[发明专利]基于点云数据对变电站GIS设备进行建模的方法

权利要求书

1.一种基于点云数据对变电站GIS设备进行建模的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)采用多次扫描的方式采集变电站GIS设备的点云数据，所述点云数据至少包含三维坐标数据；

(2)将多次扫描获得的变电站GIS设备的点云数据进行拼接，以实现点云数据所包含的三维坐标数据的归一化；

(3)对点云数据进行消噪处理；

(4)对消噪后的点云数据进行抽稀；

(5)基于变电站GIS设备的实际结构对点云数据进行分割，以将点云数据分割为：底座点云数据、支架点云数据、套管点云数据、均压环点云数据、橡胶管点云数据以及器身点云数据；

(6)根据点云数据的分类指标对分割后的点云数据进行分类，所述分类指标包括：点云曲率、边界形式、点云密度、结构特征和高程信息的至少其中之一；

(7)基于分类后的点云数据进行模型分类重构，包括步骤：

701：基于底座点云数据采用二三维模型转换的方法建立底座的模型：

首先，以底座点云的底部一角作为坐标原点，规则底边作为坐标轴建立用户坐标系；提取地面四个顶点的坐标(x₁,y₁,o)、(x₂,y₂,o)、(x₃,y₃,o)，(x₄,y₄,o)以及底座的高h；以地面四个顶点建立矩形特征，通过竖直拉伸该矩形特征h长度得到长方体特征，该长方体特征对应的上表面顶点坐标为(x₁,y₁,h)、(x₂,y₂,h)、(x₃,y₃,h)，(x₄,y₄,h)，得到的底座三维模型；

702：基于支架点云数据采用布尔运算建立支架的模型：

首先利用二三维模型转换方法，依据支架点云数据创建长方体特征；通过建立不同大小的立方体特征，经布尔运算在立方体特征间进行差、并、交集变换，得到支架的三维模型；

703：基于套管点云数据采用三维旋转的方法建立套管的模型：

首先，以竖直方向为z轴建立用户坐标系，以xz平面为切片平面，y轴为切片延伸方向进行切片，得到套管点云薄切片；其次，利用二维多义线勾勒套管二维轮廓，并经套管中心对称线形成闭合曲线框图；最后，以二维轮廓上的点为旋转对象，套管中心线为旋转轴进行三维旋转，对于轮廓线上任意一点(x_i,y_i,z_i)，旋转后对应的曲线方程为x²+y²+(z-z_i)²＝x_i²+y_i²；通过对轮廓线上任意一点进行三维旋转操作，以获得套管三维模型；

704：基于均压环点云数据采用数字特征法建立均压环的模型：

首先以均压环点云数据为参考，绘制均压环外圆及截面圆，从而提取外圆半径M₁，圆心O以及截面圆半径R；以外圆圆心O为中心，M₁为半径构建截面半径为R的圆环，并通过补充连接结构以得到均压环三维实体模型；

705：基于橡胶管点云数据采用平面扫掠法建立橡胶管的模型：

首先对橡胶管点云数据建立用户坐标系；然后，对橡胶管横截面进行切片，提取切片点云，并依据该点云切片得到截面圆特征，同时以截面圆圆心为起点，以橡胶管点云数据为参考，利用三维多义线绘制橡胶管延伸轨迹；最后以截面圆为扫掠对象，三维延伸轨迹曲线为扫掠路径进行扫掠，以得到橡胶管的三维模型；

706：基于器身点云数据采用数字特征法建立器身的模型：

首先，利用器身点云较为规则的部分，分别提取各个部位的圆柱半径r_i及圆心O_i；其次，依据上述提取的各部位半径经过平均化处理得到器身的半径M₂，消除测量导致的误差，计算方法如下式所示：

然后，以M₂为半径，任意圆心O为圆心，并以实际点云长度为参考，创建圆柱体特征，实现器身主体的三维重构；最后通过补充主体之外的结构，得到器身三维实体模型；其中n表示提取的部位的数量；

(8)拼接得到完整的变电站GIS设备模型。