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基于三维GIS的大跨度桥梁信息管理方法及相关设备与流程

2022-03-09 00:57:23 来源:中国专利 TAG:
基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法及相关设备
技术领域
:1.本发明涉及桥梁监测管养领域,尤其涉及一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
::2.随着社会生活尤其是交通的需要,桥梁的规模不断变大,对桥梁的检测和管养提出了更高的要求,不仅需要采集大量有效的信息,还需要将桥梁的各项信息展示出来。目前针对大跨度桥梁,现有的桥梁信息管理方法不能很好的兼顾到大跨度桥梁周边的环境。因为桥梁的跨度大,桥梁覆盖的面积也比较大,周边环境的复杂度也会相应的增大,常规的桥梁信息管理方法无法有效地展示桥梁地周边情况。其次,由于桥梁的跨度较大,会导致三维模型的体量会比较大。在这种情况下,不能将桥梁的信息完全展示出来,或者展示出来的信息比较分散,不能体现桥梁实际的情况。技术实现要素:3.本发明的主要目的在于提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法、装置、设备及可读存储介质,旨在解决大跨度桥梁信息管理无法有效展示桥梁的周边环境以及展示的信息比较分散的问题。4.第一方面,本发明提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法,所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法包括:5.采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景;6.采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型;7.构建大跨度桥梁bim模型;8.使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型;9.基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景。10.可选的,所述采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景的步骤包括:11.利用水经注软件采集大跨度桥梁周边的地图数据并利用cesiumjs加载地图地形,构建基础三维gis场景。12.可选的,所述采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型的步骤包括:13.利用无人机采集大跨度桥梁周边的航飞影像;14.使用contextcapture软件构建倾斜摄影三维模型。15.可选的,所述基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景的步骤包括:16.调整第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型在基础三维gis场景的位置,构建新的三维gis场景。17.可选的,在所述基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景的步骤之后,还包括:18.将大跨度桥梁的各项数据接入到新的三维gis场景中;19.利用信息化网页展示新的三维gis场景中的大跨度桥梁的各项数据。20.第二方面,本发明还提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置,所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置包括:21.第一构建模块,用于:22.采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景;23.采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型;24.构建大跨度桥梁bim模型;25.压缩模块,用于:26.使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型;27.第二构建模块,用于:28.基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景。29.可选的,所述第一构建模块还用于利用水经注软件采集大跨度桥梁周边的地图数据并利用cesiumjs加载地图地形,构建基础三维gis场景。30.可选的,所述第一构建模块还用于:31.利用无人机采集大跨度桥梁周边的航飞影像;32.使用contextcapture软件构建倾斜摄影三维模型。33.可选的,所述第二构建模块还用于调整第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型在基础三维gis场景的位置,构建新的三维gis场景。34.可选的,所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置还包括展示模块,所述展示模块用于:35.将大跨度桥梁的各项数据接入到新的三维gis场景中;36.利用信息化网页展示新的三维gis场景中的大跨度桥梁的各项数据。37.第三方面,本发明还提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理设备,其特征在于,所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序,其中所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序被所述处理器执行时,实现如上所述的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法的步骤。38.第四方面,本发明还提供一种一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质上存储有基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序,其中所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序被处理器执行时,实现如上所述的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法的步骤。