基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法，本发明专利技术包括以下步骤：(1)油气管道可视化：在已加载实景模型的GIS平台中，导入油气管道数据，以立体的形式展示油气管道的实际走向；(2)管道及相关信息标注：在GIS平台中标注油气管道高后果区、警戒区、高危带、管道桩和阀室信息；(3)实时巡检可视化：在GIS平台中加载无人机三维模型，接收无人机下传的GPS信息，实时显示无人机巡检管道的区域，判断告警信息级别并实时告警显示。本发明专利技术引进倾斜摄影技术和GIS平台，利用三维实景地图直接获取油气管道周边真实面貌，为无人机巡检过程中提供更好的辅助作用。机巡检过程中提供更好的辅助作用。机巡检过程中提供更好的辅助作用。

【技术实现步骤摘要】
基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法


[0001]本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法。

技术介绍

[0002]无人机作为我国科技创新的重要产业，正处于井喷式发展时期，无人机和信息技术的快速发展为管网企业应对安全防范提供了有效的技术手段，目前无人机在油气管道巡检领域已经有广泛应用。传统的无人机巡检油气管道系统中使用的二维地图、三维地图为无人机油气管道巡检提供了便利，却无法直观生动地还原场景的真实空间关系，利用三维实景地图则能直接获取油气管道周边真实面貌，为无人机巡检过程中提供更好的辅助作用。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法，引进三维重建技术，并考虑真实环境的建筑与地形，在无人机油气管道巡检过程中更直观的反应管道周边信息并直观显示告警信息。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法，包括以下步骤：
[0006](1)在已加载实景模型的GIS平台中，导入油气管道数据，以立体的形式展示油气管道的实际走向，得到三维实景地图；
[0007](2)结合实际地图的路网信息，在三维实景地图中标注油气管道高后果区、警戒区、高危带、管道桩和阀室信息；
[0008](3)实时接收无人机下传的位置信息，并接收目标识别软件对危险目标的告警信息，结合步骤(2)中的标注信息判断告警信息级别并实时告警显示。r/>[0009]其中，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
[0010](1.1)解析油气管道文件，获取每段管道节点的WGS84坐标系下经纬度坐标，根据经纬度坐标和30M分辨率地形DEM数字高程数据，计算每段管道节点的海拔高度，使用每段管道节点的经纬度和海拔高度制作圆柱形三维油气管道数据，同时在已经加载三维实景地图的GIS平台中加载油气管道数据并显示；
[0011](1.2)使用视景体裁剪算法优化三维实景地图中加载的数据，所述的视景体裁剪算法是剔除掉未在视线范围内的要素，只把落入视线范围内的场景要素进行渲染。
[0012]其中，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
[0013](2.1)基于三维实景地图，结合实际地图的路网信息，计算油气管道是否跨过公路，在油气管道跨过公路的地区使用高亮条带直观展现，并依托三维实景地图辅以人工校验，对没有自动计算的区域手动标绘高后果区；
[0014](2.2)在油气管道周围标绘高危带和警戒区，并附着在三维实景地图的地形表面；
其中高危带和警戒区均为在油气管道两侧设定区域，高危带区域小于警戒带区域；
[0015](2.3)在三维实景地图中对应的位置标注管道桩与阀室信息。
[0016]其中，所述步骤(3)具体包括以下步骤：
[0017](3.1)通过无线链路设备实时接收无人机下传的位置信息，在GIS平台中加载无人机三维模型并根据实时数据更新无人机在地图中位置，实时显示无人机巡检管道的区域，并在无人机上使用自定义标签显示无人机的电量、位置和速度信息；
[0018](3.2)接收目标识别软件对危险目标的告警信息，并结合标绘的警戒区和高危带区域，当危险目标位置在警戒区中时，告警为1级告警，当危险目标位置在高危带中时，告警为2级告警，当告警位置在高危带中且此区域为高后果区时，告警为3级告警；同时根据管道桩位置计算危险目标距离最近的管道桩位置距离；
[0019](3.3)将不同级别的告警信息在三维实景地图中使用不同的方式标注，同时声音告警，并显示告警的告警时间和告警位置。
[0020]本专利技术相比现有技术具有如下优点：
[0021]本专利技术引进GIS平台，利用三维实景地图直接获取油气管道周边真实面貌，为无人机巡检过程中提供了更好的辅助作用。
