一種基于激光掃描的變電站三維建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建模方法，尤其是涉及一種基于激光掃描的變電站三維建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，變電站在我們現(xiàn)代生活中起著舉足輕重的作用，以信息化手段來實現(xiàn)變電站的數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行建模是電力行業(yè)發(fā)展應(yīng)用的新趨勢。而現(xiàn)實生產(chǎn)中由于現(xiàn)存數(shù)據(jù)不足或數(shù)據(jù)丟失等原因，要進(jìn)行變電站數(shù)據(jù)建模其首要任務(wù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法一般是逐點采集，不能快速獲取大量的空間信息，且存在采點困難、并且作業(yè)效率也非常低等問題，并且所采集的數(shù)據(jù)只能常規(guī)使用，不能全面提供變電站實體表面模型，同時也加劇了三維建模的困難。另外，我國電力系統(tǒng)方面廣泛應(yīng)用的變電站設(shè)備及部件的顯示狀態(tài)為二維的拓?fù)潢P(guān)系圖及對應(yīng)的連接關(guān)系圖，幾何圖形結(jié)構(gòu)簡單，難以形象的反應(yīng)現(xiàn)實的變電站設(shè)備及部件的狀態(tài)，很難在一定程度上為線路檢修和線路巡視人員提供有力的參考。因此，如何以快、精、準(zhǔn)的方式采集數(shù)據(jù)并實現(xiàn)變電站的建模目前仍是一項艱巨的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種采集效率高、數(shù)據(jù)精度高、提升變電站建模精度的基于激光掃描的變電站三維建模方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]—種基于激光掃描的變電站三維建模方法，包括以下步驟:
[0006]I)獲取變電站3D建模需求，包括變電站內(nèi)部設(shè)備信息、外部結(jié)構(gòu)信息和變電站所處的地理位置信息；
[0007]2)采集數(shù)據(jù):通過三維激光掃描儀對變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，獲取變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)信息的初始點云數(shù)據(jù)，并且通過GIS獲取變電站所處的地理位置信息數(shù)據(jù)；
[0008]3)數(shù)據(jù)處理及存儲:對初始點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和平滑處理后儲存到服務(wù)器中；
[0009]4)分別從服務(wù)器中提取處理后的點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)，并構(gòu)建變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型；
[0010]5)融合變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型，獲得變電站三維模型。
[0011]所述的步驟2)中，變電站內(nèi)部設(shè)備信息包括GIS組合電器、變壓器、高低壓開關(guān)柜、直流屏、綜合保護(hù)自動化裝置、電容補(bǔ)償裝置、上位機(jī)監(jiān)控裝置、電纜、電纜橋架、MCC控制柜、軟起和變頻裝置的大小、規(guī)格和位置信息。
[0012]所述的步驟2)中，變電站外部結(jié)構(gòu)包括變電站外部建筑結(jié)構(gòu)和變電站外部設(shè)備位置。
[0013]所述的步驟4)中，變電站3D精細(xì)模型構(gòu)建方法為:
[0014]41)提取處理后的點云數(shù)據(jù)，通過3Dmax分別構(gòu)建變電站內(nèi)部設(shè)備模型和外部結(jié)構(gòu)模型；
[0015]42)在3Dmax中融合變電站內(nèi)部設(shè)備模型和外部結(jié)構(gòu)模型得到變電站3D精細(xì)模型。
[0016]所述的步驟4)中，變電站3D地景模型構(gòu)建方法為:
[0017]51)提取處理后的地理位置信息數(shù)據(jù)，通過GIS獲取變電站地景數(shù)字高程模型；
[0018]52)對變電站地景進(jìn)行拍照，根據(jù)獲取的影像數(shù)據(jù)，作為3D地景模型的紋理貼圖；
[0019]53)融合變電站地景數(shù)字高程模型和紋理貼圖，最終得到變電站3D地景模型。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021]—、采集效率高、數(shù)據(jù)精度高:利用三維激光掃描儀采集大量點云數(shù)據(jù)的同時進(jìn)行變電站目標(biāo)拍照，獲取紋理數(shù)據(jù)，以作為建模后的紋理貼圖使用，縮短了數(shù)據(jù)采集時間，明顯提高了數(shù)據(jù)采集的效率，而且也不影響數(shù)據(jù)精度。
[0022]二、提升變電站建模精度:三維激光掃描儀的點云數(shù)據(jù)精度高、地理位置明確并且為后期建模提供了三維表面模型，為后期3D地景建模和變電站3D精細(xì)建模提升了精度。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]實施例:
[0026]如圖1所示，一種基于激光掃描的變電站三維建模方法，包括以下步驟:
[0027]I)獲取變電站3D建模需求，包括變電站內(nèi)部設(shè)備信息、外部結(jié)構(gòu)信息和變電站所處的地理位置信息；
[0028]2)采集數(shù)據(jù):通過三維激光掃描儀對變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，獲取變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)信息的初始點云數(shù)據(jù)，并且通過GIS獲取變電站所處的地理位置信息數(shù)據(jù)，變電站內(nèi)部設(shè)備信息包括GIS組合電器、變壓器、高低壓開關(guān)柜、直流屏、綜合保護(hù)自動化裝置、電容補(bǔ)償裝置、上位機(jī)監(jiān)控裝置、電纜、電纜橋架、MCC控制柜、軟起和變頻裝置的大小、規(guī)格和位置信息，變電站外部結(jié)構(gòu)包括變電站外部建筑結(jié)構(gòu)和變電站外部設(shè)備位置；
[0029]3)數(shù)據(jù)處理及存儲:對初始點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和平滑處理后儲存到服務(wù)器中；
