激光扫描与管线探测技术在电缆隧道设计中的应用
朱亚洲 李金镖
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朱亚洲 李金镖,. 激光扫描与管线探测技术在电缆隧道设计中的应用[J]. 光电子进展,20239. DOI:10.12721/ccn.2023.160466.
摘要: 随着城市和电网的快速发展,电缆隧道的建设越来越多,电缆隧道也逐渐成为城市供电网的坚强保障,是现代化城市安全、稳定、高质量发展的基本保证。三维技术是一项近些年新兴的技术,可以实景化还原现场情况,并且对表达复杂的三维空间关系方面具有较大的优势,为电缆隧道的设计提供便利。本文介绍管线探测技术与三维激光扫描技术在数据采集时的应用,以及3Dmax与SuperMap平台建模技术在城市电缆隧道三维模型设计中的应用。
关键词: 电缆隧道;管线探测;三维激光扫描;3Dmax与SuperMap建模
DOI:10.12721/ccn.2023.160466
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引言

随着城市建设的快速发展,对电网运行的安全性、可靠性、稳定性提出了更高的要求,同时随着精益化、智能化建设管理的推进,传统的二维技术已经难以满足电缆隧道设计管理的需求,在三维技术手段不断发展的背景下,急需使用三维技术进行电缆隧道的设计与管理,而三维数据的获取与处理是三维模型设计的基础与保障[1]。

1外业数据采集

本项目依托具体的电缆隧道设计工程,在项目前期对电缆隧道路径沿线的地理信息数据进行采集,主要分为两部分:一是探测电缆隧道设计路径沿线的地下管线数据;二是对电缆隧道路径上的地形地物信息获取激光扫描数据。

1.1地下管线探测

地下管线探测是对电缆隧道路径沿线的管线数据进行采集[2],主要包括地上与地下的各种管道(废弃管道)及其附属设施的空间地理信息、管径、材质、权属单位等各种属性信息。探测的管线包括埋设于地下的线缆、管道和隧道等,主要分为雨污水、供水、燃气、热力、电力、通信等管线及附属物,以及各类综合管廊。

1.2 三维激光扫描

利用天宝TX8三维激光扫描仪来对电缆隧道路径上的地形地物进行数据采集。TX8凭借天宝专利的Lightning闪电技术,使得该设备在其整个测程(≤120米)范围内,以每秒一百万个噪声小于2mm的激光点的速度获取数据[3]。可在保证数据完整性和准确性的前提下更快地完成测绘项目,并提供高密度的三维点云数据。

2 点云数据处理

通过天宝TX8扫描仪获取点云数据,经自处理软件Trimble RealWorks[4]进行数据处理,主要包括数据质量检查、配准拼接、坐标转换、去噪等工作。数据质量的检查是对点云数据的完整性、标靶的准确性、点云密度、重叠度等主要内容进行检查。去噪则通过自动识别功能进行剔除因施工障碍等产生的噪点,提升点云的可视化效果,对需要建立电缆预留井口处,采用单点少量去噪,大大提高了点云数据的处理效率,为后续的建模工作提供帮助。

3 三维模型建立

本项目利用3Dmax软件完成三维激光点云数据的模型建立。点云数据通过TRW软件将点云数据进行处理完成后,在TRW软件中的点云数据、生成的特征点、特征线和特征面数据实时传输至3Dmax软件中,导入软件进行三维模型的建立,极大地发挥了TRW软件中部分模型自动提取功能和3Dmax软件的高效的特点,可实现大部分模型的快速建模。

电缆隧道路径上的地下管线的模型建立则由SuperMap软件进行,利用软件的三维高精度自动建模技术实现模型建立。建模思路是借助地下管线探查出的数据成果,根据各种管线点和管线段的特点,通过对各种管线的三维空间信息、属性信息等进行模型的建立,实现针对性地快速生成三维管线网,建模效率较高。

4 模型成果

本项目最终成果以三维模型为主,对电缆隧道路径上的三维激光扫描数据使用3Dmax进行模型建立的,利用SuperMap软件对电缆隧道路径周围地下管线数据的部分模型建立,通过3Dmax对路径三维模型数据导出,将模型数据导入SuperMap定制软件中,实现路径三维模型和地下管线模型的综合展示,如图1显示;

16.png图1 地上和地下模型成果

通过对电缆隧道路径周边地形地物及地下管线进行三维模型的建立,更加直接的还原现场情况,对电缆隧道路径的优化及检修井的布设有较高的指导意义。

5 结束语

本项目利用三维激光扫描仪,对电缆隧道路径地形地物信息进行三维数据的采集,构建高精度的三维场景,打破了全站仪、RTK等传统测量手段的单点测量、建模效率低的弊端,体现出了三维激光扫描技术智能程度高、非接触测量的优势,快速、精确地实现了电缆隧道路径沿线地形地物的模型建立。管线探测及SuperMap软件,结合地下管线数据的模型,真实再现电缆隧道路径的全空间场景。三维激光扫描技术、管线探测技术、3Dmax与SuperMap建模技术整体效率较高,建模质量满足设计需求,能轻易实现传统方法很难完成的测量任务,极大地缩减了外业工作量,节约了较多的项目成本,应用前景广阔。

参考文献

[1]王峰,林鸿,李长辉.地面三维激光扫描技术在城市测绘中的应用[J].测绘通报,2012(05):47-49.

[2]卢丹丹,谭仁春,郭明武等.城市地下管线三维建模关键技术研究[J].测绘通报,2017( 5) : 117-119.

[3]刘建维. 三维激光扫描点云数据处理技术与应用研究[J].计算机工程应用技术,2020(2):20-22.

[4]彭磊,黄真辉,程平,柴春鹏.Trimble Realworks在点云数据真三维建模中的应用[J].测绘通报,2017(06):155-156.

作者简介:

1.朱亚洲 (1990.12-),男,汉族,安徽宿州,硕士研究生,中级工程师,从事电力工程测绘工作。

E-mail:jyykcs@126.com

2.李金镖(1985.04-) ,男,汉族,河北保定,大学本科,中级工程师,从事电力工程测绘工作。

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