抽水蓄能电站施工建设过程仿真建模方法、装置及设备与流程

本发明涉及三维建模，具体涉及一种抽水蓄能电站施工建设过程仿真建模方法、装置及设备。

背景技术：

1、抽水蓄能电站通常建设于具有高差的山体区域，施工建设过程涉及上水库、下水库、地下厂房、交通洞、通风洞、施工支洞及引水隧洞等大量水工枢纽建构筑物。通过构建电站施工建设全过程的三维仿真模型，能够为设计审查、施工模拟、进度管控及运维管理提供可视化决策支持，已成为提升电站建设智能化水平的重要手段。现有技术中，抽水蓄能电站的三维建模通常采用如下方式实现：利用无人机航摄获取地形影像并生成数字高程模型和数字正射影像，以构建地表地形模型；利用三维激光扫描仪获取点云数据构建水工建构筑物三维模型；将地形模型与建构筑物模型融合形成电站三维可视化场景。

2、发明人在实现本发明的过程中发现，现有方式至少存在如下缺陷：第一，现有无人机航摄方案缺乏系统化的航摄参数设计、像控点布设及空三加密处理流程，难以兼顾大范围山地地形的建模精度与效率。第二，地下厂房等水工建构筑物空间狭小、结构复杂、遮挡严重，现有三维激光扫描方案多针对单一构筑物或地面建筑，缺乏针对复杂地下空间的多站拼接、控制测量及点云处理流程，导致地下洞室群等关键部位的模型精度和完整性不足。第三，地形模型与建构筑物模型独立构建，缺乏从数据采集到模型生成的统一技术路线，三维场景的整体性和一致性难以保证。第四，现有方案缺乏标准化的全景影像采集与合成流程，难以实现对施工关键区域的周期性全景记录与对比分析。

3、因此，如何在抽水蓄能电站施工建设过程中，通过多源数据采集手段的协同运用，构建涵盖复杂山地地形及地下洞室群的高精度三维仿真模型，并实现模型高效融合与施工过程的动态全景记录，以提高建模精度、数据完整性和模型融合一致性，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种抽水蓄能电站施工建设过程仿真建模方法、装置及电子设备，用以解决现有方式中多源数据采集不系统、建模精度不足及模型融合一致性差的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种抽水蓄能电站施工建设过程仿真建模方法，包括：

3、获取目标区域的地表地形数据，所述地表地形数据包括数字高程模型数据和数字正射影像数据；

4、根据所述数字高程模型数据和所述数字正射影像数据，生成所述目标区域的地形模型；

5、获取目标水工枢纽建构筑物的三维点云数据，并根据所述三维点云数据，生成所述目标水工枢纽建构筑物的三维轮廓模型；

6、获取所述目标水工枢纽建构筑物的纹理图像，并将所述纹理图像映射至所述三维轮廓模型的表面，生成所述目标水工枢纽建构筑物的三维实景模型；

7、将所述地形模型与所述三维实景模型进行融合，得到所述抽水蓄能电站的三维仿真模型。

8、可选地，所述获取目标区域的地表地形数据，包括：采用无人机航摄系统对所述目标区域进行航空摄影，获取航摄影像；

9、根据所述航摄影像进行空中三角测量加密处理，得到空三加密成果；

10、根据所述空三加密成果，生成所述数字高程模型数据和所述数字正射影像数据。

11、可选地，所述采用无人机航摄系统对所述目标区域进行航空摄影，包括：

12、将所述目标区域划分为一个航摄区域，设定相对航高；

13、控制所述无人机航摄系统在预设时段内按照预设航线进行摄影，获取所述航摄影像；

14、其中，所述预设时段为日间光照满足航摄要求的时段。

15、可选地，所述根据所述航摄影像进行空中三角测量加密处理之前，还包括：

16、获取所述目标区域内预设的平高像控点，每个预设的平高像控点包括平面坐标和高程坐标；

17、所述根据所述航摄影像进行空中三角测量加密处理，包括：

18、根据所述航摄影像、所述平高像控点的平面坐标和高程坐标，采用光束法区域网平差进行空中三角测量加密处理。

19、可选地，所述根据所述数字高程模型数据和所述数字正射影像数据，生成所述目标区域的地形模型，包括：将所述数字高程模型数据和所述数字正射影像数据导入地形制作工具；

