一种基于三维实景建模技术的三电迁改设计方法与流程

1.本发明涉及征迁项目管理技术领域，具体是一种基于三维实景建模技术的三电迁改设计方法。


背景技术：

2.在铁路工程施工中三电迁改是整个工程中首先和必需要解决的重要环节，是站前单位的“站前工程”，具有时间紧、政策性强、情况复杂、协调面广、难度大的特点。
3.目前，对于三电拆迁后的迁改路线路径的选择，多是在纸质地图上完成后，并到现场进行踏勘后，重新调整路径，形成最终路径。存在如下缺陷：
4.1.既有线路(如电力线路、通讯线路)、新建或规划的铁路路线路径长、面积广，且大部分地图绘制年代较为久远，缺乏地理信息，因此对于迁改路线区域、线路起点与终点的选择并不准确，误差较大；
5.2.由于地图绘制绘制年代较为久远，很多增设的道路路线、建筑物等未能及时反映在地图上，必须进行现场踏勘，收集沿线路路径现场环境资料，导致整个规划设计周期较长；
6.3.对于迁改路线区域内的影响因素较多，难以根据实际地形、地貌与用地情况等因素设计最优的迁改路线路径。


技术实现要素：

7.针对上述技术背景中的问题，本发明目的是提供一种基于三维实景建模技术的三电迁改设计方法，基于三维实景建模技术，结合gis地理信息、地质信息对三电迁改的线路进行规划与设计，并进行直观的展示；解决人工使用纸质地图进行线路选址的准确性问题，大幅度提高规划设计效率，缩短设计周期。
8.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
9.一种基于三维实景建模技术的三电迁改设计方法，包括如下步骤：
10.步骤s1、对既有线路(通信、电力线路)进行三维实景建模，导入gis地图，使用三维建模软件构建既有线路的三维实景模型，导入新建或规划的铁路线路图，并建立相应的地理信息数据库；
11.步骤s2、判断既有线路与铁路路线路径之间的距离值d是否不大于最小允许阈值d
min
，对不大于最小允许阈值d
min
的沿线周边区域进行标记；
12.步骤s3、获取定位信息大于标记区域的周边区域面积作为预迁改区域，获取预迁改区域的边界定位信息，并取预迁改区域的边界与既有线路的交叉位点作为迁改线路的起点、终点，并以迁改线路起点与终点直线距离的中心为圆心，直线距离的一半为半径，确定迁改区域；
13.步骤s4、对迁改区域进行网格化处理，获取每个网格的地理信息、地质信息，判断其是否符合选址条件，筛选出符合选址条件的网格，并完成预规划迁改线路路径的自动生
成；
14.步骤s5、结合现场勘察验证情况，确定最优的迁改线路路径。
15.在本发明的一具体技术方案中，步骤s4中，所述符合选址条件是指：所述网格与铁路线路路径之间的垂直距离l大于最大允许阈值d
max
、且不属于风险地区；根据各个网格的风险值自动生成多个预规划迁改线路路径。
16.在本技术方案中，根据所述网格的地质信息对风险值进行评估，当所述网格为易被雨水冲洗地区或积水地区，或网格内含有障碍物，则直接认定为风险地区；
17.采用层次分析法，对风险值的影响因素进行权重分析，对所述网格的风险值进行计算。
18.更进一步地，所述影响因素包括地形类型、地质类型、植被类型、水体、一级公路、高速公路、铁路和/或房屋。
19.在在本发明的又一具体技术方案中，步骤s4中，所述符合选址条件还包括：预规划迁改线路路径与铁路线路交叉角不宜小于45
°
。
20.进一步地，步骤s2中，所述定位信息至少包括经度、纬度、高程。
21.进一步地，当迁改线路的起点、终点位于铁路路线的两侧时，即既有线路与铁路线路存在交叉，在交叉部位选用钢管保护埋设或者以桥、涵立体交叉的方式通过；
