基于海量点云数据的变电站三维全真建模方法

合集下载

一种基于点云数据的三维建模方法研究

一种基于点云数据的三维建模方法研究随着三维数据获取技术的发展和应用需求的不断增长，基于点云数据的三维建模方法越来越受到关注。

点云数据是由大量离散的点表示的三维几何表面，可以通过激光雷达、摄像机和其他传感器获取。

在基于点云数据的三维建模中，目标是从不规则的点云中恢复几何形状和拓扑关系，以生成可用于可视化、虚拟现实、机器人导航等应用的三维模型。

在进行基于点云数据的三维建模时，首先需要对点云数据进行预处理，以去除噪声和异常值。

这可以通过滤波和聚类算法来实现。

滤波算法可以平滑点云数据，减少噪声。

常用的滤波算法包括高斯滤波和中值滤波。

而聚类算法可以将相邻的点分组，从而消除异常值。

常用的聚类算法有基于K-means和DBSCAN的算法。

预处理之后，可以使用曲面重建算法来估计点云数据的连续曲面表示。

曲面重建算法根据点云数据的分布和密度，将点云数据分为不同的区域，并使用插值或回归方法来恢复每个区域的曲面。

常用的曲面重建算法包括基于重心法的算法、基于法向量的算法和基于隐函数的算法。

除了上述方法外，还有一些其他的方法可以用于基于点云数据的三维建模，如基于表面特征提取的方法、基于模型拟合的方法和基于深度学习的方法。

基于表面特征提取的方法通过提取点云数据的局部特征，如法向量、曲率等，来恢复其形状。

基于模型拟合的方法通过拟合参数化模型（如球体、平面或圆柱体）来建立点云数据的形状。

基于深度学习的方法使用神经网络来学习点云数据的特征表示和形状恢复，具有很好的性能和鲁棒性。

总结而言，基于点云数据的三维建模方法是一个复杂而多样的研究领域。

通过预处理、曲面重建、拓扑分析和其他方法，可以从点云数据中恢复出几何形状和拓扑关系。

未来的研究方向包括改进算法的效率和准确性、处理大规模点云数据的能力以及应用于更广泛的领域。

一种变电站的三维建模方法

一种变电站的三维建模方法一种高效、精准的变电站三维建模方法对于电力系统设计、规划和运营具有重要意义。

本文将介绍一种基于现代工程软件和技术的变电站三维建模方法，旨在提高建模效率、精度和可视化效果。

一、方法概述现代电力系统中的变电站通常由高压设备、变压器、开关设备、控制设备以及辅助设备等组成，为了实现对变电站的准确建模，我们提出以下步骤和方法：1. 收集设计资料：包括变电站平面图、剖面图、设备参数、设备尺寸等资料。

