浅谈城市地下综合管廊三维模型的构建陈晨

发表时间:2020/6/1   来源:《中国电业》2020年1月第3期   作者:陈晨
[导读] 时代的发展和进步,城市网络化市政管网建设逐步深化进行,综合管廊能够更好的促进城市基础设施建设和发展
        摘要:时代的发展和进步,城市网络化市政管网建设逐步深化进行,综合管廊能够更好的促进城市基础设施建设和发展,已经被人们所熟悉和应用。如何才能实现城市地下综合管廊测绘工作效率精确度、准确性和效率的提升,是当前管线测绘领域研究重点。本文主要以移动三维激光扫描仪(IMS3D)来进行研究,通过同步定位与制图(SLAM)技术能够快速的获取综合管廊三维点云数据信息,然后就能够绘制出三维模型,可以达到综合管廊的三维模型的建设,给城市地下工程项目的建设奠定坚实的基础。
关键词:地下综合管廊;移动三维激光扫描仪;点云数据;三维模型
        城市地下综合管廊就是在城市的地下空间中建设隧道项目,将电力、通讯、燃气等城市居民日常生活所必须要的线路全部都设置在统一空间中,能够实现综合统一与规划建设,可以提升地下空间利用水平、减少土地浪费,还能够简化维护与管理措施。地下城市综合管廊在规划建设中,通过三维地理信息模型建设,可以制定出科学合理的实施政策,促进城市建设水平的提升。
        因为城市开发逐步深入进行,地下空间也日益紧张,综合管道设置量是非常大的,且内部交织复杂存在,且地下GPS信号微弱,如果选择使用传统的站式三维扫描仪来进行,需要设置比较多的站,工作量比较大且速度很慢,还不能实现精确定位。如何才能进行城市地下综合管廊三维模型建设,能够达到三维可视化的标准,对于现代社会发展有着非常重要的意义。
        本文以某城市的地下综合管廊三维模型建设为出发点,综合分析通过移动三维激光扫描仪来获取点云数据的方式,进行云数据处理之后,以点云在3DsMax中建设三维模型,能够完全实现综合管廊三维可视化建设,提高建设效率与水平。
        1城市地下综合管廊的组成结构
        现代化城市在进行地下综合管廊的建设时,能够将城市中的电力、燃气、通讯、给排水、热力等全部融合在一个空间中,各种管线有序设置,同时还要预留人员的检修和维护出入口,以及能够有小型设备的进出位置,可以使得各项工作都能够顺利的开展和进行,避免在建设和管理中存在混乱的情况,也能够提高城市空间的利用率,避免存在资源浪费的情况,以更好地促进城市的高速发展,同时也能够改善人们的生活质量。
        2基于SLAM算法的移动三维激光扫描仪工作原理
        与传统的高精度点测量方式有着明显的不同,应用三维激光扫描仪来进行测绘工作,可以提高工作的效率和质量。该设备应用到实践中,能够实现大面积高分辨率的测绘工作,准确地采集多个空间地理位置信息,该方式通常可以达到传统全站仪测量的数倍以上。利用三维点云数据来进行数据的收集和处理,能够更好的促进综合管廊顺利建设,改善城市内部环境。
        基于同步定位与制图(SLAM)在进行移动测量中,可以提高测量的效率和速度,保证数据精确度达到标准要求,能够有序的完成地下空间数据采集和应用。
        基于激光扫描和同步定位与制图(SLAM)技术能够更好的促进城市各项数据的采集和应用,而并不是应用传统的GPS等技术。使用SLAM算法可以根据使用的要求来进行三维激光扫描地形图的建设和应用。在仪器操作的过程中,能够实现连续的二维图数据采集和应用,然后进行光学数据记录与激光扫描的时间位置信息,然后利用光学数据来建设彩色三维点云数据,能够通过三维模型的建设可以提高工作水平,也能够避免出现遗漏的情况。
        SLAM能实现全景影像与激光点云数据的同步显示,可以达到相互匹配的作用,可以促进城市内部三维空间数据采集效率和质量的提升,降低数据采集的成本,促进城市地下综合管廊项目顺利建设和应用。
        3综合管廊三维模型建设
        本文选取的某城市建设的地下管廊功能是当地的重点城市规划建设功能,对于促进城市发展、改善民生有着极为重要作用,全长3.74km,其中有该地区内所有使用的市政管线,能够满足城市人民居住和生活的需要。
        3.1地下综合管廊特点
