基本信息
- 项目名称：
- 地下管网无损测绘三维建模成型技术研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 在无图纸情况下，本项目创新的“探测—信号转化—建模—成型—拼装”方法：即通过地面与地下仪器无损测绘，获得地面场景数据和地下各种（金属管、电缆）管网对应数据，将测绘到的信息转化为建模数据，通过快速三维软件进行管网设计，确立各综合管道坐标，快速建立地面与地下管网相结合的三维实体分布模型。在行业内采用二维图纸的状态下，本项目具有更直观、更便捷、交互性好、通用性强、一次性投入多次使用的优势。
- 详细介绍：
- 通过二个案例的研究： 1、无图纸情况下，通过经纬仪对地面数据采集，管线仪对地下金属管、电缆无损测绘，将信息转化为数据，通过快速自由形三维设计系统在电脑中进行地面和地下综合管网建模，确立管道坐标位置，打印地下管网三维实体模型，与二维地面场景雕刻板拼装成模型。 2、有复杂的住宅小区二维图纸情况下，进行图纸缩放到合适比例后筛减，将地面场景与地下管道图形分离。地面场景图形分析后，利用雕刻系统将地面场景以透明形式表现。地下综合管道根据成型范围分别建模、着色、添加管道模型支撑件，不同类型管道采用不同的颜色，通过不同形状支撑件研究采用研究后采用降低成本的形状。模型彩色成型后采用不同粘合剂研究成果进行固化。将地下管道拼接与透明的地面二维图形相对应，形成住宅小区比例地下管网分布模型。 经过两个案例的研究，形成全新的“探测—信号转化—建模—成型—拼装”方法。决策和施工者能通过这种方法准确直观了解管道分布情况，减少不必要的开挖事故；同时可打破目前管道管理各自为政的局面，提高城市市政科学管理水平。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计发明目的:将无损探测与三维建模和三维快速实体成型有机结合;通过雕有地面二维图像透明材料,清晰直观地下三维综合管道分布,有效解决施工中综合管线管理问题。 基本思路:通过案例实践验证仪器探测将数据信息转化到三维建模,实现快速实物成型方法;通过某小区二维图规划建立地面二维景观信息与地下三维模型对应,实现单个模型与多个模型之间平衡协调方法。 创新点: (1)无损探测与三维建模、成型相结合 (2)立体模型一次性成型 (3)地面透明二维图形与地下三维模型相结合 技术关键: (1)实现地下管网无损测绘 (2)探测数据转化为建模数据 (3)电脑三维模型建立 (4)一次性模型打印成型 (5)二维地面图形与三维打印模型结合 主要技术指标: (1)探测 RD8000设备: 灵敏度:6E-15 Tesla, 5μA 1m处(33Hz) 动态范围:140dBrms/Hz 选择性:120dB/Hz 深度准确度:直连:0.1-3m误差为±2.5% 探棒:0.1-7m误差为2.5% 最大深度:管线6m,探棒18m 定位精度:±2.5% 动态过载保护:30dB(自动) (2)建模 管道壁厚:2mm;表面精度:≥0.2mm (3)雕刻 支撑架高度:≤3.81mm 厚度:≥1.78mm 雕刻速度:30mm/s(不击穿);0.2mm/s(击穿);能量:30%(不击穿);100%(击穿);精度:≤800dpi(不击穿);1000dpi(击穿)
科学性、先进性