附图说明
[0022]图1是本专利技术无人机油气管道巡检可视化方法流程图。
具体实施方式
[0023]以下结合附图1和实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0024]本专利技术基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法主要包括以下步骤：
[0025](1)油气管道可视化：
[0026]在已加载实景模型的GIS平台中，导入油气管道数据，以立体的形式展示油气管道的实际走向，得到三维实景地图；
[0027]具体地，包括以下步骤：
[0028](1.1)管道数据加载与处理；
[0029](1.2)视景体裁剪法三维管道场景数据渲染；
[0030]步骤(1.1)中，解析油气管道kml文件，获取每段管道节点的WGS84坐标系下经纬度坐标，根据经纬度坐标和30M分辨率地形DEM数字高程数据，计算每段管道节点的海拔高度，使用每段管道节点的经纬度和海拔高度制作圆柱形三维油气管道数据，同时在已经加载三维实景地图的GIS平台中加载油气管道数据并显示；
[0031]步骤(1.2)中，由于油气管道长度一般比较长，油气管道节点数量很大，加载大数据量的三维管道数据会受到计算机本身CPU、GPU等硬件等性能影响，使用视景体裁剪算法优化性能，所述的视景体裁剪算法是剔除掉未在Camera视线范围内的要素，而只把落入Camera视线范围内的场景要素调入到内存中渲染；
[0032](2)管道及相关信息标注：
[0033]结合实际地图的路网信息，在三维实景地图中标注油气管道高后果区、警戒区、高危带、管道桩和阀室信息；
[0034]具体地，包括以下步骤：
[0035](2.1)油气管道高后果区绘制；
[0036](2.2)油气管道警戒区与高危带绘制；
[0037](2.3)管道桩与阀室信息标注。
[0038]步骤(2.1)中，基于三维实景地图，结合实际地图的路网信息，计算油气管道是否跨过公路，在油气管道跨过公路的地区使用高亮条带直观展现，并依托三维实景地图辅以人工校验，对没有自动计算的区域手动标绘高后果区；
[0039]步骤(2.2)中，在油气管道周围标绘高危带和警戒区，其中高危带为油气管道两侧各15米区域(范围可手动调整)，使用红色半透明显示高危带，警戒区为油气管道两侧各50米区域(范围可手动调整)，使用黄色半透明显示警戒区域。高危带和警戒区都是附着在三维实景地图的地形表面。
[0040]步骤(2.3)中，加载油气管道管道桩和阀室信息，在对应的三维实景地图位置中使用三维模型展示，点击此模型显示管道桩和阀室的基本信息。
[0041](3)实时巡检可视化：
[0042]在GIS平台中加载无人机三维模型，实时接收无人机下传的位置信息，并接收目标识别软件对危险目标的告警信息，结合步骤(2)中的标注信息判断告警信息级别并实时告警显示。
[0043]具体地，包括以下步骤
[0044](3.1)无人机信息显示；
[0045](3.2)目标识别信息处理；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在已加载实景模型的GIS平台中，导入油气管道数据，以立体的形式展示油气管道的实际走向，得到三维实景地图；(2)结合实际地图的路网信息，在三维实景地图中标注油气管道高后果区、警戒区、高危带、管道桩和阀室信息；(3)实时接收无人机下传的位置信息，并接收目标识别软件对危险目标的告警信息，结合步骤(2)中的标注信息判断告警信息级别并实时告警显示。2.根据权利要求1所述的基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：(1.1)解析油气管道文件，获取每段管道节点的WGS84坐标系下经纬度坐标，根据经纬度坐标和30M分辨率地形DEM数字高程数据，计算每段管道节点的海拔高度，使用每段管道节点的经纬度和海拔高度制作圆柱形三维油气管道数据，同时在已经加载三维实景地图的GIS平台中加载油气管道数据并显示；(1.2)使用视景体裁剪算法优化三维实景地图中加载的数据，所述的视景体裁剪算法是剔除掉未在视线范围内的要素，只把落入视线范围内的场景要素进行渲染。3.根据权利要求1所述的基于三维实景地图的无人机油气管道巡检可视化方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：(2.1)基于三维实景地图...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖帅，赵军，李现亭，赵会杰，郝亚峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：