CN109493422A - 一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维建模技术领域，且公开了一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，包括以下步骤：步骤(1)：根据变电站实地场景及测量精度要求，规划布设测站控制点。该方法利用三维激光扫描仪构建变电站实景的三维模型，虚拟模型的结构比例及位置完全与现实建筑一致，保证了三维建模的真实性；该建模方法适用于不规则对象如变电站的三维建模，克服了传统数据采集方式的不足，提高了数据采集的精度和效率，获得的点云数据信息量大，包含三维空间信息、颜色属性和反射强度信息，通过目前众多且成熟的处理软件和算法对点云数据进行处理，即可快速构建被测物体的三维模型，有利于减少工作量，从而提高建模效率。
Description
技术领域
本发明涉及三维建模技术领域，具体为一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法。
背景技术
三维模型已成为继图像、声音和视频之后的第四种多媒体数据类型，物体的表现形式也逐渐从二维表示向三维自动化建模的方向过渡，目前实现三维建模的方法大致有以下几种：一是直接利用三维建模软件，如计算机辅助设计软件(AutoCAD)、三维动画渲染和制作软件(3D Studio Max)等工具人机交互式三维建模，与实景模型相差较大，真实度较低；二是直接利用GIS的二维数据和高度信息建立三维模型，但这种方法只局限于规则对象的建模，难以对实景进行三维建模；三是基于数字摄影测量原理对物体快速建模，但是在对大规模场景进行三维建模时，工作量较大，费时费力。
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命,它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势,三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型，根据三维激光点云数据构建三维模型正成为研究的热点，为此，我们提出一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，包括以下步骤：
步骤(1)：根据变电站实地场景及测量精度要求，规划布设测站控制点；
步骤(2)：在测站控制点上架设三维激光扫描仪；
步骤(3)：利用点云处理软件对三维激光扫描仪所获取的点云数据进行校核、降噪、添加坐标信息、拼接、剔除冗余数据、着色和模型重建并输出，不同测站控制点的点云数据之间进行准配生成全局点云数据，并对点云数据进行地物轮廓的提取，进而得到地物轮廓图；
步骤(4)：根据变电站实地场景选用合适型号的低空航拍无人机，无人机航测获取高精度影像数据，基于高精度影像数据生成变电站的数字表面模型，并对地物细节进行提取。
步骤(5)：基于步骤(4)中所得高精度影像数据，制作相应的变电站二维矢量图；
步骤(6)：将高精度影像数据生成的二维矢量图、点云数据生成的地物轮廓图以及数字表面模型生成的地物细节信息，进行多源数据融合，完成数据的匹配和相互校正，对多源数据生成的成果进行拼接，建立变电站场景的三维模型。
优选的，所述步骤(1)中的测站控制点，每站不少于四个控制点，并对测站控制点进行编号，规划测站控制点额位置及采集顺序。
优选的，所述步骤(2)中根据实际条件设置采样间隔和扫描范围等测量参数，分段采集建筑物点云数据及纹理图片信息，并将全站仪架设在测站控制点上，采集三维激光扫描仪测站坐标信息。
优选的，所述步骤(4)中的低空航拍无人机上设置有高分辨率数码相机。
本发明提供了一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，具备以下有益效果：该方法利用三维激光扫描仪构建变电站实景的三维模型，虚拟模型的结构比例及位置完全与现实建筑一致，保证了三维建模的真实性；该建模方法适用于不规则对象如变电站的三维建模，克服了传统数据采集方式的不足，提高了数据采集的精度和效率，获得的点云数据信息量大，包含三维空间信息、颜色属性和反射强度信息，通过目前众多且成熟的处理软件和算法对点云数据进行处理，即可快速构建被测物体的三维模型，有利于减少工作量，从而提高建模效率。
具体实施方式
基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种技术方案：一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，包括以下步骤：
步骤(1)：根据变电站实地场景及测量精度要求，规划布设测站控制点；
步骤(2)：在测站控制点上架设三维激光扫描仪；
步骤(3)：利用点云处理软件对三维激光扫描仪所获取的点云数据进行校核、降噪、添加坐标信息、拼接、剔除冗余数据、着色和模型重建并输出，不同测站控制点的点云数据之间进行准配生成全局点云数据，并对点云数据进行地物轮廓的提取，进而得到地物轮廓图；
步骤(4)：根据变电站实地场景选用合适型号的低空航拍无人机，无人机航测获取高精度影像数据，基于高精度影像数据生成变电站的数字表面模型，并对地物细节进行提取。
步骤(5)：基于步骤(4)中所得高精度影像数据，制作相应的变电站二维矢量图；
步骤(6)：将高精度影像数据生成的二维矢量图、点云数据生成的地物轮廓图以及数字表面模型生成的地物细节信息，进行多源数据融合，完成数据的匹配和相互校正，对多源数据生成的成果进行拼接，建立变电站场景的三维模型。
进一步说明本发明，所述步骤(1)中的测站控制点，每站不少于四个控制点，并对测站控制点进行编号，规划测站控制点额位置及采集顺序。
进一步说明本发明，所述步骤(2)中根据实际条件设置采样间隔和扫描范围等测量参数，分段采集建筑物点云数据及纹理图片信息，并将全站仪架设在测站控制点上，采集三维激光扫描仪测站坐标信息。
进一步说明本发明，所述步骤(4)中的低空航拍无人机上设置有高分辨率数码相机。
该方法利用三维激光扫描仪构建变电站实景的三维模型，虚拟模型的结构比例及位置完全与现实建筑一致，保证了三维建模的真实性；该建模方法适用于不规则对象如变电站的三维建模，克服了传统数据采集方式的不足，提高了数据采集的精度和效率，获得的点云数据信息量大，包含三维空间信息、颜色属性和反射强度信息，通过目前众多且成熟的处理软件和算法对点云数据进行处理，即可快速构建被测物体的三维模型，有利于减少工作量，从而提高建模效率。
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。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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)：根据变电站实地场景及测量精度要求，规划布设测站控制点；
步骤(2)：在测站控制点上架设三维激光扫描仪；
步骤(3)：利用点云处理软件对三维激光扫描仪所获取的点云数据进行校核、降噪、添加坐标信息、拼接、剔除冗余数据、着色和模型重建并输出，不同测站控制点的点云数据之间进行准配生成全局点云数据，并对点云数据进行地物轮廓的提取，进而得到地物轮廓图；
步骤(4)：根据变电站实地场景选用合适型号的低空航拍无人机，无人机航测获取高精度影像数据，基于高精度影像数据生成变电站的数字表面模型，并对地物细节进行提取。
步骤(5)：基于步骤(4)中所得高精度影像数据，制作相应的变电站二维矢量图；
步骤(6)：将高精度影像数据生成的二维矢量图、点云数据生成的地物轮廓图以及数字表面模型生成的地物细节信息，进行多源数据融合，完成数据的匹配和相互校正，对多源数据生成的成果进行拼接，建立变电站场景的三维模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，其特征在于：所述步骤(1)中的测站控制点，每站不少于四个控制点，并对测站控制点进行编号，规划测站控制点额位置及采集顺序。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，其特征在于：所述步骤(2)中根据实际条件设置采样间隔和扫描范围等测量参数，分段采集建筑物点云数据及纹理图片信息，并将全站仪架设在测站控制点上，采集三维激光扫描仪测站坐标信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的变电站三维模型构建方法，其特征在于：所述步骤(4)中的低空航拍无人机上设置有高分辨率数码相机。
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