CN108345750A - 一种对地下管线建模的方法及*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种对地下管线建模的方法，所述方法包括：根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。本方法能够实现自动、高效地对地下管线进行建模操作。本申请还公开了一种对地下管线建模的***、一种计算机可读存储介质及一种建模设备，具有以上有益效果。

Description

一种对地下管线建模的方法及***

技术领域

本发明涉及三维建模领域，特别涉及一种对地下管线建模的方法、***及一种计算机可读存储介质。

背景技术

目前对城市建筑的高精度三维仿真，主要通过人工建模。通过纯手动的操作，将城市三维模型一栋一栋的构勾勒出来。建模所需的人力成本和时间成本是高昂的。而在地下管线的三维建模中，也面临了这样的问题。地下管线的附属物(如地下井室)种类繁多，就地下井室来说，外形各异，从地表来看仅仅只是规则的井盖，或圆或方，但是实际深入地下，井室的形状则是根据现场实际情况修筑，形状十分的不规则。

城市的地下井室数量众多，一个面积70平方公里城市的地下，通常分布着8万个井室附属物。如果对这些井室附属物建模，采用人工的方式，则会面临以下的问题：

建模工序繁琐：每个井室大小不一致，外形不一致，纹理也可能不一样。单个模型要经过建模、大小调配、纹理修改。才算完成，并且模型之间复用率低。

建模费时：基于繁琐的工艺，建模费时，效率低。

不够经济：地下管井并没有地表建筑那么好的观赏性，但是人工成本高，利润低。

建模精度无法保证：地下管井体量比较小，部件的尺寸精细到厘米级别。大批量的人工操作很难保证数据精度。

因此，如何实现自动、高效地对地下管线进行建模操作是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种对地下管线建模的方法、***、一种计算机可读存储介质及一种建模设备，能够实现自动、高效地对地下管线进行建模操作。

为解决上述技术问题，本申请提供一种对地下管线建模的方法，该方法包括：

根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；

根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；

根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。

可选的，在得到地下管线模型之后，还包括：

对所述地下管线模型进行优化操作，以便减小所述地下管线模型的数据大小。

可选的，对所述地下管线模型进行优化操作包括：

调整所述地下管线模型的坐标，以使所述地下管线模型的空间位置达到与所述地下管线实测数据相对应的位置；

和或，将所述地下管线模型中同纹理的模型节点的顶点坐标、纹理索引和法线索引进行合并操作，以便减小地下管线模型的编组对象数量。

可选的，对所述标准模型进行拆分得到单体包括：

根据预设规则对所述标准模型按照从上到下的顺序进行拆分得到所述单体。

可选的，在对所述标准模型进行拆分得到单体之后，还包括：

为所述单体绑定与所述地下管线实测数据相对应的纹理。

本申请还提供了一种对地下管线建模的***，该***包括：

数据解析模块，用于根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；

模型配置模块，用于根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；

模型生产模块，用于根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。

可选的，还包括：

模型优化模块，用于对所述地下管线模型进行优化操作，以便减小所述地下管线模型的数据大小。

可选的，所述模型优化模块包括：

位置调整单元，用于调整所述地下管线模型的绝对坐标，以使所述地下管线模型的空间位置达到与所述地下管线实测数据相对应的位置；

和或，合并单元，用于将所述地下管线模型中同纹理的模型节点的顶点坐标、纹理索引和法线索引进行合并操作，以便减小地下管线模型的编组对象数量。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述对地下管线建模的方法执行的步骤。

本申请还提供了一种建模设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述地下管线建模的方法执行的步骤。

本发明提供了一种对地下管线建模的方法，包括根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。

由于任何形态复杂的空间几何体都可以通过分解得到简单、规则的几何形状，因此本发明将地下管线的整体拆分为单个且独立的单体，在进行地下管线建模时只需要将拆分得到的单体按照地下管线实测数据的实际形状进行变形、组合即可得到与地下管线实测数据相对应的地下管线模型。在上述地下管线模型建造过程中，无需人工按照地下管线实测数据逐一地勾勒出来，仅仅通过将复杂的地下管线实测数据对应的标准模型进行拆分，得到能够构成标准模型各个部分的单体，经过变形、组装则可以高效准确的得到地下管线模型。综上可知，本方案能够实现自动、高效地对地下管线进行建模操作。本申请同时还提供了一种对地下管线建模的***、一种计算机可读存储介质及一种建模设备，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种对地下管线建模的方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的另一种对地下管线建模的方法的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种对地下管线建模的***的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种对地下管线建模的方法的流程图。

