一种输水隧洞病害可视化预警方法技术

本发明专利技术公开了一种输水隧洞病害可视化预警方法，包括步骤：S1，提取输水隧洞激光三维点云数据、现场图像及结构设计参数逆向构建BIM模型，将BIM模型与GIS融合得到BIM基准模型；S2，提取输水隧洞检测的点云数据经点云预处理为实测点云数据；S3，对BIM基准模型和实测点云数据进行几何偏差分析得到三维偏差数据；S4，分析三维偏差数据得到病害信息，将病害信息导入BIM基准模型发布输水隧洞可视化预警云图；还包括步骤：S5，将多次病害信息导入BIM基准模型，发布输水隧洞病害点发展趋势图。通过本发明专利技术公开的技术方案，能够在输水隧洞三维模型上直观显示病害位置、范围和强度，实现病害可视化预警，并对多次检测数据对比分析显示病害发展趋势状况。展趋势状况。展趋势状况。

【技术实现步骤摘要】
一种输水隧洞病害可视化预警方法


[0001]本专利技术涉及输水隧洞运维可视化
，特别涉及一种输水隧洞病害可视化预警方法。

技术介绍

[0002]采用机器设备进行输水隧洞巡检后，由人工阅读巡检数据发现病害的方式由于效率低、易出现误检和漏检逐渐被自动检测取代，但当前采用自动检测存在检测结果不直观的问题；另外，由于每次巡检数据都是孤立的，将多次巡检数据进行比对分析输水隧洞的病害发展趋势较为困难，成为输水隧洞病害检测结果分析的一个瓶颈。
[0003]BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等优势特点。它不是简单的将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。随着国内建筑设计领域的发展，BIM已经初步应用于建筑工程行业的设计、施工、运维方面并彰显了其巨大的价值，尝试将BIM的信息化和可视化优势有效应用于输水隧洞病害检测项目进入起步阶段。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种输水隧洞病害可视化预警方法，将BIM模型引进于输水隧洞病害检测分析，结合BIM模型和检测数据进行几何偏差分析和多次检测数据对比分析，以实现输水隧洞病害可视化预警和病害发展趋势状况展示。
[0005]本专利技术解决其技术问题提供的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，包括步骤：
[0007]S1，提取输水隧洞激光三维点云数据、现场图像及结构设计参数逆向构建BIM模型，将 BIM模型与GIS融合得到BIM基准模型；
[0008]S2，提取输水隧洞检测的点云数据经点云预处理为实测点云数据；
[0009]S3，对BIM基准模型和实测点云数据进行几何偏差分析得到三维偏差数据；
[0010]S4，分析三维偏差数据得到病害信息，将病害信息导入BIM基准模型发布输水隧洞可视化预警云图。
[0011]进一步地，在步骤S1和S2之间还包括步骤：S130，采用数模分离技术对BIM基准模型进行轻量化处理，以提高模型加载速度并能应用于移动端浏览。
[0012]进一步地，在步骤S4之后还包括步骤：S5，按时序提取多次病害信息导入BIM基准模型后，发布输水隧洞病害点发展趋势图。
[0013]本专利技术的有益效果包括：
[0014]第一方面，相较于在建筑行业采用设计模型构建BIM模型，本专利技术采用输水隧洞实测的激光三维点云数据结合隧洞现场图像和结构设计参数构建BIM模型做为基准，模型和
实体之间的一致性更好、数据信息准确度更高。
[0015]第二方面，本专利技术将BIM模型与GIS融合，实现对于不同时间和设备采集的数据对几何结构进行相对坐标和绝对坐标的配准，使BIM基准模型和实测点云数据的位置比对更精准，以及发现病害后的维护定位更准确。
[0016]第三方面，本专利技术通过对BIM基准模型和实测点云数据进行几何偏差分析，得到准确的病害位置点、病害辐射区域范围和病害强度值并可视化展示，能快速知晓并精准定位病害位置和强度，提高输水隧洞运维效率。
[0017]第四方面，本专利技术通过将多次检测的病害信息导入BIM基准模型进行可视化展示，能直观观察病害的发展趋势，为制定维护方案提供数据参考。
[0018]第五方面，本专利技术通过将BIM基准模型进行轻量化处理，实现比对检测的加载速度更快，以及方便在移动端接收、查询和浏览输水隧洞可视化预警结果。
附图说明
[0019]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0020]图1是本专利技术实施例提供的输水隧洞病害可视化预警方法流程图一。
[0021]图2是本专利技术实施例提供的逆向构建BIM模型方法流程图。
[0022]图3是本专利技术实施例提供的输水隧洞BIM基准模型区段示意图。
