本发明涉及三维构建技术领域，尤其涉及二维管线到三维模型的转换方法及装置。
背景技术：
公共管廊作为工业园区中重要的基础配套设施，是园区物流、能源流的重要枢纽，是连接园区内各个企业的快捷、安全、高效的绿色物流通道，是重化园区的传输大动脉，担负着“连接客户的桥梁”的重要职责，同时，公共管廊也是整个工业园区中重要的生命线工程。并且，管廊自身以及其上架设的各类管道的安全运行，不仅关系到园区内各企业的安全生产，也直接影响到社会的稳定和园区的形象。
由于，公共管廊上通常会铺设种类繁多的管道、线缆及其附属物，各个物体之间的空间关系十分复杂，加上建设成本高，承载空间有限，因此，如何通过高效的空间数字化管理手段对资源进行科学管理，如何提高管廊有限空间资源的利用率，成为园区综合管廊经营管理者面临的主要问题之一。
目前，针对上述问题的主要解决方案是：设计人员基于cad格式的公共管廊管道路由汇总图和管廊管道的竣工图纸进行新管线施工图的详细设计，由于，上述汇总图和竣工图纸等参考对象都是分散的二维平面信息，无法全面的展现公共管廊(尤其是钢结构管廊)的空间情况。在解决管道空间资源冲突的问题上，只能通过查阅大量的竣工详图，并且，需要到现场进行测量确认，过程繁琐费力。
综上，目前关于通过公共管廊的二维管线无法快速查看到管廊空间情况的问题，尚无有效的解决办法。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了二维管线到三维模型的转换方法及装置，通过根据生成的三维直管、三维竖管和三维弯头等生成三维管廊模型，提高了人们查看空间情况的便捷性。
第一方面，本发明实施例提供了二维管线到三维模型的转换方法，包括：
根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管；
计算相邻三维直管之间的高度差，且，根据高度差生成三维竖管；
计算相邻三维直管之间的偏航角，且，根据偏航角生成三维弯头；
将三维直管、三维竖管和三维弯头组合成三维管廊模型。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管，包括：
获取二维管线中管廊中心线段的起点坐标(sx,sy)、终点坐标(ex,ey)、起点架顶标高sh、终点架顶标高eh和管径dn；
计算管廊中心线段的俯仰角
计算管廊中心线段的偏航角
计算管廊中心线段的直管长度
计算管廊中心线段的直管管线高度
根据起点坐标(sx,sy)和直管管线高度h生成三维直管的起点(sx,sy,h)；
根据俯仰角θ和偏航角
根据直管管线高度h、管径dn和直管长度l匹配预先设置的三维模型并生成三维直管。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，计算相邻三维直管之间的高度差，且，根据高度差生成三维竖管，包括：
将前一个管廊中心线段记作f，将与之相连的后一个管廊中心线段记作b；
获取前一个管廊中心线段的终点架顶高feh；
获取后一个管廊中心线段的起点架顶高bsh；
根据终点架顶高feh和起点架顶高bsh计算三维直管之间的高度差vh＝|bsh-feh|；
根据高度差vh和管径dn匹配预先设置的三维模型并生成三维竖管。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，计算相邻三维直管之间的偏航角，且，根据偏航角生成三维弯头，包括：
获取前一个管廊中心线段f的偏航角
获取后一个管廊中心线段f的偏航角
计算弯头的旋转角
计算弯头的偏航角
根据旋转角wφ和偏航角
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，将三维直管、三维竖管和三维弯头组合成三维管廊模型，包括：
根据起点坐标(sx,sy)和直管管线高度h生成三维直管的起点(sx,sy,h)；
根据俯仰角θ和偏航角
将三维直管的起点(sx,sy,h)与三维直管的一端重合；
以俯仰角θ和偏航角
在空间坐标系中将三维竖管放置在相连的三维直管之间；
用三维弯头将三维直管和三维竖管连接成封闭的模型。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，方法还包括：
对封闭的模型进行翻转时，三维直管、三维竖管和三维弯头均能720度旋转。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，方法还包括：
在对封闭的模型进行空间探测的过程中发现空间冲突时，向外发出报警信号。
第二方面，本发明实施例提供了二维管线到三维模型的转换装置，包括：
三维直管生成模块，用于根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管；
三维竖管生成模块，用于计算相邻三维直管之间的高度差，且，根据高度差生成三维竖管；
三维弯头生成模块，用于计算相邻三维直管之间的偏航角，且，根据偏航角生成三维弯头；
组合模块，用于将三维直管、三维竖管和三维弯头组合成三维管廊模型。
第三方面，本发明实施例还提供一种终端，包括存储器以及处理器，存储器用于存储支持处理器执行上述方面提供的二维管线到三维模型的转换方法的程序，处理器被配置为用于执行存储器中存储的程序。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述任一项的方法的步骤。
