法包括，
获得工业园区管线的CAD二维图；
提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；
根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；
根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。
进一步地，所述模型查找的范围包括如下至少一种：市政管线模型、架空管线模型、管线支架模型、地上皮带通廊模型和地下皮带通廊模型。
进一步地，所述管线点属性数据包括管线点编号、管线点横坐标、管线点纵坐标、地面高程和管点类型。
进一步地，所述管线线属性数据包括始点号、终止点号、起点高程、终点高程、起点埋深、终点埋深和管径。
进一步地，所述管线点属性数据所在的管点和所述管线线属性数据所在的管线分别属于不同的图层。
进一步地，所述管线点属性数据和所述管线线属性数据分别以块标注的方式标注在CAD二维图中。
进一步地，所述架空管线模型、所述管线支架模型、所述地上皮带通廊模型和所述地下皮带通廊模型通过3dMax建模获得。
第二方面，本发明还提供了一种工业园区三维管线建模装置，所述装置包括，
获取模块，用于获得工业园区管线的管线点属性数据和管线线属性数据；
提取模块，提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；
查找模块，用于根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；
建模模块，用于根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。
第三方面，本发明还提供了一种工业园区三维管线建模设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述的方法步骤。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以实现上述的方法步骤。
本发明的有益效果至少包括：
本发明所提供的一种工业园区三维管线建模方法和装置，该方法包括，获得工业园区管线的CAD二维图；提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。本发明通过该方法实现了对工业园区的管线三维图的呈现，模型精度与测绘精度达到了同一水平，精确到厘米级，对于200公里级别的地下管网模型，最终数据成果数据为2G，效果也达到了项目要求。
附图说明
图1为本实施例的一种工业园区三维管线建模方法结构示意图；
图2为本实施例的一种工业园区三维管线建模装置。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种工业园区三维管线建模方法工艺图，结合图1，本发明提供了一种工业园区三维管线建模方法，所述方法包括，
S1，获得工业园区管线的CAD二维图；
CAD二维图可以通过测绘和调查获得管线数据，对明显的管线点，比如接线箱、变压箱、消防栓、人孔、手孔、阀门井、检修井、仪表井和水闸等附属设施的数据测量必须采用经检验的钢尺直接开井量测，读数至厘米，对于电信管块要区分总孔数和未用孔数；地下管道及管(缆)沟应量测其断面尺寸，圆形断面应量测其内径，单元可以采用mm，矩形断面测量其内壁的宽和高，单位可以采用mm×mm。然后根据管线数据绘制CAD二维图，绘制CAD二维图时，管线之间必须以两端的井位中心为准进行绘图和编号，并且每段管线的管径、流向可以以块属性的方式添加。管点的井面高程，管底或管顶高程同样也可以以块属性添加。
管点应设置在线路特征点和附属设施中心点上，在无特征点的直线段上也应设置管线点，其设置间距建城区不应大于100m。上述的线路特征点包括分支点、转折点、起讫点、变坡点、变材点、变径点、上杆、下杆等，附属设施包括窨井、闸井、仪表井、接线箱、变压箱、人孔、手孔等。管线包括压力管道、直埋电缆，管块、管沟的埋深为地面至管(缆、块、沟)顶的深度；自流管道的埋深为地面至管(沟)内底的深度。管线使用仪器测深时，首选采用特征点法测深，同时采用其它方法进行检验，采用特征点法测深时应考虑其信号的对称性；当采用特征点法无法确定管线埋深时，可采用内插法、钎探法、电磁波法或机械的方法求得管线的埋深。
S2，提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；