39.本发明提供了提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法、装置、设备及可读存储介质,该方法包括:采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景;采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型;构建大跨度桥梁bim模型;使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型;基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景。本发明可以实现完整准确地展现大跨度桥梁的信息,并对大跨度桥梁的信息进行多样化的管理。附图说明40.图1为本发明第一实施例涉及的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法的流程示意图;41.图2为本发明第一实施例涉及的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置的功能模块示意图。42.图3为本发明第一实施例涉及的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理设备的硬件结构示意图;43.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。具体实施方式44.应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。45.第一方面,本发明实施例提供了一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法。46.参照图1,图1为本发明第一实施例涉及的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法的流程示意图。如图1所示,基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法包括:47.步骤s10,采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景;48.本实施例中,桥梁周边的环境是一个比较复杂的场景,桥梁周边的环境具体是指桥梁所在的空间。比如桥梁周边的地理环境,会有很多不同的情况,有在江河湖海上的,有在两座山之间的,也有在平原上的。采集到的地图数据的数据量是比较大的,因为地理环境包含了很多元素,比如地图上的其他动物、植物、建筑、地貌等信息。对大跨度桥梁周边地图数据的采集需要强大的采集设备,在实际应用中,采集大跨度桥梁周边数据的地图数据具体是指获取大跨度桥梁周边区域的卫星遥感地图、地形和数据。在采集的过程中重点使用了卫星遥感地图,实际上是卫星地图。现有的卫星地图一般用于导航,具有导航功能的程序、软件和系统都会通过卫星遥感地图显示某个环境的情况,但是这些程序、软件和系统并没有充分利用卫星遥感地图。因为通常情况下,导航功能所需要的地图信息是有要求的,只需要把周边环境的位置信息和其他必要的二维信息录入到对应的程序、软件和系统中去就可以实现导航的功能。使用卫星遥感采集大跨度桥梁的周边信息,可以多层次、立体、多角度、全方位和全天候地将大跨度桥梁周边地环境记录和绘制出来。因为大跨度桥梁地覆盖面积比较大,周边环境地复杂程度也比较高。通过卫星遥感技术采集到地环境信息地种类会更多,信息的体量会更大。这些种类丰富的信息除了更好的展示大跨度桥梁周边的环境,还能在大跨度桥梁需要保养维护,或者在地质灾害发生时,更好地找到营救和重建的位置。49.当采集大跨度桥梁周边的地图数据的工作结束之后,要利用地图数据来构建基础三维gis场景。三维gis场景具体是指地理信息系统场景,地理信息系统是一种特殊的空间信息系统,需要依赖计算机硬件和软件系统,对某一个特定的场景的地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。50.步骤s20,采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型;51.本实施例中,大跨度桥梁周边的环境还可以利用航飞影像来进行采集,航飞影像具体是通过飞行器来对大跨度桥梁周边的环境的数据进行采集。飞行器上会带有摄像头,拍摄大量的照片,这些照片是通过不同角度的拍摄得来的,这样的拍摄方式可以使最后得到的倾斜摄影三维模型更加准确,更能全面地表示桥梁周边环境的实际情况。倾斜摄影三维模型运用到了倾斜摄影技术。常规的正射影像只能从垂直的角度进行拍摄,具有一定的局限性。倾斜摄影技术具体是指在同一个飞行平台上搭载多台传感器,同时从垂直和多个不同的倾斜的角度采集影像,最后呈现的影像比较符合人眼视觉的真实直观世界。倾斜摄影三维模型不仅能够反映地面上物体的情况,还可以获取高精度的物体纹理信息,进而使整体的模型真实性变高。在采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型的步骤中,会获取桥梁周边倾斜摄影三维模型osgb数据,osgb是数据的一种格式,在采集和处理数据时,数据是以osgb格式进行传输或处理的。52.步骤s30,构建大跨度桥梁bim模型;53.本实施例中,构建大跨度桥梁bim模型需要使用revit软件,revit软件是一种构建建筑信息模型的工具,通过revit软件的帮助,建筑设计工作人员可以更好的设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑。在这个步骤中会获取到大跨度桥梁三维bim模型的rvt数据,rvt数据是是数据的一种格式,因为使用的是revit软件,所以在利用这个软件构建bim模型的过程中,数据都是以rvt格式来进行传输的。54.步骤s40,使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型;55.