具体步骤可以包括：

S101：根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；

其中，本步骤的目的在于将复杂的地下管线模型绘制工作拆分为多个且简单的子模型绘制工作。可以理解的是，地下管线的构造往往是根据其实际设置的现场情况设置的，如铺设地下管线时遇到巨大的岩石时往往需要绕开障碍物铺设管线，也就是说地下管线的形状并不是千篇一律的。尽管地下管线的构造各有不同，但是地下管线通常是由某些对应的标准模型加以变形得到的。也就是说，每一种看似独特的地下管线都可以找到与其对应的标准模型，标准模型在经过拆分、组合、缩放、偏移、旋转等操作之后可以得到与地下管线实测数据相对应的地下管线模型。这里提到的地下管线实测数据是指对地下管线实物进行测量得到的数据。

可以通过特征比对、相似度评价等方式根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，当然，本领域的技术人员还可以根据实际情况选择适当的方法找到恰当的标准模型，此处不进行具体的限定。值得注意的是，标准模型具备与地下管线实测数据相同的特征，即标准模型包括地下管线实测数据的任意结构特征。在对标准模型进行拆分操作时就相当于对地下管线实测数据进行拆分操作，可以对标准模型按照从上到下的顺序进行拆分，也可以先将标准模型划分为几大部分再对每一部分逐一拆分，当然本领域的技术人员还可以想到其他的拆分方法，此处不进行具体的限定，只要将标准模型拆分为单体即可。本步骤中提到的单体是指单个、独立的空间几何体，单体具有规则、简单的几何特征。例如正方体、圆台、圆柱等。由于单体具备规则的几何特征，因此其可以作为最基本图元，组合出其他的三维空间几何体。

本步骤中，将标准模型进行拆分得到的单体可以是地线管线中形状为类正方体、类圆台或类圆柱等几何形状。作为一种优选的实施方式，请参见表1可以预先设置好关于地下管线单体的几何特征归纳表，按照几何特征归纳表对进行单体的拆分与编号等操作。

表1几何特征归纳表

当然，作为一种优选的实施方案，在得到单体后还可以对各个单体进行绑定纹理等操作以使由单体组合得到的模型更加逼真。

S102：根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；

其中，本步骤是建立在S101已经得到全部能够组合得到地线管线模型的单体的前提下的，本步骤旨在将S101中获得的单体进行变形操作，以使单体模型与单体实物具有足够高的相似度。

可以理解的是，S101中获得的单体只在结构上与地线管线实物对应的位置相类似，但并不是完全一致，还需要对单体执行变形操作，使得单体各个位置的尺寸与地线管线实物对应位置的相似度达到预设值。可以理解的是，判断单体的变形程度已经符合标准的预设值是由技术人员根据方案的实际应用场景进行设置的，此处不进行具体的限定。

可以理解的是，本步骤中对单体执行的变形操作可以包括缩放、偏移、旋转等操作，以使执行完变形操作的单体无论在比例、尺寸还是摆放位置上符合相似度的相关要求。在对单体进行完变形操作后，需要对单体的中心坐标进行确定，以便在下一步骤中进行组合。

S103：根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。

其中，本步骤的目的在于将S102中得到的单体进行组合得到地下管线模型，本步骤是以各个单体的中心点坐标为依据进行组合的。在本次操作的过程中，无需再对各个单体进行变形操作，只需要将各个单体进行空间坐标的变化组合即可。作为一种优选的实施方式，还可以将本步骤得到的地下管线模型进行空间位置调整和合并冗余数据等操作，以便达到减小数据体积，提高显示效率的目的。

由于任何形态复杂的空间几何体都可以通过分解得到简单、规则的几何形状，因此本实施例将地下管线的整体拆分为单个且独立的单体，在进行地下管线建模时只需要将拆分得到的单体按照地下管线实测数据的实际形状进行变形、组合即可得到与地下管线实测数据相对应的地下管线模型。在上述地下管线模型建造过程中，无需人工按照地下管线实测数据逐一地勾勒出来，仅仅通过将复杂的地下管线实测数据对应的标准模型进行拆分，得到能够构成标准模型各个部分的单体，经过变形、组装则可以高效准确的得到地下管线模型。综上可知，本实施例能够实现自动、高效地对地下管线进行建模操作。

下面请参见图2，图2为本申请实施例所提供的另一种对地下管线建模的方法的流程图；在上一实施例的基础上本实施例中增加了得到地下管线模型后的优化操作，其他步骤与上一实施例基本一致，可以相互参见，此处不再赘述。

具体步骤可以包括：

S201：根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并根据预设规则对所述标准模型按照从上到下的顺序进行拆分得到所述单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；