2. 确定建模软件：选择专业的三维建模软件，如AutoCAD、Revit、SolidWorks等。

3. 建立基本模型：根据设计资料，利用建模软件建立变电站的基本结构和设备布置。

4. 添加设备和配件：将变电站中的各种设备和配件按照实际布置情况逐个添加到基本模型中。

5. 进行精细化调整：对建模结果进行精细化调整，以保证建模的精准性和完整性。

6. 设备参数关联：在建模过程中，关联设备的参数信息，如型号、额定电压、额定电流等。

7. 建立连接关系：通过软件的功能，建立设备之间的连接关系，如开关与变压器、导线与绝缘子等。

8. 添加外部环境：将变电站周围的地形、建筑物等外部环境加入到建模中，以实现真实的三维可视化效果。

9. 进行仿真分析：利用建模结果进行仿真分析，如电磁场分布、热力分布等。

10. 输出建模结果：生成三维可视化模型和相关报告，用于设计评审、规划分析和运行管理。

以上步骤构成了一种全面而系统的变电站三维建模方法，通过科学的步骤和流程，实现了对变电站的高效、精准建模。

二、方法优势采用上述建模方法，具有以下优势：1. 高效性：采用现代工程软件和技术，建模过程高效便捷，大大节省时间成本。

2. 精准性：建立的三维模型精度高，能够准确反映变电站的真实结构和设备布置。

3. 可视化效果好：生成的三维模型逼真、直观，有利于工程师和管理人员对变电站的理解和分析。

4. 数据关联性强：建模软件支持设备参数关联和连接关系建立，使得建模结果更加丰富和全面。

CAD建模技巧与实践从点云数据到三维模型的重建与分析

CAD建模技巧与实践从点云数据到三维模型的重建与分析从点云数据到三维模型的建模过程主要包括数据预处理、模型拟合和模型分析等步骤。

下面将分别介绍这些步骤的技巧与实践。

首先是数据预处理。

点云数据一般包含噪声、缺失点、重叠点等问题，需要进行一系列的预处理操作。

常用的预处理技巧包括：1.去噪：可以通过滤波算法（如高斯滤波、中值滤波）对点云数据进行去噪处理，去除掉不符合实际的异常点。

2.点云重采样：可以根据应用需求选择合适的采样算法，将原始点云数据进行重采样，以减小数据规模。

3.数据配准：当多组点云数据需要融合时，需要进行数据配准操作，将不同位置的点云定位到相同坐标系下。

其次是模型拟合。

根据预处理后的点云数据，需要将其拟合成连续的曲面或曲线模型。

常用的模型拟合技巧包括：1.曲面拟合：可以使用曲面拟合算法（如最小二乘法、贝塞尔曲线/曲面拟合等）将点云数据拟合成平滑的曲面模型。

2.特征提取：可以根据点云数据的几何特征（如法向量、曲率等）进行特征提取，提高模型拟合的精度和效果。

最后是模型分析。

对于重建得到的三维模型，我们可以进行一系列的分析操作，以获取更多的信息与数据。

常用的模型分析技巧包括：1.几何分析：可以对模型进行几何属性分析，如体积、表面积、形状特征等。

2.线框分析：可以通过提取模型的线框结构，进行拓扑分析、工程结构分析等。

3.仿真分析：可以将三维模型导入到工程仿真软件中，进行力学仿真、流体仿真等分析。

除了上述的技巧与实践，还需要注意数据的可靠性、精度和模型的应用需求。

在具体的建模过程中，可以结合不同软件工具和算法来实现点云到三维模型的重建与分析。

随着数字化技术的发展，CAD建模技术将在更多领域得到广泛的应用。

一种变电站的三维建模方法

一种变电站的三维建模方法一、概述随着科技的发展，三维建模技术已经在许多领域得到了广泛应用。

而在电力行业中，变电站的三维建模更是具有重要意义。

本文将介绍一种变电站的三维建模方法，该方法可以全面、准确地描述变电站的内部结构和外部环境，为电力系统的运维提供有力支持。

二、建模流程1. 收集数据：首先，需要对变电站进行全面的数据收集，包括建筑物、设备、地形、气候等各方面的信息。

这些数据将作为建模的基础。

2. 建立三维模型：根据收集到的数据，使用三维建模软件建立变电站的三维模型。

在建模过程中，需要充分考虑设备的布局、设备的外观、建筑物的结构等因素。

3. 添加细节：为了使模型更加真实、生动，可以在模型上添加一些细节，如设备的纹理、建筑物的装修风格、地形的变化等。

4. 优化模型：在完成初步建模后，需要对模型进行优化，如调整设备的位置、优化模型的纹理等，以提高模型的精度和逼真度。

5. 导出模型：将优化后的模型导出为适合使用的格式，如三维模型文件、图片等。

三、建模方法1. 设备建模：对于变电站内的设备，可以采用三维扫描仪或三维建模软件进行建模。

对于一些无法直接获取信息的设备，可以通过参考相关图片或文档来进行建模。

2. 建筑物建模：对于变电站内的建筑物，可以采用三维建模软件进行建模。

在建模过程中，需要充分考虑建筑物的结构、装修等因素。

同时，还需要考虑建筑物与周围环境的关系，以保证建模的准确性。

3. 地形建模：对于变电站所在的地形，可以通过航拍图片或地理信息系统数据进行建模。

在建模过程中，需要充分考虑地形的变化、地貌的特点等因素。

4. 光照和阴影：为了提高模型的逼真度，需要合理设置光照和阴影效果。

可以通过调整光照强度、方向和颜色，以及阴影的强度和位置，来获得最佳的效果。

四、应用场景1. 运维管理：通过三维建模，可以更直观地了解变电站的内部结构和外部环境，为运维管理提供支持。

例如，可以在三维模型中查看设备的运行状态、查找安全隐患等。

变电站不同三维建模方法的比较

