一种基于激光扫描的变电站三维建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建模方法，尤其是涉及一种基于激光扫描的变电站三维建模方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，变电站在我们现代生活中起着举足轻重的作用，以信息化手段来实现变电站的数据采集并进行建模是电力行业发展应用的新趋势。而现实生产中由于现存数据不足或数据丢失等原因，要进行变电站数据建模其首要任务需要进行数据采集。传统的数据采集方法一般是逐点采集，不能快速获取大量的空间信息，且存在采点困难、并且作业效率也非常低等问题，并且所采集的数据只能常规使用，不能全面提供变电站实体表面模型，同时也加剧了三维建模的困难。另外，我国电力系统方面广泛应用的变电站设备及部件的显示状态为二维的拓扑关系图及对应的连接关系图，几何图形结构简单，难以形象的反应现实的变电站设备及部件的状态，很难在一定程度上为线路检修和线路巡视人员提供有力的参考。因此，如何以快、精、准的方式采集数据并实现变电站的建模目前仍是一项艰巨的任务。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采集效率高、数据精度高、提升变电站建模精度的基于激光扫描的变电站三维建模方法。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]—种基于激光扫描的变电站三维建模方法，包括以下步骤:
[0006]I)获取变电站3D建模需求，包括变电站内部设备信息、外部结构信息和变电站所处的地理位置信息；
[0007]2)采集数据:通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据；
[0008]3)数据处理及存储:对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中；
[0009]4)分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型；
[0010]5)融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型。
[0011]所述的步骤2)中，变电站内部设备信息包括GIS组合电器、变压器、高低压开关柜、直流屏、综合保护自动化装置、电容补偿装置、上位机监控装置、电缆、电缆桥架、MCC控制柜、软起和变频装置的大小、规格和位置信息。
[0012]所述的步骤2)中，变电站外部结构包括变电站外部建筑结构和变电站外部设备位置。
[0013]所述的步骤4)中，变电站3D精细模型构建方法为:
[0014]41)提取处理后的点云数据，通过3Dmax分别构建变电站内部设备模型和外部结构模型；
[0015]42)在3Dmax中融合变电站内部设备模型和外部结构模型得到变电站3D精细模型。
[0016]所述的步骤4)中，变电站3D地景模型构建方法为:
[0017]51)提取处理后的地理位置信息数据，通过GIS获取变电站地景数字高程模型；
[0018]52)对变电站地景进行拍照，根据获取的影像数据，作为3D地景模型的纹理贴图；
[0019]53)融合变电站地景数字高程模型和纹理贴图，最终得到变电站3D地景模型。
[0020]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0021]—、采集效率高、数据精度高:利用三维激光扫描仪采集大量点云数据的同时进行变电站目标拍照，获取纹理数据，以作为建模后的纹理贴图使用，缩短了数据采集时间，明显提高了数据采集的效率，而且也不影响数据精度。
[0022]二、提升变电站建模精度:三维激光扫描仪的点云数据精度高、地理位置明确并且为后期建模提供了三维表面模型，为后期3D地景建模和变电站3D精细建模提升了精度。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0025]实施例:
[0026]如图1所示，一种基于激光扫描的变电站三维建模方法，包括以下步骤:
[0027]I)获取变电站3D建模需求，包括变电站内部设备信息、外部结构信息和变电站所处的地理位置信息；
[0028]2)采集数据:通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据，变电站内部设备信息包括GIS组合电器、变压器、高低压开关柜、直流屏、综合保护自动化装置、电容补偿装置、上位机监控装置、电缆、电缆桥架、MCC控制柜、软起和变频装置的大小、规格和位置信息，变电站外部结构包括变电站外部建筑结构和变电站外部设备位置；
[0029]3)数据处理及存储:对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中；
[0030]4)分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型，变电站3D精细模型构建方法为:
[0031]41)提取处理后的点云数据，通过3Dmax分别构建变电站内部设备模型和外部结构模型；
[0032]42)在3Dmax中融合变电站内部设备模型和外部结构模型得到变电站3D精细模型；
[0033]变电站3D地景模型构建方法为:
[0034]51)提取处理后的地理位置信息数据，通过GIS获取变电站地景数字高程模型；
[0035]52)对变电站地景进行拍照，根据获取的影像数据，作为3D地景模型的纹理贴图；
[0036]53)融合变电站地景数字高程模型和纹理贴图，最终得到变电站3D地景模型；
[0037]5)融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型。
[0038]本发明通过基于三维激光扫描技术，并利用GIS (地理信息系统)和3Dmaxs技术，最终构建成集数据采集、建模于一体的变电站数据采集与建模技术，实现变电站快、精、准的数据采集方式和智能化的管理操作，既节省变电站人力、物力的投入，又能快速、高效的控制变电站所在区域。
【主权项】
1.一种基于激光扫描的变电站三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)获取变电站3D建模需求，包括变电站内部设备信息、外部结构信息和变电站所处的地理位置信息； 2)采集数据:通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据； 3)数据处理及存储:对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中； 4)分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型； 5)融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型。2.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的变电站三维建模方法，其特征在于，所述的步骤2)中，变电站内部设备信息包括GIS组合电器、变压器、高低压开关柜、直流屏、综合保护自动化装置、电容补偿装置、上位机监控装置、电缆、电缆桥架、MCC控制柜、软起和变频装置的大小、规格和位置信息。3.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的变电站三维建模方法，其特征在于，所述的步骤2)中，变电站外部结构包括变电站外部建筑结构和变电站外部设备位置。4.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的变电站三维建模方法，其特征在于，所述的步骤4)中，变电站3D精细模型构建方法为: 41)提取处理后的点云数据，通过3Dmax分别构建变电站内部设备模型和外部结构模型； 42)在3Dmax中融合变电站内部设备模型和外部结构模型得到变电站3D精细模型。5.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的变电站三维建模方法，其特征在于，所述的步骤4)中，变电站3D地景模型构建方法为: 51)提取处理后的地理位置信息数据，通过GIS获取变电站地景数字高程模型； 52)对变电站地景进行拍照，根据获取的影像数据，作为3D地景模型的纹理贴图； 53)融合变电站地景数字高程模型和纹理贴图，最终得到变电站3D地景模型。
【专利摘要】本发明涉及一种基于激光扫描的变电站三维建模方法，包括以下步骤：1)获取变电站3D建模需求，包括变电站内部设备信息、外部结构信息和变电站所处的地理位置信息；2)采集数据：通过三维激光扫描仪对变电站内部设备和外部结构进行扫描，获取变电站内部设备和外部结构信息的初始点云数据，并且通过GIS获取变电站所处的地理位置信息数据；3)数据处理及存储：对初始点云数据和地理位置信息数据进行去噪和平滑处理后储存到服务器中；4)分别从服务器中提取处理后的点云数据和地理位置信息数据，并构建变电站3D精细模型和3D地景模型；5)融合变电站3D精细模型和3D地景模型，获得变电站三维模型。与现有技术相比，本发明具有采集效率高、数据精度高、提升变电站建模精度等优点。
【IPC分类】G06T17/00
【公开号】CN105184859
【申请号】CN201510608344
【发明人】陈海波, 郑健, 王媚, 袁成, 谈雪晶, 陈锦华, 陈宁, 程春, 许德昌
【申请人】国网上海市电力公司, 北京皓海星空电力科技有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月22日