專利名稱：一種海洋石油設施三維模型的建立方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模型的建立方法，特別是一種關于海洋石油設施三維模型的建立方法。
背景技術：
在海洋石油產業(yè)發(fā)展壯大的過程中，伴隨著工程建設規(guī)模逐步擴大，與工程技術相關的各項工作也越來越復雜，工程項目經營與管理的成本也隨之迅速提升，最為顯著的便是工程信息的收集、處理、儲存和利用成本的提升。中國海洋石油經過近30年的發(fā)展，投資建設了資產達數千億的海上油氣田，但是目前海上油田在役平臺80%以上都歷經過數次更新改造，很多改造均存在更新改造記錄不足的現象，造成了許多更新改造的工程信息資料不完整的問題。另外部分在役平臺本身因年代久遠，初期的設計文檔也有不同程度的缺失，因此對在役平臺的模型建立與后期的更新改造均帶來很多不便。在對工程的技術信息的采集和存儲中，目前存在的主要問題是1、當前通行的新版數據規(guī)范及編碼規(guī)則都是基于新建、在建平臺的工程信息資料，但對于在役平臺，特別是年代久遠的在役平臺，其設計規(guī)范與新版存在一定差異，并且部分在役平臺由于參與設計方的背景不同，設計文件的編碼規(guī)則本身也存在分歧和矛盾。因此，在役平臺工程信息的導入面臨兼容性的問題。2、海上平臺普遍存在擴建與新舊結合的現象，因此，工程信息系統中也必然需要將新舊平臺的工程信息資料綜合起來進行存儲和調用，而在這個過程中必然會出現新老部分結合的問題，且該問題不僅僅是針對模型的結合，還包括更大范圍內的工程信息結合，由于新舊平臺資料處理分工不同，規(guī)則不同，尤其是三維模型的對接必將面臨一系列問題。對于資料丟失較為嚴重的老舊采油平臺和化工廠，現有技術通常采用三維激光掃描等實景復原方法使之真實再現，但是此方法也存在如下問題1、由于海上石油設施體積通常較大，利用三維激光掃描方法掃描得到的海上石油設施模型的數據量龐大，不僅對計算機本身有嚴格的要求，而且通過海量點云直接對海上石油設施整體進行逆向建模需要花費很長的時間；2、通過逆向工程建立的數字化模型本身僅僅具有曲面信息，沒有任何工程屬性，所承載信息量很少且不可定制開發(fā)，這樣就使得逆向三維模型的實際應用價值大打折扣，其功能更多地停留在模型瀏覽和展現上，對于更深層次的應用，比如海上平臺的更新改造和維護工作則捉襟見肘。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種建模速度快、花費時間短，且能夠為在役平臺工程設施提供完整數據信息的海洋石油設施三維模型的建立方法。為實現上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種海洋石油設施三維模型的建立方法，包括以下步驟1)采用三維激光掃描儀多次對海上石油平臺進行整體掃描；2)采用逆向工程軟件對每次掃描得到的點云數據分別進行預處理；3)采用逆向工程軟件將多次采集的海上點云數據進行拼接，得到能夠反映海上平臺整體的海量點云數據集合；4)采用海上石油平臺的原始設計圖紙在正向建模軟件中建立海上石油平臺的原始三維模型；5)將海量點云數據集合通過相應插件導入到現有的正向建模軟件中；6)將海量點云數據集合與海上石油平臺的原始三維模型進行匹配對齊，對三維點云數據與原始三維模型發(fā)生差異的結構進行標記；7)對已標記的各結構，依據相應位置的點云數據，在正向建模軟件中進行建模得到海上石油平臺的三維數字化模型；8)存儲三維數字化模型，并根據三維數字化模型建立符合海上石油平臺現狀的三維模型。所述三維激光掃描儀采用徠卡HDS6000掃描儀。所述正向建模軟件采用PDMS軟件。所述逆向工程軟件采用徠卡點云軟件。所述步驟5)將海量點云數據集合通過相應插件導入到現有的正向建模軟件中是通過PDMS軟件的LMI接口安裝徠卡CloudWorx插件,通過所述徠卡CloudWorx插件,利用徠卡的Cyclone軟件將海量點云數據集合導入到PDMS軟件中。本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于首先采用激光掃描儀對建造中或已經建造完成的海上石油設施進行掃描，然后根據原有的海上石油的設計圖紙對原始海上石油設施進行建模，并且通過將點云數據和原始海上石油設施三維模型進行比對，對發(fā)生差異的部分通過點云數據進行建模，得到完整反映海上石油設施現狀的三維實體模型，因此本發(fā)明不僅能夠對現有的海上石油設施的三維模型進行快速恢復，得到現有海上石油設施的準確的三維實體模型，而且為后續(xù)的海上石油設施維修和改造提供了完整的電子數據。2、本發(fā)明由于只針對發(fā)生變化的海上石油設施的部分結構依據點云進行三維建模，因此不需要對大量的點云數據進行建模，對計算機的要求降低，可以在普通計算機上完成建模，使得本發(fā)明的方法實用性較高。3、本發(fā)明通過原始海上石油設施圖紙對通過點云數據建立的海上石油設施的部分結構添加相關的工程屬性，不僅使得海上平臺的具有直觀的視覺效果，而且可以對海上石油設施的后續(xù)的更新改造和維護工作提供完整的設計依據。4、本發(fā)明通過在原有海上石油設施的三維模型基礎上，通過點云校核的方式提高了數據的準確度，使得到三維模型更符合海上石油設施的現狀。本發(fā)明可以廣泛應用于中國海洋石油對在役平臺設施的更新改造中。