- 1、已有地下管网测绘主要依据二维视图作为人们认识空间信息的工具，同时测绘图复杂，计算慢，不能快速直接感官地下空间位置；本作品以三维实物模型体现，能直观、清晰各管道所在空间位置； 2、已有地下探测与二维图纸绘制是分别进行，本作品将无损探测与电脑三维建模有机结合； 3、已有地下管网分布与地面景观图纸不关联，不能通过地面景观快速找到所在地下管道的位置，本作品将地面景观二维图形与地下三维综合管网结合，通过地面景物二维视图能准确的找到所在三维地下管道的分布，地下管道发生故障可以找到地面位置； 4、本作品模型一次快速成型，一次投入可多次使用。 5、已有地下管网是各自为政，互不关联，经常为埋设自家管道，而挖破别家管道，本作品将各管道综合起来，施工单位可参考邻近管道铺设情况。 6、可为政府规划决策、市政管理部门科学管理、施工单位文明施工提供有效的技术。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年浙江理工大学挑战杯课外学术科技作品竞赛校决赛三等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利使用权转让，合作开发。
作品可展示的形式
- 实物、产品；模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- ◆使用说明:根据不同比例的地面场景，使用者通过透明的地面场景材料，可看到地下空间不同位置不同类型的管道分布。 ◆技术特点和优势: (1)地下管网无损测绘 (2)探测数据转为建模数据快捷 (3)电脑三维模型建立,速度快,交互性更强 (4)一次性模型打印成型 (5)二维地面图形与三维打印模型结合可视直观 ◆适应范围:地下金属管网或电缆可探测区域(有检修井) ◆推广技术性说明:需操作人员掌握相关探测、电脑建模、打印技术。 ◆市场分析:目前旧小区管网开挖图纸缺省等原因极易发生事故,本项目能为此提供服务,有市场空间;新小区管道设计和备份利用本项目技术能更科学设计管理,市场前景远大;公共场所开挖通过本项目模型能更直观进行现场指挥,推广性强。 ◆经济效益预测:已与建筑景观类设计公司签订合作意向书,服务于他们项目,经济收益稳定。可激增其它管道公司业务,本项目能定期获利,实现经济效益稳步增长。
同类课题研究水平概述
- 目前地下管网测绘主要是人工测量及二维平面图纸绘制，具有制图复杂，计算慢，不能直接感官地下空间位置的缺点；同时国家政策不开挖地面测绘也开始了使用仪器进行测量，如：管线仪、经纬仪、红外探测、雷达探测等；开始进行数字化地下管网的建设，主要是进行仪器测试后再进行二维图纸绘制和一些单项系统的数据库的建设。 目前在景观设计和工业设计主要有3D MAX、Sketch Up，pro-e，freeform等三维建模软件。快速成型设备是可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为一定功能的原型或直接制造零件。目前快速成型技术主要用在航空、机械、家电、建筑、医疗等各个领域，而在市政管网方面，没有利用。 无损测绘与三维建模在地下探测和工业设计领域有一定的发展，但是利用最新设备和技术将两者结合开发和使用仍无先例。 专利方面：公开号为CN101630419的中国专利申请公开了一种用于城市综合管网三维可视化系统的架构方法，该方法包括如下步骤：（1）建立城市综合管网中心数据库、三维纹理数据库、空间数据引擎；（2）通过空间数据引擎，对中心数据库、纹理数据库进行读取建模从而构建地上、地下的二维视图与三维可视化场景；（3）建立二三维数据层面与可视化层面的对应,数据层面的对应为系统的二维视图和三维场景的地理坐标对应，可视化层面的对应为三维场景中各种空间地物模型与二维视图的地图符号相对应，实现二、三维联动；（4）设定交互界面，实现用户对系统的应用。使在三维场景中难以实现或宏观性的功能通过二维视图实现,而在二维中不能实现或不够真实性的功能通过三维场景实现,达到两者优势互补,从而可实现城市综合管网的高效管理。但是，应用这种方法建立的三维可视化信息，必须首先建立大量数据库，通过应用程序与数据库管理系统之间的空间数据引擎技术再进行建模，即地面与地下管线建模；二维、三维数据，必须与三维可视化层面对应，在电脑显示界面时，三维管网视图容易迷失方向，必须要二维建模与三维建模一起看，才能分析清楚；此外，管网计算复杂，不利于施工队不同文化程度人员看懂。