22.选用立体交叉的方式通过时，还包括结合三维实景模型中铁路线路的高程信息，对迁改线路的高程进行规划，使两者满足：线路杆塔外缘至铁路轨道中心不小于塔高加3.1m。
23.进一步地，当迁改线路的起点、终点位于铁路路线的同侧时，对位于铁路路线同侧的迁改区域的网格进行判断是否符合选址条件：
24.若符合选址条件，采用同方向平移的方式生成处于铁路路线同侧的预规划迁改路线。
25.更进一步地，再对迁改区域内位于铁路路线同侧、异侧的网格的风险值进行比较，当位于铁路路线异侧的网格的风险值较低时，采用异侧防护平移施工法。
26.进一步地，当采用异侧防护平移方式时，以终点或起点在铁路线路的异侧对称点作为虚拟点，并以起点或终点与虚拟点重新确定迁改区域。
27.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
28.本发明中基于三维实景建模技术，结合gis地理信息、地质信息对三电迁改的线路进行规划与设计，并进行直观的展示；解决人工使用纸质地图进行线路选址的准确性问题，大幅度提高规划设计效率，缩短设计周期；
29.对确定的迁改区域进行网格化处理，充分考虑实际各因素对网格选址条件的影响程度，通过gis获取地质结构、地面道路、建筑物等情况，优化迁改线路的路径选择方案，再结合现场勘测情况，确定最优的迁改线路路径。
附图说明
30.图1为本发明基于三维实景建模技术的三电迁改设计方法流程图；
31.图2为本发明中对既有线路的迁改区域标记示意图；
32.图3为本发明中迁改区域的网格化处理示意图；
33.图4为迁改线路的起点、终点位于铁路路线的两侧的处理示意图；
34.图5为迁改线路与铁路路线发生交叉时的处理示意图；
35.图6为采用异侧防护平移处理示意图。
具体实施方式
36.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
37.如图1所示，一种基于三维实景建模技术的三电迁改设计方法，包括如下步骤：
38.步骤s1、对既有线路(通信、电力线路)进行三维实景建模，导入gis地图，构建既有线路的三维模型，导入新建或规划的铁路线路图，并建立相应的地理信息数据库；
39.具体地，采用先进的倾斜摄影设备及技术，对既有线路全线进行航测，采集的数据用于生成实景三维模型；将bim模型与基于倾斜摄影的实景三维模型进行图像融合。
40.导入gis地图，利用contextcapture、photomesh等国外开源建模软件建立基于gis的三维实景建模模型；gis技术作为重要的空间信息系统，可以集成地图视觉效果和地理信息的分析，从而对地理分布数据进行一系列的数字化统计管理和处理。能够描述地表、地下以及大气的二维和三维效果，补充迁改全线路的地质分析、淹没分析和环境分析等建筑物外部空间分析。
41.而高精度的bim模型为gis提供重要的数据源，整合了建筑的图形、非图形信息，将信息参数化集成，实现数据驱动模型。将bim与gis在三电迁改领域进行融合与协同，实现迁改线路工程的信息化、可视化管理。
42.步骤s2、将既有线路与铁路路线的定位信息以不同颜色取反，显示在三维实景模型中，并判断既有线路与铁路路线路径之间的距离值d是否不大于最小允许阈值d
min
，对不大于最小允许阈值d
min
的沿线周边区域进行标记；
43.在本发明的具体实施方式中，在三维实景模型中以不同的颜色对既有线路、铁路线路进行可视化显示，具体地，显示沿线路路径的定位信息，包括但不限于经度、纬度、高程信息，将既有线路、铁路线路的地理信息在三维实景模型中进行展示。
44.在上述基础上，对既有线路、铁路线路路径之间的距离值d进行比较，所述距离值d是指两线路路径之间的最短直线距离，当d小于或等于最小允许阈值d
min
时，对沿最小允许阈值d
min
的周边区域进行标记，如图2所示。