672021年05月第5期 DOI ：10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2021.05.013变电站不同三维建模方法的比较王刚，阎平(北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京 100120)摘要：通过工程实例介绍几何实体建模、参数化建模、地面激光扫描建模三种方法建立变电站模型的流程和方法，对比分析三种方法的技术特点、工作效率、展示效果以及成本投入，提出不同建模方法对应的应用场景。

几何实体建模适用于传统设计变电站工程的数字化移交，参数化建模适用于变电站工程三维设计，而对于现势性以及精度要求高的场景应采用地面激光扫描建模的方法。

关键词：变电站；三维建模；三维设计；三维激光扫描中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1671-9913(2021)05-67-05Comparative Study of Substation 3D Modeling MethodsWANG Gang, YAN Ping(Beijing North-Star Digital Remote Sensing Technology Co., Ltd., Beijing 100120, China)Abstract: This paper introduces the process and method of establishing substation model by geometric entity modeling, parametric modeling and ground laser scanning modeling through engineering examples, compares and analyzes the technical characteristics, work eﬃciency, display eﬀect and cost investment of the three methods, and puts forward the application scenarios corresponding to different modeling methods. Geometric entity modeling is suitable for digital transfer of traditional design substation project, and parametric modeling is suitable for 3D design of substation engineering. Ground laser scanning modeling method should be adopted for the scene with high demand for current situation and precision.Keywords: substation; 3D modeling; 3D design; laser scanning* 收稿日期：2019-08-07第一作者简介：王刚(1980-)，男，硕士，高级工程师，从事电力勘测设计工作。

基于BIM技术的变电站三维建模研究与应用

基于BIM技术的变电站三维建模研究与应用摘要：变电站作为电力系统的重要设施，对其进行三维建模可显著提高变电站项目管理水平。

本文提出了基于BIM技术的变电站三维建模方法，以某220kv变电站为研究对象，重点介绍了使用Revit软件进行建模的具体流程以及电力族库的建设，研究结果表明：BIM技术建模效率快、精度高、直观性强，对变电站的电气设备具有非常真实的表现效果，能满足智能电网建设需求，值得进一步推广应用。

关键词：建筑信息模型；变电站；三维建模1引言变电站作为电力系统的重要设施，其日常监测与维护显得尤为重要。

近年来，三维数字化成为变电站自动化系统发展的新趋势，变电站三维场景模型能模拟出变电站的实际情况，工作人员参照三维数字化信息就可直观地了解到变电站的规划布局、生产运行、设备参数、辅助设施等，为变电站工程检修和电网规划设计、生产指挥、模拟运行、智能管理等提供信息支撑。

BIM技术近几年在建筑行业中较为火热，BIM技术通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥着重要作用。

变电站建设同样具有建筑业的特征，因其投资大、技术密集、对工程质量要求高，每一个变电站建设项目都会受到当地政府及相关单位的高度关注。

由此，开展BIM技术在变电站三维建模中的研究与应用，提高变电站项目管理水平已经迫在眉睫。

2 BIM技术简介以及变电站建模流程2.1BIM技术简介BIM 是Building Information Modeling 的简称，中文含义为建筑信息模型。

BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，并且具有强大的计算能力和协同能力，能够进行虚拟建造和信息集成。

BIM 技术的核心在于信息，前期建立的信息模型不但能够应用于设计、施工阶段，而且对于物业、运营、维护、拆除等阶段同样起到了巨大的帮助作用，可以说建筑信息模型适用于项目的全寿命周期。

基于BIM技术的变电站三维仿真技术

基于BIM技术的变电站三维仿真技术摘要：本文针对输变电行业的需要，提出一种基于泛在电力物联网框架体系的特高压线路施工BIM技术管理平台，详细论述其BIM数字化平台设计、电脑前端综合功能以及基于BIM平台的安全风险管理和重大设备管理，通过手机管理能够查阅和处理，大幅度提升管理的水平和智能化化程度。