本实施例中,使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型的具体是指使用edgebreaker算法对倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型的面信息进行编码,选择任意一个三角形作为初始三角面,再在其中任意选择一条边为初始边,依次循环,利用l、c、r、s、e表示三角形与边界的不同拓扑关系。其中,l表示三角形第三顶点接下来构成的三角形在左边;r表示三角形第三顶点接下来构成的三角形在右边;c表示三角形第三顶点不在边界上;s表示三角形第三顶点将图形划分成两部分的分支状态;e表示三角形第三顶点不接触其它三角形。之后利用霍夫曼编码对edgebreaker算法获取的面拓扑关系编码进行压缩,减小面信息体量。56.在上面的过程中,同时生成cornertable数据,其中包含点位置、法向、纹理等数据,利用平行四边形差分方式处理cornertable数据,压缩顶点属性信息。最终生成第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型。57.在执行使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型的步骤的同时,还需要利用cesiumlab软件把倾斜摄影三维模型osgb数据和大跨度桥梁bim模型rvt数据转换为适用于三维gis平台加载的3dtiles三维模型数据。58.步骤s50,基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景。59.本实施例中,新的三维gis场景需要基础三维gis场景提供基础的数据和模型,同时需要第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型来进行完善。基础三维gis模型的内容是有限的,压缩之后得到的第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型会丰富和完善基础三维gis模型,最后得到新的三维gis场景。60.进一步地,一实施例中,所述采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景的步骤包括:61.利用水经注软件采集大跨度桥梁周边的地图数据并利用cesiumjs加载地图地形,构建基础三维gis场景。62.本实施例中,水经注软件是构建基础三维gis场景的软件工具,cesiumjs是开源的开发工具,帮助建筑设计建造人员更好地构建基础三维gis场景。63.进一步地,一实施例中,所述采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型的步骤包括:64.利用无人机采集大跨度桥梁周边的航飞影像;65.使用contextcapture软件构建倾斜摄影三维模型。66.本实施例中,无人机的使用是需要人为操作的,无人机上搭载多台传感器,同时从垂直和多个不同的倾斜的角度采集影像,最后呈现的影像比较符合人眼视觉的真实直观世界。倾斜摄影三维模型不仅能够反映地面上物体的情况,还可以获取高精度的物体纹理信息,进而使整体的模型真实性变高。67.contextcapture软件是一种三维实景建模软件,帮助构建模型的工作人员高效处理构建工作。68.进一步地,一实施例中,所述基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景的步骤包括:69.调整第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型在基础三维gis场景的位置,构建新的三维gis场景。70.本实施例中,在基础三维gis场景中,第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型的位置非常重要,因为位置的偏差会导致整个三维gis场景脱离实际,与大跨度桥梁实际的环境有较大偏差。71.进一步地,一实施例中,在所述基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景的步骤之后,还包括:72.将大跨度桥梁的各项数据接入到新的三维gis场景中;73.利用信息化网页展示新的三维gis场景中的大跨度桥梁的各项数据。74.本实施例中,将大跨度桥梁的各项数据接入到新的三维gis场景中具体是指需要利用经纬度坐标,在三维gis场景中标记点位,赋予不同的图形与颜色,绑定不同的名称与id,展示不同的信息。也需要利用不同的名称与id向后端请求不同数据,接入不同数据。同时还需要利用黄色水滴型图标,绑定桥梁不同结构与部位,展示桥梁状态;利用绿色图标绑定不同监测仪器与数据,矩形绑定单项加速度监测数据,倒三角形绑定挠度监测数据,方形绑定倾角监测数据,双向箭头绑定支座位移数据,圆圈绑定振动索力监测数据,圆形绑定应力监测数据,雨滴行绑定温湿度监测数据,正三角形绑定lvdt位移数据。75.利用信息化网页展示新的三维gis场景中的大跨度桥梁的各项数据具体是指:76.使用多标签页内容展示桥梁档案数据,利用不同部位图标进行档案数据切换。77.使用曲线图展示健康监测数据,设置温湿度预警上限60,下限-5;设置振动索力上限5983.7,下限-1000;设置单项加速度上限1,下限-1。78.使用饼状图展示桥梁病害统计数据,利用滚动数据表展示最新病害详情。79.使用表格展示报警统计信息,不同颜色表示报警处理状态,红色表示未处理,绿色表示已处理。80.使用桥梁bim模型不同颜色表示桥梁评估信息,蓝色表示正常,绿色表示需要小修,黄色表示中修,红色表示大修。81.使用运动小车模型,漫游大跨度桥梁全线,展示桥梁状态及周边环境。82.使用按特定线路行走的工人模型,模拟展示桥梁墩柱、斜拉索巡检工作流程。83.使用按特定线路运行的工程车模型,模拟展示预制梁巡检工作流程。84.本第一实施例提供了提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法、装置、设备及可读存储介质,该方法包括:采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景;采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型;构建大跨度桥梁bim模型;使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型;基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景。