如果不能自动提取到CAD图中的管线点属性数据和管线线属性数据，可以根据其坐标找到未能正确提取的部分，然后直接在该三维建模软件里按照本次选择的驱动方式，直接输入起点高程、终点高程以及管径等必要字段，然后快速生成该段管线的模型。这样避免了重复回到CAD图纸上然后建立块属性的这部分工作。但是该方法只能适用于个别部分管线建模失败，如果是大批量的还是要回到CAD图纸上重新建立块属性信息。在实际中，可以采用三维管网系统进行提取。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述管线点属性数据包括管线点编号、管线点横坐标、管线点纵坐标、地面高程和管点类型。管线点数据记录管线上的管井及设备的位置及属性信息，因此，这是建模所必须的数据。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述管线线属性数据包括始点号、终止点号、起点高程、终点高程、起点埋深、终点埋深和管径。其中起点高程为起点的管顶高程或者起点的管底高程，终点高程为管线终点的管顶高程或者管底高程，起点和终点是指管顶还是管顶根据实际测绘结果确定，雨污水管一般是指管底高程。管线线数据记录管线的位置、连接关系、属性信息等。
三维管线建模以提取关键属性字段为基础，如果缺少起点高程和终点高程，则需要起点埋深、终点埋深、起点地面高程、终点地面高程字段(管线高程＝地面高程-管线埋深)。如果缺少起点高程、终点高程、起点埋深、终点埋深字段，驱动管线模型则无法计算出管线的正确高程位置。如果缺少起点高程、终点高程、起点地面高程和终点地面高程字段，仅有起点埋深、终点埋深字段，则需要提供能够提取地面高程的地形数据或者地面场景数据。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述管线点属性数据所在的管点和所述管线线属性数据所在的管线分别属于不同的图层。由于三维管网模型是由管点模型和管线模型两部分组成，所以管点和管线要分别属于两种图层，在三维生产软件提取二维的块属性时，也会分开提取，根据块属性内对于该管点或管线的属性信息建立拓扑关系，在生成三维模型，因此管线点属性数据所在的管点和所述管线线属性数据所在的管线属于不同的图层。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述管线点属性数据和所述管线线属性数据分别以块标注的方式标注在CAD二维图中。
S3，根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；
作为本发明实施例的一种实施方式，所述模型查找的范围包括如下至少一种：市政管线模型、架空管线模型、管线支架模型、地上皮带通廊模型和地下皮带通廊模型。由于工业园区内管线的设施较为复杂，所以对模型库的要求较高，除了有标准管井之外还有大量的架空管线，异型不规则管线，地下通廊等复杂管线结构，这样可以使最终模型能够真实还原工业园区的地下管网。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述架空管线模型、所述管线支架模型、所述地上皮带通廊模型和所述地下皮带通廊模型通过3dMax建模获得。
三维管线系统中一般只有市政管线模型，可以通过人工采用3dMax建模获得管线支架模型、所述地上皮带通廊模型和所述地下皮带通廊模型，以适应工业园区复杂的管线类型。
S4，根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。
将管线点属性数据和管线线属性数据与目标管点模型结合，可以组建处工业园区三维管线模型。
第二方面，本发明实施例还提供了一种工业园区三维管线建模装置，图2为本实施例的一种工业园区三维建模装置结构示意图，结合图2，该装置包括，
获取模块100，用于获得工业园区管线的管线点属性数据和管线线属性数据；
提取模块200，提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；
查找模块300，用于根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；
建模模块400，用于根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。第三方面，本发明实施例还提供了一种工业园区三维管线建模设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述的方法步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以实现上述的方法步骤。
下面对本发明实施例提供的一种工业园区三维管线建模方法以具体的实施例进行详细说明。
实施例1
实施例1提供了一种对首钢工业园区三维管线建模方法，具体操作可如下：
1、新建基础库、规划库和市政库，其中，基础库用于保存系统的数据结构、管点管线的三维模型风格；规划库保存矢量数据和特定场景，市政库用于保存生产的三维管线数据。
2、根据测绘采集的数据绘制CAD二维图，绘制过程中将标准属性字段以块的形式插入到数据中，与相关的管点或管线进行对应。
绘制过程中需遵循如下要求：