关键词：泛在电力物联网；BIM技术平台；电脑前端功能；安全风险管理；重大设备管理1.前言我国电力工业规模发展速度世界瞩目。

目前我国发电、用电仍在以每年超过10%的速度迅速增长。

电力工业快速发展带动了电力基础建设热潮。

超高压变电站是超高压输电线路的重要组成部分，是电网的枢纽中心。

这种变电站钢结构比较特殊，加工质量要求高。

笔者根据产品特点和加工要求，结合实际工程项目，探讨加工过程中的各种难点以及解决办法。

2.建模步骤及标准（1）根据变电站的总平面图正确创建轴线。

需要注意的是，坐标 X 和 Y 输入的是相对尺寸，而 Z 输入绝对尺寸。

Z 轴尺寸中应包含各标高面，以方便创建标高面视图，也便于核查、出图。

创建轴线之后应立即进行状态设置。

对于复杂模型，需要为不同部分单独设置一种状态，然后指派给不同的技术员去建模，以便后期进行显示过滤、材料统计和螺栓统计，使整个工作流程比较清晰、有条理。

如在项目中 A 型支架分有 GZ-1 等共五种类型，笔者为每种支架单独设置一种状态，这样对于后续的工作非常方便。

三角横梁和其他部分的设置类似。

（2）创建和设置工作视图接下来是创建各轴线和标高面的工作视图。

视图命名方式没有统一标准，可根据本企业有关规定执行。

为了便于建模过程中精确捕捉零部件的各种点，轴线视图属性通常设置为平面和线框表示，同时适当调节视图平面的可见深度。

若模型很复杂，就需要创建大量视图，此时统一视图命名规则十分重要，不宜太个性化。

（3）主构件和次构件建模该阶段要把主要杆件如主梁、次梁、支撑等在软件中正确搭建。

需要考虑最多的是碰撞校核，其次是现场安装的便利性、车间加工和工件运输的便利性。

基于点云技术和参数化模型的变电站三维数据管理研究_珞珈德毅科技讲解

基于点云技术和参数化模型的变电站三维数据管理研究实施方案武汉珞珈德毅科技发展有限公司2014年2月1.目的与意义变电站是电力系统中重要的组成部分，具有变换电压等级，汇集配送电能的重要功能。

随着数字城市，三维GIS技术在电力领域的深入研究和应用，建立高仿真度三维电力站模型成为研究和应用的热点。

传统三维建模技术主要利用近景摄影测量技术和碎步测量技术,但摄影测量技术对层次数据立体测量精度很难达到令人满意的效果而碎步测量的工作量巨大，不能快速获取数据。

珞珈德毅科技长期扎根电力行业，深入研究电力行业的各项需求，基于二三维一体化地理信息系统平台DEUGlobe®自主研发了智能电网输变电资源管理平台。

辅以云计算、通讯、LiDAR及遥感技术，实现电力基础数据的处理、三维数据快速浏览、空间分析、三维渲染、辅助设计、专业分析等功能，支持地上、地下一体化三维展现、储存、发布与共享，支持云服务架构，为GPMS、ERP等业务系统提供完美的数据服务支撑，数据安全性和可靠性高。

系统通过三维可视化技术和空间信息技术构筑“智能电网”，实时、直观地了解电网的各类信息，辅助工作人员进行业务管理和决策，从而实现对电网实时、科学、高效的管理，提高电网管理质量和运行效率、降低运营成本。

激光雷达（LiDAR，又称：激光扫描）技术是近十几年来发展异常迅速的主动式测量技术，其硬件工艺日益成熟，能以每秒50万点（甚至更高）的速度获取测距精度达2mm的密集点云数据，同时，还能接收具有一定规律的强度信号，在测绘、城市建模、土木工程中得到了大量的应用。

