1、三维激光扫描仪在构建油气田数字管网中的应用摘要：通过使用三维扫描的手段，大批量的采集被测物体、设备的数据，经过后期软件的处理，可以输出成符合原物体的真实场景，其直观的、立体的、逼真的、精确的成果，满足了一些常规测量手段无法解决的问题。 关键词：三维激光扫描；油气田；管网； 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 s
2、oftware, 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 中图分类号：TU996.7+2 文献标识码：A 文章编号： 一：
3、三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，又称为“实景复制技术” ，是继 GPS 技术后测量领域的一项伟大革新。三维激光扫描突破了传统的离散点的数据采集，开创了基于面的数据采集方式，其每秒上万个甚至十几万的点云数据是大量扫描离散点的集合，这些点不仅包含测量点的( X，Y，Z) 坐标信息，还包括 RGB 颜色信息，同时还有物体反射率的信息，这些信息可以清晰、可真、高度还原扫描物的真实场景，给人一种直观、真实的视觉还原，特别在形状复杂、地物众多、立体交叉的地物扫描中更能发挥其不可比拟的优势。 在油气田地面建设当中，多年的发展已经建设成了许多大型的站场并铺设了众多管网，随着数字化油田建设
4、的需求，传统的图纸、信息已经满足不了数字化站场管理和更新，迫切要求一种更及时、更精细、更安全的信息获取手段来适应当前发展的趋势，满足油气田管网、站场、设备的高清、三维、动态的管理需求。 二：自 2009 年购置第一台莱卡 C10 三维激光扫描仪以来，我公司根据油气田发展的新动向，尝试数字化站场建设，在某气田集气站进行了一系列的扫描实验，运用高精度的 0.5 秒 TM30 全站仪和莱卡 C10 三维激光扫描仪两种技术手段，针对于气站中重量最大、振幅最强的压缩机设备联合进行观测，来监测、评价压缩机的运行状况。 在使用三维激光扫描仪时，主要利用其获取的海量点云数据进行变形、沉降的数据分析，同时对于构
5、造复杂的压缩机及其附属管网进行三维扫描和后期建模，以便今后的维护管理和数字化站场建设的要求。 下图为压缩机设备扫描的原始点云数据。 图 1 压缩机的点云数据图 此次扫描，共设有 15 个标靶，分 6 次来设站扫描，标靶坐标均是通过高精度全站仪观测而解算得来的，扫描的点云数据利用 CYCLONE 软件，经过多站的拼接、降噪等最终将需操作区域点云以* XYZ 数据格式导出来。 在 GEOMATIC STUDIO 再将* XYZ 数据导入进来，通过修补法线、处理噪音、删除体外孤点、封装、切线、等过程，可以得到工业标准处理数据格式*IGES，再将此数据导入 CREO PARAMETRIC 环境中，此程
6、序大量的工业开发模块完全满足工业管道、零件、实体等建模需求，另外程序对切线进行模型构建，其数据量将极大地降低，大大提高了计算机运行速度及效率。 图 2 点云的切线图 图 3 处理后的模型（局部） 图 4CAD 各个角度效果图 三：三维可视模型的应用前景： （1）以点云作为数据源，辅助当今各种成熟的三维制图软件，构建的三维可视图可以直观、方便、快捷地反映扫描物体的全局信息，多视角、多层次的掌握设备结构，在软件中不仅包含大量实体信息还能提取立体姿态、空间位置等大量二维视图无法提供信息，让维护者和管理者全角度掌握物体、设备的信息。 ( 2) 使用三维图像及与 GIS 对接后，对站场、设备、装置能起到
7、动态监护。常规的图纸更新的周期比较长，如果外界发生变化需要重新组织人力进行内业及外业维护，且只能反映二维的特征，但三维的模型只要在电脑进行跟踪管理，就可以对空间、平面的统一实施更新。 ( 3) 在运行的设备上通过三维物接触扫描的形式，可以避免设备停产和很多安全隐患，特别是许多高危区域，在平常是无法到达的，只有采用扫描才能获取采集区的点云数据，为后期更好的维护、监测提供基础数据。 经过内业数据处理和建模，可以得到还原物体的真实信息并提供一个三维的效果，其成果可以成为后期 GIS 或者动态画面制作的中间成果，也可以直接输出成为油气田三维数字产品的最终成果。油气田中，不论其观测物多么复杂或者繁杂，通
8、过内业详细建模，均可真实地得到还原与重现，为后期管网、设备的维修、维护、监控、改造提供了一个信息化的平台，这样可以节省大量的人力、物力和财力。 四：结 论 （1）三维激光扫描仪，是一种新型的数据获取手段，其海量电云数据只是为后期的软件提供了一个数据平台，通过在不同软件下采用不同手段建模时发现，利用电云切线在 PRO 环境下进行模型建立比直接在 CAD界面及 MICRSTATION 中使用点云建模更加的快速、便捷。 （2）三维建模之后的数据管理及 GIS 数据库管理应该配套进行开发和研究，在油气田数字化建设中，大量的内业工作集中在三维建模当中，其数据处理的过程中以何种数据形式和 GIS 数据库对接也是今后工作中急需研究和解决的，这样才能保证真正的数字化意义。 参考文献： 1，三维激光扫描技术在石化企业的应用王瑜刘西涛王照星薛勇 测绘通报 2011 年第 11 期 86-87 2，三维激光扫描技术应用于建筑物建模的测量方法研究 黄承亮 1* , 向娟 2 城市勘测 2011 年 2 月第 1 期 87-90 3， 快速处理大数据量三维激光扫描数据的技术研究J张瑞菊，王晏民，李德仁测绘科学，2006，5（31）：4850. 4，三维激光扫描技术在数字城市中的应用 李杰, 周兴华, 唐秋华, 李君益, 厉峰， 海岸工程，2011 年 9 月，第 30 卷第 3 期 28-33