本第一实施例可以实现完整准确地展现大跨度桥梁的信息,并对大跨度桥梁的信息进行多样化的管理。85.第二方面,本发明实施例还提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置。86.参照图2,图2为本发明第一实施例涉及的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置的功能模块示意图。87.本实施例中,所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置包括:88.第一构建模块10,用于:89.采集大跨度桥梁周边的地图数据,构建大跨度桥梁基础三维gis场景;90.采集大跨度桥梁周边的航飞影像,构建倾斜摄影三维模型;91.构建大跨度桥梁bim模型;92.压缩模块20,用于:93.使用cornertablesmi算法压缩倾斜摄影三维模型和大跨度桥梁bim模型得到第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型;94.第二构建模块30,用于:95.基于基础三维gis场景、第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型构建新的三维gis场景。96.进一步地,一实施例中,所述第一构建模块10还用于利用水经注软件采集大跨度桥梁周边的地图数据并利用cesiumjs加载地图地形,构建基础三维gis场景。97.进一步地,一实施例中,所述第一构建模块10还用于:98.利用无人机采集大跨度桥梁周边的航飞影像;99.使用contextcapture软件构建倾斜摄影三维模型。100.进一步地,一实施例中,所述第二构建模块30还用于调整第一倾斜摄影三维模型和第一大跨度桥梁bim模型在基础三维gis场景的位置,构建新的三维gis场景。101.进一步地,一实施例中,所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置还包括展示模块,所述展示模块用于:102.将大跨度桥梁的各项数据接入到新的三维gis场景中;103.利用信息化网页展示新的三维gis场景中的大跨度桥梁的各项数据。104.其中,上述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理装置中各个模块的功能实现与上述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法实施例中各步骤相对应,其功能和实现过程在此处不再一一赘述。105.第三方面,本发明实施例提供一种基于三维gis的大跨度桥梁信息管理设备,该基于三维gis的大跨度桥梁信息管理设备可以是个人计算机(personalcomputer,pc)、笔记本电脑、服务器等具有数据处理功能的设备。106.参照图3,图3为本发明实施例方案中涉及的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理设备的硬件结构示意图。本发明实施例中,基于三维gis的大跨度桥梁信息管理设备可以包括处理器1001(例如中央处理器centralprocessingunit,cpu),通信总线1002,用户接口1003,网络接口1004,存储器1005。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信;用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard);网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真wireless-fidelity,wi-fi接口);存储器1005可以是高速随机存取存储器(randomaccessmemory,ram),也可以是稳定的存储器(non-volatilememory),例如磁盘存储器,存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。本领域技术人员可以理解,图3中示出的硬件结构并不构成对本发明的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。107.继续参照图3,图3中作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序。其中,处理器1001可以调用存储器1005中存储的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序,并执行本发明实施例提供的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法。108.第四方面,本发明实施例还提供一种可读存储介质。109.本发明可读存储介质上存储有基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序,其中所述基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序被处理器执行时,实现如上述的基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法的步骤。110.其中,基于三维gis的大跨度桥梁信息管理程序被执行时所实现的方法可参照本发明基于三维gis的大跨度桥梁信息管理方法的各个实施例,此处不再赘述。111.需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。112.上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。113.通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。114.以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的
技术领域
:,均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12当前第1页12
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