本发明实施例提供的二维管线到三维模型的转换方法及装置，其中，该二维管线到三维模型的转换方法包括：首先，根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管，然后，当根据上述步骤生成多个三维直管后，计算相邻三维直管之间的高度差，并且，根据高度差生成三维竖管，其次，计算相邻三维直管之间的偏航角，并且，根据偏航角生成三维弯头，通过三维弯头将三维直管和三维竖管等进行有效连接，之后，将三维直管、三维竖管和三维弯头组合成三维管廊模型，通过上述处理过程，能够方便快捷的将二维管线转化成三维模型，从而便于人们查看管线的空间情况，与现有处理方式相比，该二维管线到三维模型的转换方法省去了人们大量查阅和勘测的过程，并能实现对管线所在位置空间情况的准确评估。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的二维管线到三维模型的转换方法中三维管廊模型的示意图；
图2示出了本发明实施例所提供的二维管线到三维模型的转换方法的流程图；
图3示出了本发明实施例所提供的二维管线到三维模型的转换装置的结构连接图。
图标：1-三维直管；2-三维弯头；3-三维竖管；4-三维直管生成模块；5-三维竖管生成模块；6-三维弯头生成模块；7-组合模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在进行地下施工和改造之前，先要弄清楚地下管线周围的空间情况。目前，主要的解决办法是：基于cad格式的公共管廊管道路由汇总图和管廊管道的竣工图纸进行新管线施工图的详细设计，由于，上述汇总图和竣工图纸等参考对象都是分散的二维平面信息，无法全面的展现公共管廊(尤其是钢结构管廊)的空间情况。特别是在管道空间资源冲突的情况下，只能通过查阅大量的竣工详图，并且，需要到现场进行测量确认才能查看到管廊空间情况，过程繁琐费力。
基于此，本发明实施例提供了二维管线到三维模型的转换方法及装置，下面通过实施例进行描述。
下面首先对本发明中要用到的一些专业术语进行解释：
(1)管廊钢结构：俗称管廊柱子，是由连续的管廊架(梁)和成排的落地立柱以及各种拉撑组成的大型构架，其基本结构断面呈“∏”型。管廊结构可以是单层，也可以是双层，用以支托成排的各种管线，在化工和石油化工生产装置中应用较多。管廊钢结构通常采用各种规格的型钢和型钢组件、н型钢以及连接筋板等焊接而成，一般还附有走台、栏杆、爬梯，以满足对管线、阀门操作维修的需要。
(2)管廊构件数据：管廊构件由立柱、横梁、次梁、斜撑、承台和桩基六种类型组成；其中立柱为核心构件，起到管廊位置标识的作用，立柱含有高度、最大承重和最大容量(空间)等属性。
(3)管线数据：管线数据是以管廊总平图为基础进行设计，要素由管托、拐点和管线组成。
管廊中心线段：是指在管线上以管托和拐点为节点打断的线段。包含坐标信息、起止节点编号、起止节点的架顶标高、管线高度、管径、俯仰角和偏航角等信息。
架顶标高：管廊立柱的高度，管线段起点架顶标高是指管线开始节点对应的管廊立柱的高度。
俯仰角：根据管线节起止节点长度与起止节点架顶标高计算得出。
偏航角：根据起止节点的平面坐标信息计算得出。
管线高度：管线段开始节点离地面的高度。
(4)三维管线：组成三维管线的基础模型由直管、弯头和竖管组成。
直管：与地平面平行的管道。
竖管：与地平面垂直的管道。
弯头：连接件，用于连接存在偏航角的管线段。
实施例1
参见图1和图2，本实施例提出的二维管线到三维模型的转换方法具体包括以下步骤：
步骤s101：根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管。
步骤s102：计算相邻三维直管之间的高度差，并且，根据高度差生成三维竖管。
步骤s103：计算相邻三维直管之间的偏航角，并且，根据偏航角生成三维弯头。
步骤s104：将三维直管1、三维竖管3和三维弯头2组合成三维管廊模型。
下面对上述各个步骤进行详细阐述，上述步骤s101根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管，具体包括：
(1)由于，二维管线是由多段管廊中心线段连接而成的，获取二维管线中管廊中心线段的矢量信息即起点坐标(sx,sy)、终点坐标(ex,ey)、起点架顶标高sh、终点架顶标高eh和管径dn。
(2)计算管廊中心线段的俯仰角
(3)计算管廊中心线段的偏航角
(4)计算管廊中心线段的直管长度
(5)计算管廊中心线段的直管管线高度
(6)根据直管管线高度h、管径dn和直管长度l匹配预先设置的三维模型并生成三维直管。需要进行说明的是，预先设置的三维模型可根据用户使用需求进行灵活选取，例如，根据二维管线数据直接在cad中预先生成的标准模型等。在实施过程中，将计算出来的直管管线高度h、管径dn和直管长度l放入与之匹配的三维模型并生成三维直管。另外需要说明下，与之匹配的选取过程，预先生成的标准模型的输入输出的参数、参数个数等不确定，在选取匹配的三维模型时先要查找与上述参数、参数个数相匹配的三维模型。
步骤s102计算相邻三维直管之间的高度差，并且，根据高度差生成三维竖管，具体包括：
