模型驱动的激光点云输电线路杆塔高效3D建模方法

发布时间：2021-10-08 05:18

　　为了提升输电杆塔三维建模的效率和质量,提出了一种模型驱动的激光点云输电线路杆塔建模方法,以解决实际生产应用中大范围输电杆塔的快速、高精度三维模型建立问题。本方法先建立不同类型的杆塔模型,然后利用获取的输电网点云数据计算点云分布的方向特征,确定输电杆塔的主方向,为每个杆塔确定局部坐标系。进而通过半自动化方式从杆塔点云中捕捉杆塔关键点,通过模型匹配算法,确定与点云数据最佳匹配的杆塔模型。相较于现有的人工编辑方式和组件式建模方法,以模型驱动的方法可以保证所建立的杆塔模型的完整性以及准确性,需要较少人工编辑的同时提升了效率和质量。经过真实数据测试表明,本文方法具有可行性和实用性。 

【文章来源】：地理信息世界. 2020,27(01)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

参考塔建模

由于模型库中的模型是积木式建立,因此对于塔头相同仅呼高不同的杆塔(称为参考塔),除捕捉关键点和设定杆塔类型外,可通过人机交互捕捉最下侧横担点,提取其Z轴坐标,对模型库中的标准模型进行参数修改完成参考塔建模,如图6所示。图6 参考塔建模

将本文方法与传统人工CAD杆塔模型构建方法的平均耗时进行对比,对比结果见表1。从表中可以看出,本文建模方法在预先构建模型库,使用杆塔模型驱动建模情况下,将实际建模时耗缩短为传统方法的1/10, 极大地提高了建模效率。本文实验数据杆塔个数19基,包含14基双回铁塔和5基钢管杆。以CAD类软件的输入方式为标准,以最低标准(仅保证横担和塔身外形相似)捕捉关键点,单个铁塔(鼓型)需捕捉56个节点,连接杆件100根左右。则实验线路全线需捕捉节点约800～1 000个,连接杆件1 500根以上。而使用本文提出的方法,经统计,塔均独立捕捉关键点需要捕捉297个,且使用参考塔建模可省略同塔头铁塔的重复输入,最终仅需要捕捉关键点144个,无需连接杆件,且关键点捕捉为局部窗口极大曲率点自动定位,因此大幅提升了效率。本文将算法提取得到的电塔杆塔关键点与由熟练的操作人员手工杆塔建模时手工量测的关键点位置进行了对比,对比结果见表2。本文选择导线挂点、绝缘子端点、塔头端点作为精度对比位置,将手工建模中手工量测的相应关键点位位置作为真值,并计算本文算法提取得到的对应关键点之间的距离残差,可以发现在当前高压输电线实验数据中,本文算法在提升杆塔建模效率的同时,可以保持较高的建模精度。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3423503