摘 要：通過使用三維掃描的手段，大批量的采集被測物體、設(shè)備的數(shù)據(jù)，經(jīng)過后期軟件的處理，可以輸出成符合原物體的真實場景，其直觀的、立體的、逼真的、精確的成果，滿足了一些常規(guī)測量手段無法解決的問題。

　　關(guān)鍵詞：三維激光掃描;油氣田;管網(wǎng);

　　Abstract: Through the use of 3D scanning means, large quantities of collection objects to be measured, the device data, through the latter part of the processing software, it can be output in accordance with the original objects in real scenes, with its intuitive, three-dimensional, vivid, accurate results, meet some conventional measurement methods can not solve the problem.

　　Key words: 3D laser scanning; oil and gas; pipeline

　　中圖分類號：TU996.7+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　一：三維激光掃描技術(shù)是一種先進(jìn)的全自動高精度立體掃描技術(shù)，又稱為“實景復(fù)制技術(shù)”，是繼GPS技術(shù)后測量領(lǐng)域的一項偉大革新。三維激光掃描突破了傳統(tǒng)的離散點的數(shù)據(jù)采集，開創(chuàng)了基于面的數(shù)據(jù)采集方式，其每秒上萬個甚至十幾萬的點云數(shù)據(jù)是大量掃描離散點的集合，這些點不僅包含測量點的( X，Y，Z) 坐標(biāo)信息，還包括RGB 顏色信息，同時還有物體反射率的信息，這些信息可以清晰、可真、高度還原掃描物的真實場景，給人一種直觀、真實的視覺還原，特別在形狀復(fù)雜、地物眾多、立體交叉的地物掃描中更能發(fā)揮其不可比擬的優(yōu)勢。

　　在油氣田地面建設(shè)當(dāng)中，多年的發(fā)展已經(jīng)建設(shè)成了許多大型的站場并鋪設(shè)了眾多管網(wǎng)，隨著數(shù)字化油田建設(shè)的需求，傳統(tǒng)的圖紙、信息已經(jīng)滿足不了數(shù)字化站場管理和更新，迫切要求一種更及時、更精細(xì)、更安全的信息獲取手段來適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的趨勢，滿足油氣田管網(wǎng)、站場、設(shè)備的高清、三維、動態(tài)的管理需求。

　　二：自2009年購置第一臺萊卡C10 三維激光掃描儀以來，我公司根據(jù)油氣田發(fā)展的新動向，嘗試數(shù)字化站場建設(shè)，在某氣田集氣站進(jìn)行了一系列的掃描實驗，運用高精度的0.5秒TM30全站儀和萊卡C10三維激光掃描儀兩種技術(shù)手段，針對于氣站中重量最大、振幅最強(qiáng)的壓縮機(jī)設(shè)備聯(lián)合進(jìn)行觀測，來監(jiān)測、評價壓縮機(jī)的運行狀況。

　　在使用三維激光掃描儀時，主要利用其獲取的海量點云數(shù)據(jù)進(jìn)行變形、沉降的數(shù)據(jù)分析，同時對于構(gòu)造復(fù)雜的壓縮機(jī)及其附屬管網(wǎng)進(jìn)行三維掃描和后期建模，以便今后的維護(hù)管理和數(shù)字化站場建設(shè)的要求。 下圖為壓縮機(jī)設(shè)備掃描的原始點云數(shù)據(jù)。

　　此次掃描，共設(shè)有15個標(biāo)靶，分6次來設(shè)站掃描，標(biāo)靶坐標(biāo)均是通過高精度全站儀觀測而解算得來的，掃描的點云數(shù)據(jù)利用CYCLONE軟件， 經(jīng)過多站的拼接、降噪等最終將需操作區(qū)域點云以* XYZ數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出來。