圖1是本發(fā)明的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例掃描的海量點云數據局部示意圖；圖3是本發(fā)明實施例點云逆向建模示意圖；圖4是本發(fā)明通過正、逆向建模建立的模型示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1 4所示，本發(fā)明以某一海上石油在役平臺為實施例，詳細說明本發(fā)明的海洋石油設施三維模型的建立方法，包括以下步驟1、采用現有的三維激光掃描儀對海上石油平臺進行整體掃描，由于海上石油平臺體積比較龐大，因此需要多次掃描才能得到完整反映海上石油平臺的點云數據(如圖2所示)。2、采用現有的逆向工程軟件對每次掃描得到的點云數據分別進行預處理，例如銳化，提高點云清晰度。3、采用現有的逆向工程軟件將多次采集的海上點云數據進行拼接，得到能夠反映海上平臺整體的海量點云數據集合。4、查找現有海上石油平臺的原始設計圖紙，并在正向建模軟件中建立海上石油平臺的原始三維模型。5、將海量點云數據集合通過相應插件導入到現有的正向建模軟件中。6、將海量點云數據集合與海上石油平臺的原始三維模型進行匹配對齊，對三維點云數據與原始三維模型發(fā)生差異的結構進行標記。7、對已標記的各結構，依據相應位置的點云數據，在正向建模軟件中進行建模進而得到海上石油平臺的三維數字化模型(如圖3所示)。8、存儲三維數字化模型，并根據三維數字化模型建立真正的符合海上石油平臺現狀的三維模型(如圖4所示)。上述實施例中，本發(fā)明的三維激光掃描儀可以采用徠卡HDS6000掃描儀，HDS6000掃描儀可以實現水平360度，垂直310度，25米范圍內誤差精度為2毫米，50米范圍內誤差精度為4毫米，最大單向掃描距離為70米，雙向為140米，也可以通過使用全站儀改變掃描位置(即增加站點數量)，獲得數倍于70米大范圍場景掃描。上述各實施例中，本發(fā)明的正向建模軟件可以采用PDMS (Plant Des ignManagement System)軟件，通過 PDMS 軟件的 LMI (Laser Model Interface)接口安裝徠卡Cloudfforx插件,通過徠卡CloudWorx插件，同時利用Cyclone軟件可以將海量點云數據集合導入到PDMS軟件中。其中，LMI接口是PDMS軟件面向激光掃描開發(fā)的接口，CloudWorx和Cyclone為徠卡點云處理軟件。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中方法的實施步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權利要求
1.一種海洋石油設施三維模型的建立方法，包括以下步驟 1)采用三維激光掃描儀多次對海上石油平臺進行整體掃描； 2)采用逆向工程軟件對每次掃描得到的點云數據分別進行預處理； 3)采用逆向工程軟件將多次采集的海上點云數據進行拼接，得到能夠反映海上平臺整體的海量點云數據集合； 4)采用海上石油平臺的原始設計圖紙在正向建模軟件中建立海上石油平臺的原始三維模型； 5)將海量點云數據集合通過相應插件導入到現有的正向建模軟件中； 6)將海量點云數據集合與海上石油平臺的原始三維模型進行匹配對齊，對三維點云數據與原始三維模型發(fā)生差異的結構進行標記； 7)對已標記的各結構，依據相應位置的點云數據，在正向建模軟件中進行建模得到海上石油平臺的三維數字化模型； 8)存儲三維數字化模型，并根據三維數字化模型建立符合海上石油平臺現狀的三維模型。
2.如權利要求1所述的一種海洋石油設施三維模型的建立方法，其特征在于所述三維激光掃描儀采用徠卡HDS6000掃描儀。
3.如權利要求1所述的一種海洋石油設施三維模型的建立方法，其特征在于所述正向建模軟件采用PDMS軟件。
4.如權利要求2所述的一種海洋石油設施三維模型的建立方法，其特征在于所述正向建模軟件采用PDMS軟件。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種海洋石油設施三維模型的建立方法，其特征在于所述逆向工程軟件采用徠卡點云軟件。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種海洋石油設施三維模型的建立方法，其特征在于所述步驟5)將海量點云數據集合通過相應插件導入到現有的正向建模軟件中是通過PDMS軟件的LMI接口安裝徠卡CloudWorx插件，通過所述徠卡CloudWorx插件，利用徠卡的Cyclone軟件將海量點云數據集合導入到PDMS軟件中。
7.如權利要求5所述的一種海洋石油設施三維模型的建立方法，其特征在于所述步驟5)將海量點云數據集合通過相應插件導入到現有的正向建模軟件中是通過PDMS軟件的LMI接口安裝徠卡CloudWorx插件,通過所述徠卡CloudWorx插件,利用徠卡的Cyclone軟件將海量點云數據集合導入到PDMS軟件中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海洋石油設施三維模型的建立方法，包括以下步驟1)采用三維激光掃描儀對海上石油平臺進行掃描；2)采用逆向工程軟件對點云數據進行預處理；3)采用逆向工程軟件將多次采集的海上點云數據進行拼接；4)采用海上石油平臺的原始設計圖紙在正向建模軟件中建立海上石油平臺的原始三維模型；5)將海量點云數據集合導入到現有的正向建模軟件中；6)將海量點云數據集合與海上石油平臺的原始三維模型進行匹配對齊，對三維點云數據與原始三維模型發(fā)生差異的結構進行標記；7)對已標記的各結構，依據相應位置的點云數據，在正向建模軟件中進行建模得到海上石油平臺的三維數字化模型；8)存儲三維數字化模型，并根據三維數字化模型建立真實三維模型。本發(fā)明可以廣泛應用于中國海洋石油對在役平臺設施的更新改造中。
文檔編號G06T17/00GK103065356SQ201310003569
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者羅建, 劉耀華, 王在峰, 張銳, 張文凱, 田學龍, 段碧清, 劉兵, 郝蓓, 張海龍 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司