[发明专利]一种基于激光点云的变电站电缆沟道三维模型构建方法

说明书

本发明公开了一种基于激光点云的变电站电缆沟道三维模型构建方法，包括：在变电站电缆沟道等土建工程建设完成后，首先采用三维激光扫描仪扫描获取电缆沟道激光点云数据，然后对其中的电缆沟道壁点云采用平面模型进行拟合，再对其中的电缆支架点云采用长方体模型进行拟合，最后建立电缆支架和电缆沟道壁的位置关系，输出完整的变电站电缆沟道三维模型。本方法高效、精确得实现了变电站电缆沟道的三维可视化，利于工作人员直观了解电缆沟道施工情况，可为后续电缆敷设方案设计提供直接指导。

技术领域

本发明涉及输变电工程建设技术领域，更具体的涉及一种基于激光点云的变电站电缆沟道三维模型构建方法。

背景技术

电缆敷设作业一直是变电站建设的重要组成部分，目前，施工人员参照2D设计图纸完成电缆敷设作业依旧为主要形式，该方法耗时费力且不易发现问题。具体来说，一方面施工人员需搜索相应位置的2D图纸信息，并在脑海中建立相应的三维立体模型，然后将该模型叠加到工作人员当下所看到的工程现场中，确定模型无误后进行后续施工，然而这需要工作人员较好的空间想象能力且极易出现判断失误的情况；另一方面，在变电站电缆沟道等土建工程建设完成后，实际情况可能与设计图纸出现偏差，此时若仍按照原有图纸施工，则必然会出现施工问题。因此，亟待引入新方法和新技术，来改善变电站电缆敷设作业的现状。

发明内容

本发明实施例提供一种基于激光点云的变电站电缆沟道三维模型构建方法，包括：

获取电缆沟道激光点云数据、并切分电缆沟道点云数据，获得划分后的电缆沟道点云；

基于划分后的电缆沟道点云，提取电缆沟道壁点云，并将电缆沟道壁点云采用平面模型进行拟合，获得电缆沟道壁模型；

基于电缆沟道壁模型，识别电缆沟道内的电缆支架点云，并将识别出的电缆支架点云数据用长方体模型进行拟合，获得电缆支架模型；

基于电缆沟道壁模型和电缆支架模型构建电缆沟道三维几何模型。

近一步，获取电缆沟道激光点云数据、并对电缆沟道点云数据切分，包括：

采用地面式或地下空区式三维激光扫描仪扫描获取电缆沟道激光点云数据，每隔一段距离设置一站扫描点；

采用点云拼接软件对各站扫描点的点云数据进行拼接；

将电缆沟道点云数据置于俯视图下，沿电缆沟道走向每隔一定距离人工标注电缆沟道中心点，其中，电缆沟道转角处必须标注；

根据标注的中心点拟合出代表电缆沟道走向的直线方程；

根据直线方程对电缆沟道点云数据进行切分，获得划分后的电缆沟道点云；

采用统计分析方法滤除电缆沟道点云中的离群点。

近一步，获得电缆沟道壁模型的步骤，包括：

对划分后的电缆沟道点云进行体素下采样，减少点云数量；

采用随机抽样一致算法提取电缆沟道壁四个平面点云；

将提取出的电缆沟道壁的四个平面点云分别用四个平面方程拟合，获得平面方程P1、P2、P3、P4，其中P1和P2为垂直于地面的电缆沟道的两个侧平面，P3和P4为平行于地面的电缆沟道的底面和顶面；

计算每个平面方程的法向量，检验相邻平面是否为相互垂直；

计算每两个相邻平面所形成的交线，构建出封闭长方体，滤除无关点云。

近一步，获取电缆支架模型的步骤，包括：

提取四个平面所形成的封闭长方体内的点云q；

由P1和P2求取中间平面PO；