与成熟的数据采集硬件相比，激光扫描数据后处理软件技术有明显的滞后，尽管激光扫描数据处理是近年来国内外非常热门的研究领域，在波形分析、数据配准、点云滤波、对象识别和重建等方向上都有许多成果和方法，但是，这些方法大多是针对某种特殊的数据密度或区域进行的实验性研究，无法解决由激光扫描数据生产结构复杂，种类多样的变电站电器件三维重建的实际问题，在数据生产中，仍需要大量的人工干预，生产效率和产品精度较低，难以体现激光扫描的优势。

基于点云数据的变电站三维建模方法研究

基于点云数据的变电站三维建模方法研究
郑文杰;乔木;杨袆;崔其会
【期刊名称】《山东电力技术》
【年(卷),期】2024(51)3
【摘要】为提高变电站后期监测与运维管理能力,运用三维激光扫描技术,构建基于点云数据的变电站三维模型。

首先,运用三维扫描设备采集变电站点云数据,通过概率统计方法、自适应密度体素滤波算法(adaptive density voxel filtering algorithm,ADVFA)及基于密度的空间聚类算法(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)对变电站点云数据集进行顶部与地面切除、压缩和去噪预处理,减少数据运行的难度与时间。

其次,构建变电站电气设备点云数据快速提取方法和匹配模型,由特征编码、特征解码和特征学习3个模块组成邻域特征聚合方法对预处理后的电气设备点云数据进行分割提取,基于图像识别的快速匹配方法,完成分类设备点云与模型库设备种类的相对匹配,提高电气模型精细匹配效率。

最后,通过算例分析验证所提出的基于点云数据的变电站三维建模方法的有效性和合理性。

【总页数】8页(P65-72)
【作者】郑文杰;乔木;杨袆;崔其会
【作者单位】国网山东省电力公司电力科学研究院;国网山东省电力公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM63
【相关文献】
1.基于实景点云数据的变电站三维重构方法研究
2.基于随机森林方法的变电站三维建模点云自动分割
3.一种基于点云数据的三维建模方法研究
4.多视激光点云数据融合与三维建模方法研究
5.基于海量点云数据的输电线路三维建模研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

构建智能变电站三维可视化建模新模型

构建智能变电站三维可视化建模新模型
变电站的三维可视化建设主要提供，在线三维可视化建模和三维虚拟现实技术的高度集成，为110kV变电站提供在线数据实时展示服务和机械设施管理，为变电站三维可视化管理系统的生产质量和可持续发展做出贡献。

将变电站的三维建模与110kV变电站的三维可视化相结合。

广州华锐互动搭建智能在线变电站公共服务平台、110kV变电站管理系统和应用展示。

变电站管理员通过对变电站整体机械设施的在线数据操作，实现与变电站及人员的实时交互功能。

实现了110kV变电站三维可视化建模在线展示，为变电站改造提供了一种新的施工模型。

变电站3D可视化建模分析
变电站的三维可视化建模，可以更好地从专业联合运行和施工模型转换为在线三维展示可视化模型。

此外，云计算和互联网技术更有利于智能变电站的科学性和全面性。

广州华锐互动构建的智能变电站三维可视化建模新部署模型，可以借助智能手段更好地分析经济发展要素，促进变电站生产的加速发展。

构建内容智能可视化与三维建模的集成。

在线可视化变电站的三维模型服务对象包括变电站用户、在线交互通信服务和数据可视化实时展示服务。

变电站管理人员的服务包括高能预警、实时数据展示、机械故障定位等。

110KV变电站3d模型智能运行方式
110KV变电站3D模型智能运行围绕变电站管理和变电站治理，是维持变电站正常运行的核心手段。

智能变电站3D模型构建的内容根据变电站管理组织的完善程度而有所差异。

变电站3D模型110kv 可视化，为管理者提供了基本的数据展示环境。

包括机械设施设备建筑智能化管理、能耗监测综合利用等，为变电站提供绿色生活环境。

变电站实景三维重构流程及方法应用

变电站实景三维重构流程及方法应用摘要：随着坚强智能电网规模的迅速扩大，变电站正从传统的模式向更加智能化的方向发展，电力系统科技水平也在不断提高，尤其是三集五大，电力垂直化管理体系建设的不断深入和优化，电力生产/运维管控人员所需远程管控的地域范围越来越大，系统维度越来越多。