管线线数据与管线点数据的图层分离，管点是单独图层，管线是单独图层；两管点之间的管线应为一条完整的线；一条管线不可以通过多个管点；管线必须通过管点的中心。管点与管线的属性采用块标注的方式标注在图上，管点块标注的中心与管点所在位置的中心重合，管线的标注应尽量的靠近管线。管点的标注内容包括标注管点编号、地面高程、特征或管点类型。管线标注内容包括起点高程、终点高程、起点埋深、终点埋深、管径。
管线点数据的具体标注如表1所示，管线线数据的具体标注如表2所示。
表1
| 序号 | 字段名 | 类型 | 精度 | 备注 |
| 1 | 图幅编号 | 文本型 | 12 | 探测图幅号 |
| 2 | 物探点号 | 文本型 | 12 | 管线点编号 |
| 3 | 横坐标 | 双精度型 | 10，3 | 管线点横坐标 |
| 4 | 纵坐标 | 双精度型 | 10，3 | 管线点纵坐标 |
| 5 | 地面高程 | 双精度型 | 8，3 | / |
| 6 | 特征 | 文本型 | 12 | / |
| 7 | 附属物 | 文本型 | 12 | / |
| 8 | 图上点号 | 文本型 | 12 | / |
| 9 | 建设单位 | 文本型 | 20 | / |
| 10 | 建设日期 | 文本型 | 20 | / |
表2
3、将步骤2绘制的CAD二维图导入三维市政信息系统，然后可自动提取相关的管线点属性数据和管线线属性数据，其中，管线点属性数据确定管点类型、管点位置；
4、根据管线点属性数据和管线线属性数据查找到目标模型；
5、根据目标模型、以及步骤3确定的管点类型和管点位置以及管线的始点号、终止点号、起点高程、终点高程、起点埋深、终点埋深和管径数据，和管线的颜色数据，在两个管点之间建立管线模型，直到所有的管线模型都生成，获得了首钢工业园区的三维管线模型。
采用本发明提供的方法，对首钢工业园如此大体量且复杂的管线进行了建模，模型精度与测绘精度达到了同一水平，精确到厘米级，建立了约200公里的地下管网模型，如果采用一般手工建模基本是无法完成的任务。而且采用手工建模的话预计成果数据在30个G以上，对于软件运行会造成一定负担，采用此种方法建模最终数据成果数据为2G，效果也达到了项目要求。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种工业园区三维管线建模方法，其特征在于，所述方法包括，
获得工业园区管线的CAD二维图；
提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；
根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；
根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。
2.根据权利要求1所述的一种工业园区三维管线建模方法，其特征在于，所述模型查找的范围包括如下至少一种：市政管线模型、架空管线模型、管线支架模型、地上皮带通廊模型和地下皮带通廊模型。
3.根据权利要求1所述的一种工业园区三维管线建模方法，其特征在于，所述管线点属性数据包括管线点编号、管线点横坐标、管线点纵坐标、地面高程和管点类型。
4.根据权利要求2所述的一种工业园区三维管线建模方法，其特征在于，所述管线线属性数据包括起始点号、终止点号、起始点号、终止点号、起点高程、终点高程、起点埋深、终点埋深和管径。
5.根据权利要求1所述的一种工业园区三维管线建模方法，其特征在于，所述管线点属性数据所在的管点和所述管线线属性数据所在的管线分别属于不同的图层。
6.根据权利要求1所述的一种工业园区三维管线建模方法，其特征在于，所述管线点属性数据和所述管线线属性数据分别以块标注的方式标注在CAD二维图中。
7.根据权利要求1所述的一种工业园区三维管线建模方法，其特征在于，所述架空管线模型、所述管线支架模型、所述地上皮带通廊模型和所述地下皮带通廊模型通过3dMax建模获得。
8.一种工业园区三维管线建模装置，其特征在于，所述装置包括，
获取模块，用于获得工业园区管线的管线点属性数据和管线线属性数据；
提取模块，提取所述CAD二维图中的管线点属性数据和管线线属性数据；
查找模块，用于根据所述管线点属性数据和所述管线线属性数据进行模型查找，获得目标管点模型；
建模模块，用于根据所述目标管点模型、所述管线点属性数据以及所述管线线属性数据进行建模，获得工业园区三维管线模型。
9.一种工业园区三维管线建模设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一权利要求所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时以实现如权利要求1-7中任一权利要求所述的方法步骤。
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