一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法技术

本发明专利技术公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；步骤2)将获取的各站场点云数据进行拼接；步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换；步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中；步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；步骤6)在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。

A Mapping Method of Current Situation Topographic Map Based on Point Cloud Data in CASS Environment

【技术实现步骤摘要】
一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法
本专利技术属于石油行业站场现状测绘
，具体涉及一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法。
技术介绍
石油天然气地面工程建设中，经常涉及老旧站场的改造、扩建等维护和改造，因此要求测量专业能够提供准确的站场现状测量图纸，供后期设计部门使用，地形图中需要精准地测绘出建筑物、设备、管网的准确信息，图纸中对地物的详细度、精准度要求非常高。目前，对于站场现状测图主要有两种方案：1)采取全站仪进行数据采集，2)采用GNSS设备进行站内坐标点的采集，对于方式1)精度高，但受到遮挡时需多次搬站，对于方式2)作业灵活、误差积累小，但受到遮挡时无法采集到数据。且上述采集方法都是基于人工单点测量，测量效率低，人工耗时长；表达方式受限，只能以点、线、面的形式进行图纸体现，无法详尽的描述物体轮廓信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，克服了现有技术中1：采取全站仪进行数据采集受到遮挡时需多次搬站；2：采用GNSS设备进行站内坐标点的采集受到遮挡时无法采集到数据；3：现有技术都是基于人工单点测量，测量效率低，人工耗时长，表达方式受限等问题。为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。优选的，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。优选的，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：式中：s—有效扫描距离(m)；β—仪器垂直扫描角(")；mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；ms—仪器标称测距误差(mm)；mα—仪器标称水平测角误差(")；mβ—仪器标称垂直测角误差(")；ρ＝206265。优选的，所述步骤2)包括以下步骤：步骤2-1)查看各设站位置采集的点云数据，去除扫描范围外采集的点云数据及点云数据中的噪点；步骤2-2)采用视图拼接的方式进行平面方向拼接，其拼接精度为10mm；步骤2-3)平面方向拼接完成后，进行垂直方向拼接，其拼接精度为10mm；步骤2-4)拼接完成后进行整体数据平差，其中误差小于15cm；步骤2-5)对拼接的点云数据进行数据检查，去除范围外的点云数据及噪音点。优选的，所述步骤2-2)还可以采用特征点、标靶或坐标的形式进行拼接。优选的，所述步骤3)包括以下步骤：步骤3-1)在点云数据中插入特征点标签，并按照次序命名；步骤3-2)将采集的坐标数据文件导入点云数据中，控制点云数据与特征点标签名称完全一致；步骤3-2)以特征点为基准，对点云数据进行平移、旋转及缩放进行坐标转换。优选的，所述步骤4)包括以下步骤：步骤4-1)将点云数据导入CYCLONE软件后，对点云数据中建筑物、地物、道路进行点云采集，点间距为6～10m；步骤4-2)对点云采集完成的地形点进行输出，数据格式为三维格式，以便进行数据编辑。优选的，所述步骤6)中绘图只绘制地形图的轮廓线，按照CASS中地形、地物绘制方法，选用不同的图式依据点云数据呈现的点云影像进行绘制；对于局部点云影像模糊处，可打开CYCLONE软件，通过立体观察来确定地物的具体轮廓。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术提出了一种基于三维激光扫描仪扫描方式的油气田站场现状绘图方法，该方法解决了外业人工逐点测量的模式，达到了面状扫描批量获取的作业效果，标准站场外业数据采集时间可控制30分钟以内，大大的降低了外业人工测量的劳动强度、提高了作业效率，同时三维激光扫描仪测量兼顾了外业数据采集效率及地物描述详尽性，可充分满足设计对于站场现状地形测量的要求，本专利技术绘制的图形用途主要是应用油气田站场的改造，改造时需要测量出油气田站场的地形、地物、标高等要素；(2)本专利技术以点云为数据源制作的图纸具有精细度高、表述清晰、可视性强的特点，可供设计人员对现场有个整体、清晰、客观的把握，其中图纸中设备的分辨率可达到5cm，设计人员能清晰辩读出物体的局部特征，受到遮挡时还可以采集到数据，制作的图纸不仅能提供二维的线划图，还能提供三维的点云图，方便设计人员查取物体的高程属性；(3)本专利技术方法采集的点云数据，重复利用率高，一次采集完成后，可供后期多次维护、改造使用，节约了测绘成本；所述点云数据可在三维CAD软件中调用，设计人员可依据点云数据提供的节点位置，绘制三维配管图，完成三维图纸制作。具体实施方式下面结合实施例描述本专利技术具体实施方式：需要说明的是，本说明书示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。本专利技术所述的三维激光扫描仪、CYCLONE软件、CASS软件、CADWORX插件均为现有技术。实施例1本专利技术公开了一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，包括以下步骤：步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。

【技术特征摘要】
1.一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)利用三维激光扫描仪对站场现状地形图进行扫描测量，获取各站场的点云数据；步骤2)将步骤1)获取的各站场点云数据进行拼接，拼接为整体点云数据；步骤3)将步骤2)整体点云数据进行坐标转换，转换为实际工程坐标系；步骤4)将步骤3)中转换为实际工程坐标系的整体点云数据导入CYCLONE软件中，采用多点选择方式，选取需要提取的站场高程点，并输出为三维格式；步骤5)开启CASS软件，安装CADWORX插件，调用步骤4)中CYCLONE软件中的整体点云数据；步骤6)按照CASS软件制图要求，在调入步骤5)的整体点云数据的点云影像上按照地物的轮廓进行绘图；步骤7)将步骤4)导出的三维格式转换为CASS数据格式，并在步骤6)所述的CASS软件中展绘站场高程点，完成地形图绘制。2.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：首先进行站场踏勘，选择站场的四角及中心部位作为设站位置并架设三维激光扫描仪，其中每个设站位置采集的点云数据与相邻设站位置采集的点云数据重叠度≥5％，扫描时将三维激光扫描仪放置水平即可进行数据采集获取各站场的点云数据，其中三维激光扫描仪的分辨率为10cm×10cm。3.根据权利要求2所述的一种基于点云数据的CASS环境下现状地形图绘图方法，其特征在于，所述三维激光扫描仪采集数据时，三维激光扫描仪设站位置的有效扫描距离按照下面公式进行计算：式中：s—有效扫描距离(m)；β—仪器垂直扫描角(")；mp—扫描点的空间点位中误差(mm)；ms—仪器标称测距误差(mm)；mα—仪器标称水平测角误差(")；mβ—仪器标称垂直测角误差(")；ρ＝206265。4.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王研，何军，王治军，张晓林，侯大勇，周子栋，马健钧，刘文龙，胡伟明，张小鹏，秦晓刚，杨绥院，
申请(专利权)人：西安长庆科技工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61