本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與地理信息科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種管線埋深計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

城市建設(shè)中對(duì)于管線三維信息的獲取非常緊迫，特別是關(guān)系人民生命安全的管道類(lèi)，如何科學(xué)跟測(cè)，快速獲取相關(guān)信息就成為管線工作者首要問(wèn)題。管線跟測(cè)一般是在管道鋪設(shè)時(shí)由業(yè)主通知管線跟測(cè)人員測(cè)定管頂高程等信息，待管線竣工后再次測(cè)定管線的埋深。因工程建設(shè)的緊迫性及跟測(cè)單位生產(chǎn)安排等原因，并不能在第一時(shí)間跟蹤測(cè)量獲取埋深，多是情況在于管線竣工后跟測(cè)單位才入場(chǎng)實(shí)測(cè)。因地面已經(jīng)覆蓋，跟測(cè)人員多采用放樣模式，定位管線特征點(diǎn)，完成埋深測(cè)算。這種基于放樣模式的管線埋深測(cè)定方法，效率十分低下，而且在竣工后的城市路面，施測(cè)人員的安全也受到較大威脅，因此有必要?jiǎng)?chuàng)新管線埋深的測(cè)算模式和方法，提升效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種管線埋深計(jì)算方法，該方法克服傳統(tǒng)的放樣模式操作復(fù)雜、成本高、效率低的缺陷，具有方法簡(jiǎn)單、效率高、成本低的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種管線埋深計(jì)算方法，包括以下步驟：

1)在管線埋土之前，業(yè)主單位通知測(cè)量人員對(duì)管線的高程進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，獲得國(guó)家大地坐標(biāo)系下的管線中心線位置信息及管頂高程，之后對(duì)管線中心線進(jìn)行特征點(diǎn)提取；

2)埋土施工完畢后，測(cè)量人員測(cè)定管線中心線一定范圍內(nèi)的地物數(shù)據(jù)；

3)以管線中心線為準(zhǔn)生成一定范圍緩沖區(qū)，對(duì)測(cè)定的地物數(shù)據(jù)通過(guò)空間分析過(guò)濾出緩沖區(qū)范圍內(nèi)的高程信息點(diǎn)；

4)利用高程信息點(diǎn)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)；

5)對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行空間構(gòu)面形成三角形面，求得管線特征點(diǎn)在垂直方向與該三角形面的交點(diǎn)，并解算出交點(diǎn)高程值即管線特征點(diǎn)的路面高程，通過(guò)該管線特征點(diǎn)的管頂高程和路面高程計(jì)算得到管線特征點(diǎn)的埋深。

優(yōu)選地，在軟件平臺(tái)采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，對(duì)管線特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)狀數(shù)據(jù)并通過(guò)附加字段記錄該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

優(yōu)選地，所述的步驟2中的實(shí)測(cè)范圍為管線中心線周?chē)霃讲恍∮?0米范圍。

優(yōu)選地，所述的步驟3包括以下步驟：

31)以管線中心線為準(zhǔn)生成15米范圍緩沖區(qū)；

32)對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，過(guò)濾出高程信息點(diǎn)；

33)對(duì)高程信息點(diǎn)進(jìn)行特征點(diǎn)提取，得到高程信息特征點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述的步驟5)通過(guò)利用管線特征點(diǎn)的垂線穿過(guò)的三角形面的交點(diǎn)坐標(biāo)，構(gòu)建共面方程，根據(jù)共面方程求解得出管線特征點(diǎn)所在垂線與該三角形面交點(diǎn)的高程值，將該高程值減去管線特征點(diǎn)的管頂高程值得到管線埋深。

優(yōu)選地，所述的構(gòu)建共面方程包含如下步驟：

設(shè)三角形角點(diǎn)坐標(biāo)為：(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3),管線特征點(diǎn)所在垂線與該三角形面交點(diǎn)的三維坐標(biāo)為(x0,y0,z0),構(gòu)建特征向量(x2-x1,y2-y1,z2-z1)、(x3-x1,y3-y1,z3-z1)、(x2-x0,y2-y0,z2-z0)，組建共面方程:

優(yōu)選地，所述的三角網(wǎng)為Delaunay三角網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述管線中心線的位置及管頂高程的測(cè)量采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。