20、采用所述地形制作工具，将所述数字正射影像数据叠加至所述数字高程模型数据，生成地形模型文件，并将所述地形模型文件以游戏引擎支持的格式导出；

21、将导出的地形模型文件导入游戏引擎，进行纹理添加和光照调整处理，得到所述地形模型。

22、可选地，所述获取目标水工枢纽建构筑物的三维点云数据，包括：

23、在所述目标水工枢纽建构筑物的周围布设多个扫描站点；

24、采用三维激光扫描仪在各所述扫描站点进行扫描，获取各站点的点云数据；

25、获取各所述扫描站点的平面坐标和高程坐标；

26、根据各所述扫描站点的平面坐标和高程坐标，将各所述站点的点云数据进行拼接，得到所述三维点云数据。

27、可选地，所述根据所述三维点云数据，生成所述目标水工枢纽建构筑物的三维轮廓模型，包括：

28、采用三维逆向建模软件，根据所述三维点云数据生成所述目标水工枢纽建构筑物外轮廓的三角面模型；

29、采用三维建模软件，根据所述三角面模型建立所述目标水工枢纽建构筑物的标准模型。

30、可选地，所述获取所述目标水工枢纽建构筑物的纹理图像，包括：

31、采用数码相机对所述目标水工枢纽建构筑物的立面进行实地拍摄，获取立面纹理图像；

32、从所述数字正射影像数据中获取地表纹理图像；

33、从所述航摄影像中获取所述目标水工枢纽建构筑物的顶部纹理图像。

34、另一方面，本发明还提供了一种抽水蓄能电站施工建设过程仿真建模装置，包括：

35、地形数据获取模块，用于获取目标区域的地表地形数据，所述地表地形数据包括数字高程模型数据和数字正射影像数据；

36、地形模型生成模块，用于根据所述数字高程模型数据和所述数字正射影像数据，生成所述目标区域的地形模型；

37、轮廓模型生成模块，用于获取目标水工枢纽建构筑物的三维点云数据，并根据所述三维点云数据，生成所述目标水工枢纽建构筑物的三维轮廓模型；

38、纹理获取与映射模块，用于获取所述目标水工枢纽建构筑物的纹理图像，并将所述纹理图像映射至所述三维轮廓模型的表面，生成所述目标水工枢纽建构筑物的三维实景模型；

39、模型融合模块，用于将所述地形模型与所述三维实景模型进行融合，得到所述抽水蓄能电站的三维仿真模型。

40、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括无人机航摄接口、激光扫描接口、相机接口、存储器和处理器；

41、所述无人机航摄接口，用于与无人机航摄系统通信连接，接收所述无人机航摄系统对目标区域进行航空摄影所获取的航摄影像；

42、所述激光扫描接口，用于与三维激光扫描仪通信连接，接收所述三维激光扫描仪对目标水工枢纽建构筑物进行扫描所获取的三维点云数据；

43、所述相机接口，用于与数码相机通信连接，接收所述数码相机对所述目标水工枢纽建构筑物进行拍摄所获取的纹理图像；

44、所述存储器，用于存储程序；

45、所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述任意实现方式中所述的抽水蓄能电站施工建设过程仿真建模方法中的步骤。

46、本发明的有益效果是：本发明提供的抽水蓄能电站施工建设过程仿真建模方法，通过获取目标区域的数字高程模型数据和数字正射影像数据并据此生成地形模型，能够为后续地形与建构筑物的融合提供标准化的地形基底；采用三维激光点云数据生成建构筑物的三维轮廓模型，再结合纹理映射生成三维实景模型，能够保证复杂地下空间结构的几何准确性与表面真实感；将地形模型与三维实景模型进行融合，得到统一的三维仿真模型，实现了地形数据与建构筑物数据的系统整合。采用上述技术方案，提高了抽水蓄能电站施工建设过程三维仿真的建模精度和模型融合一致性。