S202：为所述单体绑定与所述地下管线实测数据相对应的纹理；

S203：根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；

S204：根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型；

S205：对所述地下管线模型进行优化操作，以便减小所述地下管线模型的数据大小。

其中对地下管线模型进行优化的操作可以包括：

操作A：调整所述地下管线模型的坐标，以使所述地下管线模型的空间位置达到与所述地下管线实测数据相对应的位置；

其中，地下管线模型实质是由一系列的点构成，每个点都代表一个空间坐标(x，y，z)。在常规的三维中数据制作中，地下管线模型是在原点(0，0，0)建模(以原点为坐标系起始点，根据相对关系构建完整的模型)，这时地下管线模型内部各子部件(即各个单体)的相对位置是正确的，但是地下管线模型整体的绝对位置是不正确的。需要通过矩阵将模型整体偏转到实际位置上。原理就是用矩阵和每个坐标相乘，算出绝对位置。矩阵不仅可以进行绝对位置的推算，也可以控制模型在X，Y，Z轴向上的缩放比。在操作A中是将用矩阵乘上原点建模时顶点位置，推算出绝对位置，用绝对位置替换掉原点建模的空间坐标。操作B也叫作坐标下压，即通过设置在X，Y，Z轴上的比例实现的，设置完后通过顶点下压，将缩放矩阵和原始顶点运算，换算成正确的坐标。

操作B：将所述地下管线模型中同纹理的模型节点的顶点坐标、纹理索引和法线索引进行合并操作，以便减小地下管线模型的编组对象数量。

其中，输出的地下管线模型虽然在外形上逼近实际情况，但是对数据结构上还存在冗余，需要将做一些合并，删除的操作，优化数据结构达到减小数据体积，提高显示效率的目的。

可以理解的是，操作A和操作B之间不存在逻辑上的先后关系，可以先执行操作A再执行操作B，也可以先执行操作B再执行操作A，还可以同时执行操作A和操作B，此处不进行具体的限定。

请参见图3，图3为本申请实施例所提供的一种对地下管线建模的***的结构示意图；

该***可以包括：

数据解析模块100，用于根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；

其中，数据解析模块100负责解析点矢量文件，并提取出关键的字段值。供后续环节使用。

模型配置模块200，用于根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；

其中，模型配置模块200可以描述单个管井的数据结构，在语义上是一个独立的管井模型，一个对象就是一个管井模型的实例，该类由三个子类组成，分别是构成管井的部件：井盖，井脖，井室。

模型生产模块300，用于根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。

其中，模型生产模块300可以按照配置模块生成的结果去生产模型，进行模型单体模型的读入，变形，组合，输出。这个环节最后的成果是单个独立的.wrl实体文件(vrml格式)。

在本申请提供的另一种对地下管线建模的***的实施例中，还包括：

模型优化模块，用于对所述地下管线模型进行优化操作，以便减小所述地下管线模型的数据大小。

可选的，所述模型优化模块包括：

位置调整单元，用于调整所述地下管线模型的绝对坐标，以使所述地下管线模型的空间位置达到与所述地下管线实测数据相对应的位置；

和或，合并单元，用于将所述地下管线模型中同纹理的模型节点的顶点坐标、纹理索引和法线索引进行合并操作，以便减小地下管线模型的编组对象数量。

可选的，还包括：

纹理绑定模块，用于为所述单体绑定与所述地下管线实测数据相对应的纹理。

由于***部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此***部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种建模设备，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述建模设备还可以包括各种网络接口，电源等组件。

说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，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。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。在没有更多限制的状况下，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。

Claims (10)

1.一种对地下管线建模的方法，其特征在于，包括：

根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；

根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；

根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在得到地下管线模型之后，还包括：

对所述地下管线模型进行优化操作，以便减小所述地下管线模型的数据大小。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，对所述地下管线模型进行优化操作包括：

调整所述地下管线模型的坐标，以使所述地下管线模型的空间位置达到与所述地下管线实测数据相对应的位置；

和/或，将所述地下管线模型中同纹理的模型节点的顶点坐标、纹理索引和法线索引进行合并操作，以便减小地下管线模型的编组对象数量。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，对所述标准模型进行拆分得到单体包括：

根据预设规则对所述标准模型按照从上到下的顺序进行拆分得到所述单体。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在对所述标准模型进行拆分得到单体之后，还包括：

为所述单体绑定与所述地下管线实测数据相对应的纹理。

6.一种对地下管线建模的***，其特征在于，包括：

数据解析模块，用于根据地下管线实测数据选择对应的标准模型，并对所述标准模型进行拆分得到单体；其中，所述单体为单个且独立的空间几何体；

模型配置模块，用于根据所述地下管线实测数据对所述单体执行变形操作，以使所述单体与所述地下管线实测数据对应部位的相似度大于预设值，并确定所有所述单体的中心点坐标；

模型生产模块，用于根据所述中心点坐标对所有所述单体进行组合得到地下管线模型。

7.根据权利要求6所述***，其特征在于，还包括：

模型优化模块，用于对所述地下管线模型进行优化操作，以便减小所述地下管线模型的数据大小。

8.根据权利要求7所述***，其特征在于，所述模型优化模块包括：

位置调整单元，用于调整所述地下管线模型的绝对坐标，以使所述地下管线模型的空间位置达到与所述地下管线实测数据相对应的位置；

和/或，合并单元，用于将所述地下管线模型中同纹理的模型节点的顶点坐标、纹理索引和法线索引进行合并操作，以便减小地下管线模型的编组对象数量。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法。

10.一种建模设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法。