本發(fā)明的管線埋深計(jì)算方法優(yōu)選用于管線跟測(cè)業(yè)務(wù)中埋深的確定，本發(fā)明方法通過(guò)對(duì)管線周?chē)鞣N高程信息點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測(cè)，結(jié)合Delauney三角網(wǎng)及空間分析，計(jì)算得到管線特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路面高程，進(jìn)一步結(jié)合管線埋設(shè)時(shí)管線特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的管頂高程即可計(jì)算得到埋深，避免現(xiàn)有技術(shù)實(shí)地測(cè)量時(shí)的尋點(diǎn)定位的復(fù)雜工序，大大提高了埋深測(cè)量的效率；同時(shí)，對(duì)管線周?chē)鞣N高程信息點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可用作后續(xù)對(duì)管線系統(tǒng)的記錄與分析過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)多種用途，減少了工作量，降低了人工成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明管線埋深計(jì)算方法的流程示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例管線埋深計(jì)算方法，包括以下步驟：

1)在管線埋土之前，業(yè)主單位通知測(cè)量人員對(duì)管線進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，獲得2000國(guó)家大地坐標(biāo)系下的管線中心線位置信息及管頂高程值，對(duì)管線中心線進(jìn)行特征點(diǎn)提??；

2)埋土施工完畢后，測(cè)量人員測(cè)定管線中心線周?chē)坏陀?0米范圍的地物數(shù)據(jù)；

具體為：在北京超圖地理信息平臺(tái)軟件采用統(tǒng)一2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，對(duì)管線特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)狀數(shù)據(jù)并通過(guò)附加字段記錄該點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

3)以管線中心線為準(zhǔn)生成15米范圍緩沖區(qū)，對(duì)測(cè)定的地物數(shù)據(jù)通過(guò)空間分析過(guò)濾出緩沖區(qū)范圍內(nèi)的高程信息點(diǎn)；

具體為：

31)以管線中心線為準(zhǔn)生成15米范圍緩沖區(qū)；

32)對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，過(guò)濾出高程信息點(diǎn)；

33)對(duì)高程信息點(diǎn)進(jìn)行特征點(diǎn)提取，得到高程信息特征點(diǎn)。

4)利用高程信息點(diǎn)構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)；

5)對(duì)Delaunay三角網(wǎng)進(jìn)行空間構(gòu)面形成三角形面，通過(guò)共面方程求得管線特征點(diǎn)在垂直方向與該三角形面的交點(diǎn)，并解算出交點(diǎn)高程值即管線特征點(diǎn)的路面高程，通過(guò)該管線特征點(diǎn)的管頂高程和路面高程計(jì)算得到管線特征點(diǎn)的埋深；

具體為：

通過(guò)利用管線特征點(diǎn)的垂線穿過(guò)的三角形面的交點(diǎn)坐標(biāo)，構(gòu)建共面方程，根據(jù)共面方程求解得出管線特征點(diǎn)所在垂線與該三角形面交點(diǎn)的高程值，將該高程值減去管線特征點(diǎn)的管頂高程值得到管線埋深；

構(gòu)建共面方程包含如下步驟：

設(shè)三角形角點(diǎn)坐標(biāo)為：(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3),管線特征點(diǎn)所在垂線與該三角形面交點(diǎn)的三維坐標(biāo)為(x0,y0,z0),z0即為該點(diǎn)的高程值，構(gòu)建特征向量(x2-x1,y2-y1,z2-z1)、(x3-x1,y3-y1,z3-z1)、(x2-x0,y2-y0,z2-z0)，組建共面方程:

本實(shí)施例中，管線特征點(diǎn)的垂線穿過(guò)的三角形面的交點(diǎn)坐標(biāo)為：(2499995,499997.113,105)、(2500005，499997.113,104)、(2500000,500005.774,106),管線特征點(diǎn)管頂坐標(biāo)為(2500000,500000,100)管線特征點(diǎn)所在垂線與該三角形面交點(diǎn)的三維坐標(biāo)為(2500000,500000,z0),z0為該點(diǎn)的高程值。構(gòu)建特征向量(10,0,-1)、(5,8.661,1)、(5,-2.887,104-z0)，組建共面方程:解得z0＝105，埋深為z0-100＝5米。