[發明專利]基于地面LIDAR的工業架空管線量測方法

無效

• 申請號: 201110399840.6
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102495879A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王鳴霄;郭江寧;沈雨;俞明;華安中;戴相喜;胡澤周
• 申請（專利權）人: 南京市測繪勘察研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種基于地面三維激光掃描儀(簡稱“LIDAR”)的工業架空管線測量和三維GIS展現方法，適用于地表復雜工業架空管線的測量和虛擬現實的展示，屬于管線測量技術領域。

背景技術

當前架空工業管線的三維數據采集技術主要包括：(1)離散單點采集三維坐標，如全站儀、高精度GPS等；(2)基于二維的光學攝影原理獲取圖像數據，然后用軟件對數據進行推擬來獲取實體三維模型，如遙感、近景攝影測量、航空攝影測量等。

當前工業架空管線的展現方式主要有：(1)采用平面模式加注各變高點高程的方式；(2)利用平面圖紙和立面圖相互結合的方式。

現有技術存在如下問題和缺點：

(1)離散單點采集三維坐標的方法，由于需要海量點云數據描述復雜結構的表面、實體結構，為保證目標結構完整性，需要采集大量的測量點，單點定位測量方法獲取數據花費時間長、效率低，而且建模過程非常繁瑣，操作困難。

(2)利用二維攝影測量手段，存在著光學器件固有變形誤差、景深不足、實物表面預處理、基準點設置、三角平面錯位，圖像數據轉換等不確定性問題的影響，也不適用于復雜架空管線測。

(3)現有表現形式比較專業，缺乏直觀性，對讀圖人員有較高的專業知識背景要求。

發明內容

發明目的：對于需要海量點云數據描述的復雜結構的表面、實體結構進行描述時，為保證目標相關關系的準確和完整，需要采集大量的測量點，復雜工業架空管線量測正是這類情況，本發明提供一種便于海量數據管理、利用點云數據快速生成工業管線模型和中心線、實現三維可視化的基于地面LIDAR的工業架空管線量測方法。

技術方案：一種基于地面LIDAR的工業架空管線量測方法，包括如下步驟：

第一步，采用地面三維激光掃描儀，完成對工業管線三維點云數據的采集；

第二步，利用空間坐標系的成果對點云數據進行空間位置糾正后，對外業獲取的海量點云數據依據空間位置進行索引管理；

第三步，依據各組點云數據或點云組合數據進行工業架空管線的模型提取，并將模型數據進行合并；

第四步，將獲得的模型文件引入AutoCAD中依據三維展現的原則提取工業架空管線的中心線和特征點；

第五步，將工業架空管線的中心線和特征點文件利用數據庫管理軟件編輯專業屬性信息(如：管徑、管壁厚度、保溫材料、閥門種類、載體性質等)；

第六步，利用疊加工業架空管線專業屬性信息(如：管徑、管壁厚度、保溫材料、閥門種類、載體性質等)的工業架空管線中心線文件與三維展現平臺結合實現三維可視化，實現地理空間數據的真三維管理。

工作原理：地面三維激光掃描技術是整個三維數據獲取和重構技術體系中最新的技術，與傳統的技術手段有很大的區別。它能夠快速獲取物體表面每個采樣點的空間位置坐標，得到一個表示實體的點集合，點集合稱之為“點云”(pointclouds)。點云數據借助于計算機軟件處理，用點、線、多邊形、曲線、曲面等形式將立體模型描述出來，便可以重建出實體的表面模型。將模型數據建立嚴密的空間位置關系和專業屬性信息數據庫實現基于GIS的三維可視化應用。

有益效果：本發明基于地面LIDAR的工業架空管線量測方法中的地面三維激光掃描技術真正做到了直接從實物進行快速的逆向三維數據采集及模型重構，即從二維到三維的全景三維實測數據重構。無需作任何實物表面處理，就可以獲得景深長，避免光學變形因素帶來誤差的實體表面位置數據，激光點云中的每個點的三維坐標數據都是直接采集的目標真實位置數據，近而使得后處理的數據真實可靠，結合GIS軟件和三維設計、展示軟件最終實現面向GIS應用的工業架空管線采集和管理。將該技術作為快速獲取和管理工業架空管線空間數據的有效手段，能夠直接反映客觀事物實時的、真實的形態和屬性特性。

附圖說明

圖1為本發明實施例的流程圖。

圖2為本發明實施例的地面三維激光掃描儀測站設計示意圖；

圖3為本發明實施例的點云數據處理流程圖；

圖4為本發明實施例的多軟件平臺協同作業流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

如圖1所示，基于地面LIDAR的工業架空管線量測方法，具體步驟如下：

第一步：采用地面三維激光掃描儀，完成對工業管線三維點云數據的采集。