[0030]4)分別從服務(wù)器中提取處理后的點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)，并構(gòu)建變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型，變電站3D精細(xì)模型構(gòu)建方法為:
[0031]41)提取處理后的點云數(shù)據(jù)，通過3Dmax分別構(gòu)建變電站內(nèi)部設(shè)備模型和外部結(jié)構(gòu)模型；
[0032]42)在3Dmax中融合變電站內(nèi)部設(shè)備模型和外部結(jié)構(gòu)模型得到變電站3D精細(xì)模型；
[0033]變電站3D地景模型構(gòu)建方法為:
[0034]51)提取處理后的地理位置信息數(shù)據(jù)，通過GIS獲取變電站地景數(shù)字高程模型；
[0035]52)對變電站地景進(jìn)行拍照，根據(jù)獲取的影像數(shù)據(jù)，作為3D地景模型的紋理貼圖；
[0036]53)融合變電站地景數(shù)字高程模型和紋理貼圖，最終得到變電站3D地景模型；
[0037]5)融合變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型，獲得變電站三維模型。
[0038]本發(fā)明通過基于三維激光掃描技術(shù)，并利用GIS (地理信息系統(tǒng))和3Dmaxs技術(shù)，最終構(gòu)建成集數(shù)據(jù)采集、建模于一體的變電站數(shù)據(jù)采集與建模技術(shù)，實現(xiàn)變電站快、精、準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集方式和智能化的管理操作，既節(jié)省變電站人力、物力的投入，又能快速、高效的控制變電站所在區(qū)域。
【主權(quán)項】
1.一種基于激光掃描的變電站三維建模方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)獲取變電站3D建模需求，包括變電站內(nèi)部設(shè)備信息、外部結(jié)構(gòu)信息和變電站所處的地理位置信息； 2)采集數(shù)據(jù):通過三維激光掃描儀對變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，獲取變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)信息的初始點云數(shù)據(jù)，并且通過GIS獲取變電站所處的地理位置信息數(shù)據(jù)； 3)數(shù)據(jù)處理及存儲:對初始點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和平滑處理后儲存到服務(wù)器中； 4)分別從服務(wù)器中提取處理后的點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)，并構(gòu)建變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型； 5)融合變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型，獲得變電站三維模型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光掃描的變電站三維建模方法，其特征在于，所述的步驟2)中，變電站內(nèi)部設(shè)備信息包括GIS組合電器、變壓器、高低壓開關(guān)柜、直流屏、綜合保護(hù)自動化裝置、電容補(bǔ)償裝置、上位機(jī)監(jiān)控裝置、電纜、電纜橋架、MCC控制柜、軟起和變頻裝置的大小、規(guī)格和位置信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光掃描的變電站三維建模方法，其特征在于，所述的步驟2)中，變電站外部結(jié)構(gòu)包括變電站外部建筑結(jié)構(gòu)和變電站外部設(shè)備位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光掃描的變電站三維建模方法，其特征在于，所述的步驟4)中，變電站3D精細(xì)模型構(gòu)建方法為: 41)提取處理后的點云數(shù)據(jù)，通過3Dmax分別構(gòu)建變電站內(nèi)部設(shè)備模型和外部結(jié)構(gòu)模型； 42)在3Dmax中融合變電站內(nèi)部設(shè)備模型和外部結(jié)構(gòu)模型得到變電站3D精細(xì)模型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光掃描的變電站三維建模方法，其特征在于，所述的步驟4)中，變電站3D地景模型構(gòu)建方法為: 51)提取處理后的地理位置信息數(shù)據(jù)，通過GIS獲取變電站地景數(shù)字高程模型； 52)對變電站地景進(jìn)行拍照，根據(jù)獲取的影像數(shù)據(jù)，作為3D地景模型的紋理貼圖； 53)融合變電站地景數(shù)字高程模型和紋理貼圖，最終得到變電站3D地景模型。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于激光掃描的變電站三維建模方法，包括以下步驟：1)獲取變電站3D建模需求，包括變電站內(nèi)部設(shè)備信息、外部結(jié)構(gòu)信息和變電站所處的地理位置信息；2)采集數(shù)據(jù)：通過三維激光掃描儀對變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，獲取變電站內(nèi)部設(shè)備和外部結(jié)構(gòu)信息的初始點云數(shù)據(jù)，并且通過GIS獲取變電站所處的地理位置信息數(shù)據(jù)；3)數(shù)據(jù)處理及存儲：對初始點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和平滑處理后儲存到服務(wù)器中；4)分別從服務(wù)器中提取處理后的點云數(shù)據(jù)和地理位置信息數(shù)據(jù)，并構(gòu)建變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型；5)融合變電站3D精細(xì)模型和3D地景模型，獲得變電站三維模型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有采集效率高、數(shù)據(jù)精度高、提升變電站建模精度等優(yōu)點。
【IPC分類】G06T17/00
【公開號】CN105184859
【申請?zhí)枴緾N201510608344
【發(fā)明人】陳海波, 鄭健, 王媚, 袁成, 談雪晶, 陳錦華, 陳寧, 程春, 許德昌
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 北京皓海星空電力科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月22日