[0023]图4是本专利技术实施例提供的BIM模型与GIS融合方法流程图。
[0024]图5是本专利技术实施例提供的点云预处理方法流程图。
[0025]图6是本专利技术实施例提供的几何偏差分析方法流程图。
[0026]图7是本专利技术实施例提供的t得到病害信息方法流程图。
[0027]图8本专利技术实施例提供的分段显示病害信息可视化预警示意图。
[0028]图9是本专利技术实施例提供的输水隧洞病害可视化预警方法流程图二。
[0029]图10是本专利技术实施例提供的输水隧洞病害可视化预警方法流程图三。
[0030]图11是本专利技术实施例提供的输水隧洞YK7区段三次检测病害信息变化趋势图。
[0031]附图标记：
[0032]1‑
区段BIM基准模型；
[0033]11
‑
1号构件；12
‑
2号构件；13
‑
3号构件；14
‑
4号构件；
[0034]110140
‑
1号构件和4号构件原点；
[0035]120
‑
2号构件原点；130
‑
3号构件原点；
[0036]2‑
区段与检测时序标注；
[0037]3‑
病害位置点；
[0038]4‑
病害辐射区域范围；
[0039]5‑
病害位置点坐标及病害强度标注。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发
明保护的范围。
[0041]在输水隧洞运维阶段，通过摄像系统采集图像数据或通过激光雷达得到点云数据后，再通过自动检测系统进行病害检测是一种较常规较有效的方式，但检测结果的展示不直观、以及无法通过持续的数据分析变化趋势是较迫切需要解决的问题。本专利技术通过建筑施工行业采用BIM模型产生了较好效果，将BIM和GIS融合引进入输水隧洞运维阶段，以通过采集的实测数据进行分析能对病害进行可视化预警以及能开展病害发展趋势分析。
[0042]请参考图1，本专利技术实施例提供了一种输水隧洞病害可视化预警方法，包括步骤：S1，提取输水隧洞激光三维点云数据、现场图像及结构设计参数逆向构建BIM模型，将BIM模型与GIS融合得到BIM基准模型；S2，提取输水隧洞检测的点云数据经点云预处理为实测点云数据；S3，对BIM基准模型和实测点云数据进行几何偏差分析得到三维偏差数据；S4，分析三维偏差数据得到病害信息，将病害信息导入BIM基准模型发布输水隧洞可视化预警云图。
[0043]在建筑行业建构BIM模型通常采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，包括步骤：S1，提取输水隧洞激光三维点云数据、现场图像及结构设计参数逆向构建BIM模型，将BIM模型与GIS融合得到BIM基准模型；S2，提取输水隧洞检测的点云数据经点云预处理为实测点云数据；S3，对BIM基准模型和实测点云数据进行几何偏差分析得到三维偏差数据；S4，分析三维偏差数据得到病害信息，将病害信息导入BIM基准模型发布输水隧洞可视化预警云图。2.如权利要求1所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S1中逆向构建BIM模型的方法包括步骤：S111，使用三维激光扫描仪采集输水隧洞三维点云数据并进行去噪和滤波处理；S112，对去噪和滤波处理后的三维点云数据进行切片处理绘制输水隧洞结构轮廓线；S113，提取输水隧洞结构设计参数结合输水隧洞结构轮廓线进行点云拟合创建BIM初步模型；S114，提取现场图像和结构设计参数信息，完善输水隧洞各墙体结构、尺寸、相对坐标、材质等参数属性完成BIM模型创建。3.如权利要求1所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S1中将BIM模型与GIS融合的具体步骤为：S121，从BIM模型中提取IFC数据模型；S122，从IFC数据模型中提取编码信息转换为GIS可识别的CityGML文档，具体包括：采用坐标变换矩阵将IFC独立坐标系中的相对坐标转换为世界坐标系中的绝对坐标、将IFC中扫描体和构造实体的几何表达方式转换为边界表达、提取IFC中的属性信息和切片信息、简化IFC几何信息得到关键语义信息；S123，将CityGML导入GIS，加载地理空间场景模型，形成BIM与GIS数据融合模型。4.如权利要求1所述输水隧洞病害可视化预警方法，其特征在于，所述步骤S2中点云预处理的方法包括：S21，将分区段扫描的点云数据采用基于重叠扫描区同名点三维信息的ICP配准法实现点云拼接；S22，采用K近邻自适应双边滤波算法对隧洞采集空间内的噪声及冗余数据点去噪处理后得新模型点云数据；S23，选取点云数据中不少于3个基准...

【专利技术属性】
技术研发人员：林洁，何昱昊，张钊，杜颜，余杨，叶子铭，蒋俊豪，
申请(专利权)人：深圳市水务工程检测有限公司，
类型：发明
国别省市：