　　在GEOMATIC STUDIO再將* XYZ數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)來，通過修補(bǔ)法線、處理噪音、刪除體外孤點、封裝、切線、等過程，可以得到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)處理數(shù)據(jù)格式*IGES，再將此數(shù)據(jù)導(dǎo)入CREO PARAMETRIC環(huán)境中，此程序大量的工業(yè)開發(fā)模塊完全滿足工業(yè)管道、零件、實體等建模需求，另外程序?qū)η芯€進(jìn)行模型構(gòu)建，其數(shù)據(jù)量將極大地降低，大大提高了計算機(jī)運行速度及效率。

　　三：三維可視模型的應(yīng)用前景：

　　(1)以點云作為數(shù)據(jù)源，輔助當(dāng)今各種成熟的三維制圖軟件，構(gòu)建的三維可視圖可以直觀、方便、快捷地反映掃描物體的全局信息，多視角、多層次的掌握設(shè)備結(jié)構(gòu)，在軟件中不僅包含大量實體信息還能提取立體姿態(tài)、空間位置等大量二維視圖無法提供信息，讓維護(hù)者和管理者全角度掌握物體、設(shè)備的信息。

　　( 2) 使用三維圖像及與GIS對接后，對站場、設(shè)備、裝置能起到動態(tài)監(jiān)護(hù)。常規(guī)的圖紙更新的周期比較長，如果外界發(fā)生變化需要重新組織人力進(jìn)行內(nèi)業(yè)及外業(yè)維護(hù)，且只能反映二維的特征，但三維的模型只要在電腦進(jìn)行跟蹤管理，就可以對空間、平面的統(tǒng)一實施更新。

　　( 3) 在運行的設(shè)備上通過三維物接觸掃描的形式，可以避免設(shè)備停產(chǎn)和很多安全隱患，特別是許多高危區(qū)域，在平常是無法到達(dá)的，只有采用掃描才能獲取采集區(qū)的點云數(shù)據(jù)，為后期更好的維護(hù)、監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和建模，可以得到還原物體的真實信息并提供一個三維的效果，其成果可以成為后期GIS或者動態(tài)畫面制作的中間成果，也可以直接輸出成為油氣田三維數(shù)字產(chǎn)品的最終成果。油氣田中，不論其觀測物多么復(fù)雜或者繁雜，通過內(nèi)業(yè)詳細(xì)建模，均可真實地得到還原與重現(xiàn)，為后期管網(wǎng)、設(shè)備的維修、維護(hù)、監(jiān)控、改造提供了一個信息化的平臺，這樣可以節(jié)省大量的人力、物力和財力。

　　四：結(jié) 論

　　(1)三維激光掃描儀，是一種新型的數(shù)據(jù)獲取手段，其海量電云數(shù)據(jù)只是為后期的軟件提供了一個數(shù)據(jù)平臺，通過在不同軟件下采用不同手段建模時發(fā)現(xiàn)，利用電云切線在PRO環(huán)境下進(jìn)行模型建立比直接在CAD界面及MICRSTATION中使用點云建模更加的快速、便捷。

　　(2)三維建模之后的數(shù)據(jù)管理及GIS數(shù)據(jù)庫管理應(yīng)該配套進(jìn)行開發(fā)和研究，在油氣田數(shù)字化建設(shè)中，大量的內(nèi)業(yè)工作集中在三維建模當(dāng)中，其數(shù)據(jù)處理的過程中以何種數(shù)據(jù)形式和GIS數(shù)據(jù)庫對接也是今后工作中急需研究和解決的，這樣才能保證真正的數(shù)字化意義。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1，三維激光掃描技術(shù)在石化企業(yè)的應(yīng)用王瑜劉西濤王照星薛勇 測繪通報2011 年第11 期86-87

　　2，三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于建筑物建模的測量方法研究 黃承亮1* , 向娟2 城市勘測 2011年2月第1期 87-90

　　3， 快速處理大數(shù)據(jù)量三維激光掃描數(shù)據(jù)的技術(shù)研究[J]張瑞菊，王晏民，李德仁 測繪科學(xué)，2006，5(31)：48-50.

　　4，三維激光掃描技術(shù)在數(shù)字城市中的應(yīng)用 李杰, 周興華, 唐秋華, 李君益, 厲峰， 海岸工程，

　　2011 年9 月，第30 卷第3 期28-33