        1)管线高度集中。在进行地下综合管廊建设中,将所有的管线全部都集中在地下的空间中,按照不同的专业进行分门别类的排列设置,不会存在相互影响和干扰。


        2)建设地段繁华。该地区人员密集度比较高,人、车数量都比较多。
        3)附属工程系统庞大。该综合管廊项目中,包含大量的附属的功能,在城市控制中心进行综合管理,实现智能化的控制和运行,同时还设置有开放式通道,能够满足人们的日常通行需求。
        3.2技术路线
        采用移动三维激光扫描仪,基于SLAM技术,对于该地区的综合管廊项目进行三维模型的创设和应用,具体的步骤如下所示:
        3.2.1准备工作
        选择应用移动三维激光扫描仪在进行数据采集工作开始前,要做好各项准备工作,具体包含现场的勘测、路线标定等工作。
        现场勘测就是进入到现场进行充分了解现场实际情况,确定综合管廊的建设地区地形条件、空间大小等方面。
        线路的规划设计是保证综合管廊可以运行的重要方面,同时需要进行相关标志的张贴,因为该管廊项目的空间是狭长的,很多地区都不能有效的区分,所以张贴标志是比较好的方法。
        3.2.2数据获取
        移动三维激光扫描仪(IMS3D)是现代科学技术高速发展之下的产物,其能够实现精确的定位和标记,并且还没有传统定位技术所存在的缺陷和问题,能够更好的进行各个方面的测量和应用,可以使得地下综合管廊项目建设顺利进行,实现高速的数据采集,并且能够有效的降低数据采集的成本。
        应用该设备进行测量数据的采集,可以实现单次长度为270m的项目长度扫描和测量,可以快速将各项数据反映到测量设备系统上,能够准确的标定各个位置,从而可以给综合管廊项目的建设提供良好的基础条件。   
        3.2.3点云处理
        综合管廊的点云数据处理是在软件平台上进行的,利用三维软件来实现数据的处理和应用,能够和现场测量数据达到完全匹配的效果,并且能够生成彩色点云系统。从彩色点云扫描之下可以获取大量的综合管廊的具体信息,能够和实际的管廊进行对比和分析,然后给最终的三维建模、结构的设计和施工提供良好的基础,能够更好的识别各个结构部分,以促进工作效率和准确性的提升,但是在具体的操作过程中必须要严格按照相应的工作流程和操作技术标准来进行,如果处理数据环节存在问题,即使测量的阶段有多么的准确,都会导致最终数据出现严重的偏差,也会影响最终的结果。在数据全部测量之后,要转换成为符合系统使用需要的数据格式,能够实现合理的应用,也能够应用到三维模型的建设中,提高总体的工作水平。
        3.3成果输出和展示
        在上述各个环节的工作全部结束之后,就要进行结果的输出和展示工作,同时根据使用的需要转换成为人们所需要的文件格式,给平台使用提供基础条件。目前最为常见的文件格式为 ACSII 文本文件或 CAD 文件。除了要进行常规数据的处理和应用外,还要通过使用点云或者已经建设的模型来制作出网页文件,将相关的文件发布在IE 浏览器及Leica TruView插件下能够进行测量和浏览使用。此外,还可以通过使用虚拟现实技术浏览,能够提高应用效果,满足不同环境的使用要求。   
         4结语
         本文采用移动三维激光扫描仪(IMS3D)为主要设备进行城市综合管廊三维点云数据建设和应用,可以使得点位的分布符合要求,最终获取的数据精确度非常高,能够真实反映出综合管廊的实际情况,建立符合使用要求的三维模型,促进综合管廊设计与建设水平的提升。
         参考文献
[1]于林佳松. 三维激光扫描技术在城市地下综合管廊建模中的应用[J]. 城市勘测, 2018, 167(S1):161-163.
[2]周启超, 倪长宝, 陆继亮,等. 城市地下综合管廊三维模型构建方法研究[J]. 城市地理, 2016, 000(004):154-154.
[3]潘雅静, 郭瑞隆. 城市地下综合管廊的三维模型建设[J]. 测绘标准化, 2018, 034(003):58-60.
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