本文提出并探讨了基于点云数据的变电站三维实景重构技术流程及方法，研究成果可为变电站数字化运维技术以及变电站虚拟现实技术提供理论参考！关键词：变电站；实景重构；点云数据；引言在建立健全了变电站远程三维真实场景精确重构这一关键性的数字化基础后，承载于三维真实场景中的设备工况数据以及可供提升及改善的各类应用前景将会十分广泛。

1.变电站实景三维重构流程与方法应用1.1 变电站实景模型重构流程变电站包含了变压器、断路器、刀闸开关、电抗器、避雷器、龙门架等各种电器设备和设施，设备结构多样、种类繁多，只有通过合理的区域划分、站点选取与记录，才能保证作业过程能有序、有效进行。

另外，合理的模型重构及模型库搭建，可实现“模型重构丰富模型库，库中模型的复用提高模型重构效率”的良性循环。

模型重构作为整个环节的基础，为实现变电站高效建模，必须研究模型重构的流程及方法。

本文提出并采用的变电站实景模型重构流程如图1所示。

1）对变电站进行区域划分。

区域划分是实现高效数据采集的基础，划分原则为“以电压等级为标准，分500 kV、220 kV、35 kV 等区域，在此基础上，根据设备种类分为变压器、避雷器、断路器、电抗器等”。

2）分区域对设备及建筑进行数据采集。

变电站设备结构普遍复杂，为采集到高精度数据，需分站点扫描。

为实现站点数据拼接，需在站点间设置公共球形标靶；若扫描对象区域半径小于15 m，各站点可布设统一公共球形标靶。

3）对获得的数据进行处理，为模型的三维重构提供参考点云。

数据在相关软中处理，提取所需变电站设备点云。

通过削除无关点云以及噪点，检验点云数据量，对不合格点云进行重扫。

基于三维全景快速建模的变电站可视化的研究和应用的开题报告

基于三维全景快速建模的变电站可视化的研究和应用的开题报告一、选题背景随着我国电力工业的发展，变电站成为电力系统中不可或缺的设施。

变电站涉及到复杂的电力运行和控制问题，而这些问题的解决需要能够对变电站进行准确的建模和可视化。

传统的建模方法采用手工绘制或CAD建模，这种方法不仅费时费力，而且容易出现错误。

另外，传统的平面图模型并不能充分展示变电站的实际情况和内部结构，限制了变电站建模和可视化的精细度和全面性。

因此，基于三维全景快速建模的变电站可视化成为了一个重要的研究和应用方向。

通过采用全景摄影和三维扫描技术，可以快速、准确地获取变电站的三维信息，并通过三维建模软件进行建模和可视化，充分展示变电站的实际情况和内部结构，提高其精细度和全面性。

二、选题意义基于三维全景快速建模的变电站可视化具有如下的重要意义：1. 提高建模精度。

传统的建模方法存在一定的误差，而基于三维全景快速建模的方法可以准确地获取变电站的三维信息，提高建模精度。

2. 提高可视化效果。

采用三维全景技术可以展示变电站更全面、更真实的情况和内部结构，提高可视化效果，使用户能够更好地理解变电站。

3. 提高工作效率。

基于三维全景的快速建模能够大大缩短建模时间，提高工作效率。

4. 应用广泛。

该研究可应用于变电站的运行管理、安全评估、工程设计和故障诊断等方面。

三、研究内容和方法1. 研究内容（1）对现有的主流三维全景技术进行分析和比较，选择适合变电站快速建模的技术；（2）利用选中的三维全景技术，采集实际变电站的三维信息；（3）对采集到的三维信息进行处理，并导入三维建模软件中进行建模和可视化；（4）对建模和可视化结果进行测试和评估。

2. 研究方法（1）文献调研法：对现有的三维全景技术进行分析和比较，选出适合变电站快速建模的技术。

（2）实验法：采集实际变电站的三维信息，并对采集的数据进行处理和建模，测试和评估建模和可视化结果。

四、预期成果和进展计划1. 预期成果（1）基于三维全景快速建模的变电站可视化系统原型；（2）完整的变电站模型数据，包括三维建模数据和全景信息数据；（3）发表一篇高水平的研究论文。