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摘要：油气站场是管网工程中的重要环节，具有占地面积广、工艺流程复杂、地下管线布设交错等特点，运维管理相对困难，而三维数字化站场的构建与应用为管网的科学化管理提供了更多可能。本文具体结合油气站场特点，重点分析站场三维建模技术，并以具体案例为研究对象，对三维站场在管网管理中的应用进行深入研究。结果表明，基于三维激光点云技术构建的三维数字化站场可以立体化地展示站内设备、管网的空间分布和走向，有助于提高管网管理中的空间查询分析能力，辅助提升管网管理及运维的智慧化水平。

关键词：点云技术;三维建模;管网工程;油气站场;可视化管理

1.引言

随着全球数字化进程的加快，各行业的数字化转型已势在必行，在此数字时代的大背景下，油气行业作为国民经济发展的重要行业之一，其数字化建设进程也随之加快。在站场的数字化建设中，三维数字化站场的构建与应用逐渐成为当前管网数字化建设的热点。根据天然气站场的特点，采用三维激光扫描点云技术和传统三维建模技术相结合的方式可以实现站场三维数据的快速获取及精细化建模，具有高效率、高精度的特点。

2.三维激光点云技术

三维激光点云技术是一种通过高速激光对被测对象进行扫描测量，从而快速获取对象表面三维坐标数据的技术手段，具有速度快、精度高、非接触性等特点，经过不断发展，现已广泛应用到各个领域中。例如，应用三维激光扫描技术对天然气站场进行现场扫描，可以快速而准确的获取站场的三维点云数据。

三维激光点云数据采集的主要步骤包括：

1）扫描场景踏勘：对扫描场景进行详细的现场环境勘察，以便设计更为科学可行的扫描方案，最大程度保证采集速度与精度;

2）扫描方案设计：结合现场环境勘察情况，合理设计测量路径，完成扫描方案的设计，要求科学打点，以最少的站点获取最为全面详细的点云数据;

3）现场扫描：根据预先制定的扫描方案进行现场靶球及标靶纸的摆放、架设好仪器后完成仪器参数的设置，进行现场扫描，在满足成果需求的情况下，以最优的扫描参数获取三维激光点云数据，同时通过内置集成相机获取物体表面高清纹理信息，完成光学影像数据获取，最终完成三维激光原始数据的快速采集工作。

4）扫描站点拼接：将通过扫描获取到的原始点云数据导入到专业点云处理软件中，设置拼站参数，自动进行站点拼接，优化点云数据;

5）噪点剔除：通过专业点云处理软件将激光扫描数据逐站导入，利用软件的过滤功能自动去除噪声点云，删除冗余数据，得到滤波点云数据;

6）点云赋色：扫描仪器内置集成相机拍摄的光学影像具有场景物体表面的纹理信息，通过专业点云处理软件可自动、快速地进行纹理影像和黑白点云匹配，生成具有真实色彩信息的点云数据;

7）点云数据导出：经过拼接及优化后的三维激光点云可导出为各种格式的数据，可为点云的多元化应用提供原始数据，即根据实际需求应用到各个领域;

8）导出的点云数据可以广泛应用于三维展示、二三维制图等各类需求，其中利用专业点云处理软件对其进行特征线提取等处理，可建立扫描目标对象的三维模型基本框架，形成三维素模，可用于扫描物体、场景的三维精细化建模中。

3.基于点云的三维建模技术

利用三维激光点云技术可以连续、准确、快速地获取到高密度、高精度的目标物体点云数据，在此基础上，融合多种建模技术，可以有效实现精准且快速的三维重建。

如图7所示，基于点云的三维建模步骤包括：

1）三维点云原始数据获取：如前文所述，根据扫描方案完成三维激光原始点云数据的获取，包括外业点云数据及光学影像数据;

2）平面图获取：将获取到的外业点导出到第三方软件CAD中，并根据测得的外业点绘制实地平面图;

3）三维模型编辑：将测得的CAD平面图导入到建模软件3D Studio Max中，调整模型结构大小，优化模型数据;

4）UV、纹理图编辑：利用Photoshop等图片处理软件将外业拍摄的照片对照模型进行处理，将纹理图调整到与三维模型UV线图相对应的位置;

5）高仿真三维模型：利用3D Studio Max中的材质编辑器，选取一个材质球，把保存的带有uv线的图片拖到材质球中，最终将贴图赋给相应的三维模型。

4.站场的三维精细化建模

在三维站场的建设中，通过将三维点云数据与三维建模技术相结合，突破传统人工建模等较为粗放的方式，可以有效实现站场的精细化建模，更为真实的还原站内场景，包括管线、阀门等各类设备的精准定位。

5.三维站场在管网管理中的应用

将三维建模、地理信息、大数据等高新技术进行有机结合可以有效提升管网的可视化管理水平，为管网的动态监控与辅助分析决策等提供支持，在一定程度上提升管网管理及运维的智慧化水平。

1）视觉切换：可支持行走模式和鸟瞰模式。

2）自动模式：可根据预设路线进行流程演示，支持暂停、前进、后退、回放等操作。

3）地下模式：可切入地下查看地下管线的分布与走向情况。

6.结论

油气站场是管网工程中的关键节点，同时也是管网管理中的重点。利用三维激光点云技术打造三维智慧站场，可以更为快速地实现站场的精细化建模，更为直观真实的模拟站内实际环境，并在此基础上，通过与GIS、大数据等技术的有机结合，可以为管网的智慧管理提供更多的可能性，有效提升管网管理的科学化、智慧化水平。

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