45.步骤s3、获取定位信息大于标记区域的周边区域面积作为预迁改区域，获取预迁改区域的边界定位信息，并取预迁改区域的边界与既有线路的交叉位点作为迁改线路的起点、终点，并以迁改线路起点与终点直线距离的中心为圆心，直线距离的一半为半径，确定迁改区域；
46.如图2所示，在步骤s2标记的区域范围基础上，获取周边的线路安装基杆的地理信息，并以此周边区域面积圈定预迁改区域，获取预迁改区域边界与既有线路的交叉位点(即周边的线路安装基杆)，分别作为迁改线路的起点与终点，在此基础上，重新明确确定迁改区域。
47.步骤s4、对迁改区域进行网格化处理，获取每个网格的地理信息、地质信息，判断其是否符合选址条件，筛选出符合选址条件的网格，并完成预规划迁改线路路径的自动生
成；
48.如图3所示，对迁改区域进行网格化划分，对各个网格分别进行判断是否符合基桩选址条件，必须同时满足网格与铁路线路路径之间的垂直距离l大于最大允许阈值d
max
、且不属于风险地区；将不符合条件的网格进行剔除标记，例如x标记，或选择颜色标记。当所述网格为易被雨水冲洗地区或积水地区，或网格内含有障碍物，则直接认定为风险地区。
49.在确定符合基桩选址条件的网格后，再根据所述网格的地质信息对网格进行风险值评估：
50.采用层次分析法，对风险值的影响因素进行权重分析，对所述网格的风险值进行计算。所述影响因素包括地形类型、地质类型、植被类型、水体、一级公路、高速公路、铁路和/或房屋。具体地，
51.根据各个网格的风险值，利用dijkstra算法自动生成最优的预规划迁改线路路径。具体地，在三维实景模型中，根据网格的风险值采用不同深度的颜色对网格区域的风险情况进行可视化展示，更加直观。
52.步骤s5、结合现场勘察验证情况，确定最优的迁改线路路径。
53.在本发明的具体实施例中，如图4所示，当迁改线路的起点、终点位于铁路路线的两侧时，即既有线路与铁路线路存在交叉，在交叉部位选用钢管保护埋设或者以桥、涵立体交叉的方式通过；
54.在该实施例中，选用立体交叉的方式通过时，还包括结合三维实景模型中铁路线路的高程信息，对迁改线路的高程进行规划，使两者满足：线路杆塔外缘至铁路轨道中心不小于塔高加3.1m。如图5所示，线路杆塔外侧距铁路线路中心线的距离l，不小于塔高h加3.1m。
55.当迁改线路的起点、终点位于铁路路线的同侧时，对位于铁路路线同侧的迁改区域的网格进行判断是否符合选址条件：
56.若符合选址条件，采用同方向平移的方式生成处于铁路路线同侧的预规划迁改路线，如图3所示。
57.再对迁改区域内位于铁路路线同侧、异侧的网格的风险值进行比较，当位于铁路路线异侧的网格的风险值较低时，采用异侧防护平移施工法。
58.如图6所示。需要注意的时，当确定选择异侧防护平移施工方案时，以终点或起点在铁路线路的异侧对称点作为虚拟点，并以起点或终点与虚拟点的直线距离的中心为圆心，重新确定迁改区域。
59.在本发明的另一实施例中，步骤s4中，预规划迁改线路路径的选择还应满足：预规划迁改线路路径与铁路线路交叉角不宜小于45
°
。
60.确定基桩满足选址条件后，对生成的预规划迁改线路与铁路线路的交叉角度进行计算，避免交叉角度不符合相关文件标准要求。如图6中所示，迁改线路与铁路线路的交叉角a大于45度。
61.在本发明的具体实施例中，还包括根据施工进度情况对s5中迁改线路以不同颜色显示，并显示在三维实景模型中。
62.具体地，对施工完成的迁改线路以绿色显示，正在施工中的迁改线路以黄色显示，设计完成、待计划施工的迁改线路以灰色显示，设计未完成的迁改线路以红色显示。
63.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。