(1)由于，三维竖管是设置在三维直管之间用来起支撑作用的，因此，需要至少两个水平设置的管廊中心线段来计算和生成三维竖管，实施过程中将前一个管廊中心线段记作f，将与之相连的后一个管廊中心线段记作b。
(2)获取前一个管廊中心线段的终点架顶高feh，通过该矢量参数终点架顶高feh的获取来衡量前一个管廊中心线段的高度情况。
(3)获取后一个管廊中心线段的起点架顶高bsh，通过该矢量参数起点架顶高bsh的获取来衡量后一个管廊中心线段的高度情况。并且，前一个管廊中心线段和后一个管廊中心线段是相邻相连的。
(4)之后，根据终点架顶高feh和起点架顶高bsh计算三维直管之间的高度差vh＝|bsh-feh|，由于上述两个高度值不确定，所以通过绝对值的计算来衡量三维直管之间的高度差距。
(5)根据高度差vh和管径dn匹配预先设置的三维模型并生成三维竖管。同理，需要进行说明的是，预先设置的三维模型可根据用户使用需求进行灵活选取，例如，根据二维管线数据直接在cad中预先生成的标准模型等。在实施过程中，将计算出来的高度差vh和管径dn放入与之匹配的三维模型并生成三维竖管。另外需要说明下，与之匹配的选取过程，预先生成的标准模型的输入输出的参数、参数个数等不确定，在选取匹配的三维模型时先要查找与上述参数、参数个数相匹配的三维模型。
上述步骤s103计算相邻三维直管之间的偏航角，并且，根据偏航角生成三维弯头，具体包括：
(1)获取前一个管廊中心线段f的偏航角
(2)获取后一个管廊中心线段f的偏航角
(4)因此，根据上述两个管廊中心线段之间的偏航角来计算弯头的旋转角
(5)并且，为了考量弯头自身在水平方向上的左右摆动，实施时计算弯头的偏航角
(6)之后，根据旋转角wφ和偏航角
上述步骤s104将三维直管、三维竖管和三维弯头组合成三维管廊模型，具体包括：
(1)在形成三维管廊模型的过程中，先要确定模型的起点坐标，通常情况下，模型的起点坐标以所选空间范围内的三维直管的起点一致，因此，在实施时，根据起点坐标(sx,sy)和直管管线高度h生成三维直管的起点(sx,sy,h)。
(2)之后，根据步骤(1)中的三维直管的俯仰角θ和偏航角
(3)为了确定好原点，即将三维直管的起点(sx,sy,h)与三维直管的一端重合，该三维直管的一个端点即上述起点。
(4)确定好原点之后，需要在空间方向所在的区域内放置三维直管，以俯仰角θ和偏航角
(5)之后，在空间坐标系中将三维竖管放置在相连的三维直管之间，三维竖管放置原则需要根据前一个管廊中心线段和后一个管廊中心线段的位置而定。其中，前一个管廊中心线段的矢量信息用于生成前一个三维直管。
(6)之后，用上述生成的三维弯头将三维直管和三维竖管连接成封闭的模型。当需要考查地下空间的具体情况时，可通过该封闭的模型的具体情况来判定。当有其他管线的模型直接进入该封闭的模型时，表明存在空间冲突，当其他管线的模型有效绕过了该封闭的模型时，表明空间情况良好，该该封闭的模型在该空间上可实行。
此外，为了便于在空间中查看，二维管线到三维模型的转换方法还包括：对封闭的模型进行翻转时，三维直管、三维竖管和三维弯头均能720度旋转。通过上述旋转，能够有效准确的查看到上述封闭的模型所处的空间情况。
此外，为了便于使人们意识到空间冲突的存在，二维管线到三维模型的转换方法还包括：在对封闭的模型进行空间探测的过程中发现空间冲突时，向外发出报警信号，例如，向外发出声音或者光线等。
综上所述，本实施例提供的二维管线到三维模型的转换方法包括：首先，根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管，然后，计算相邻三维直管之间的高度差，并且，根据高度差生成三维竖管，其次，计算相邻三维直管之间的偏航角，并且，根据偏航角生成三维弯头，之后，将三维直管、三维竖管和三维弯头组合成三维管廊模型，通过上述处理过程，能够根据二维管线转化成三维模型，这样，便于人们查看管线的空间情况，从而省去了人们大量查阅和勘测的过程，并能实现对管线所在位置空间情况的准确评估，方便快捷。
实施例2
参见图3，本实施例提供了二维管线到三维模型的转换装置包括：
三维直管生成模块4，用于根据二维管线中管廊中心线段的矢量信息生成三维直管。
三维竖管生成模块5，用于计算相邻三维直管之间的高度差，并且，根据高度差生成三维竖管。
三维弯头生成模块6，用于计算相邻三维直管之间的偏航角，并且，根据偏航角生成三维弯头。
组合模块7，用于将三维直管、三维竖管和三维弯头组合成三维管廊模型。
本发明实施例提供的二维管线到三维模型的转换装置，与上述实施例提供的二维管线到三维模型的转换方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种终端，包括存储器以及处理器，存储器用于存储支持处理器执行上述实施例方法的程序，处理器被配置为用于执行存储器中存储的程序。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述任一项的方法的步骤。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本发明实施例所提供的二维管线到三维模型的转换方法及装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。