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专利号: 2024102965991
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,包括:

S1利用平台层级分割法对站式三维激光扫描仪所获取的实际海上油气平台原始点云数据进行分层,根据海上油气平台点云数据中的层间距及每层夹板顶部至下层夹板底部高度进行点云数据的分层切割并去除地面点;

S2平台分层后的数据按每层是否包含井口设备点云,划分为包含井口设备层 和不包含井口设备层 两类层, 层处于生产区点云数据的最下层,将分层后的数据进一步分块;

S3进一步分块后的点云数据块为块状点云数据,得到块状点云数据后,对分块后的各点云数据块进行地物类别地集中化切割,分割出完整地物;

S4将地面点云数据剔除,同时将每层海上油气平台点云数据划分为N个等面积区域,每个区域作为一个场景,对每个场景的点云数据进行类别定义标签标注。

2.根据权利要求1所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,平台层级分割法包括:S1.1设定坐标原点和z轴方向,海上油气平台按每层设置功能不同分为生产区和生活区两类层区,生产管道及设备处于生产区,油气平台共有 根主立柱,其中 为偶数且,任一根主立柱的不同高程 、 处点云数据圆心分别为 ,将 相连为直线 ,以海平面和 的交点为坐标原点,海平面向上方向为正方向,设直线 为坐标z轴。

3.根据权利要求2所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,平台层级分割法包括:S1.2建立新三维点云数据坐标系,距坐标原点最近的甲板为海上平台生产区底层甲板,距离海平面高度为 ,选中距离z轴最近的两根主立柱,两立柱之间的圆心连线与z轴不相交,两根主立柱在高程 处的圆心为 ,将坐标原点向z轴正向移动至 处,将原点与 或 相连直线为x轴,原点与另一圆心 或 相连直线为y轴。

4.根据权利要求3所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,平台层级分割法包括:S1.3进行点云数据平移,海上油气平台点云数据包含层数为:

式中, 中的 , 代表所指层数; 表示点云数据坐标系中z轴底层

地面至顶层顶部的高度, 表示点云数据坐标系中z轴上每层的地面至顶部的高度;

点云数据中生产区第 层顶部至第 层底部高度为 , 为甲板厚度,设坐标轴x轴、y轴所在平面为xy平面 ,以 为切割面,设z轴正方向为移动方向,点云数据进行平移以完成点云数据的分层切割,当海上油气平台包含 层生产甲板时,进行 次切割分层,切割分层次数用 表示, 。

5.根据权利要求4所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,平台层级分割法包括:S1.4计算 延z轴平移的距离,当切割分层次数为奇数时,按顺序计算第次分层时 所需延z轴平移的距离:

当切割分层次数为偶数时,按顺序计算第 次分层时 所需延z

轴平移的距离:

S1.5分层后的数据共 块,包括第 次切割所得的

块甲板地面点数据以及最后一次切割所得1块顶部生活区点数据,将顶部生活区数据进行分离,完成分层,得到 层不包含地面点的生产区点云数据和 层地面数据。

6.根据权利要求5所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,块状点云数据包括:不包含井口设备层的走廊点云数据块、不包含井口设备层的内部区域数据块、包含井口设备层的走廊点云数据块、包含井口设备层的非井口区域数据块、包含井口设备层的井口区域数据块、井口区域的设备模块数据块。

7.根据权利要求6所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,S3中采用高程地物切割法集中化切割,高程地物切割法包括:S3.1对于不包含井口设备层的走廊点云数据块和包含井口设备层的走廊点云数据块,走廊数据块中的地物包括管道、法兰、弯管、管道架,统称为走廊管道模块,统一位于走廊上方,以S1.1中建立的三维点云坐标系为基础,由S1.3得到 ,夹板厚度为 ,设走廊数据块中的管道模块距走廊地面高度为 ,基于坐标系x轴和y轴所建立平面 为切割平面,z轴为切割平面平移的方向,计算切割面的平移距离:;

式中, 为待切割的管道模块所在的油气平台的层数, 切割管道模块的过程中在z轴上平移的距离为 ,当油气平台包含n层夹板时,进行n次切割,得到每层走廊数据块的走廊管道模块点云数据。

8.根据权利要求7所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,高程地物切割法包括:S3.2对于井口区域的设备模块数据块,区域数据块中的地物包括设备、阀门、管道、法兰、弯管、管道架,根据不同位置的地物分布不同分为三个模块:设备聚集模块、横向管道模块和竖直管道模块,横向管道模块包含管道、法兰、弯管、管道架,位于每层油气平台的上部;设备聚集模块包含设备、阀门、管道、弯管,设备类别的点云数量占比超过其他地物,位于每层油气平台的下部;竖直管道模块位于每层油气平台的中部,处于横向管道模块和设备聚集模块之间,包含管道、法兰、弯管,管道走向为竖直走向。

9.根据权利要求8所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,高程地物切割法包括:设设备聚集模块的设备的高为 ,横向管道模块的高为 ,基于坐标系x轴和y轴所建立平面 为切割平面,z轴为切割平面平移的方向, 所需移动的z轴距离分别为 和,分别在 处、 进行切割,将井口区域的设备模块数据块在高程方向上切割分为三块:设备聚集模块、横向管道模块和竖直管道模块。

10.根据权利要求9所述的一种海上油气平台点云数据处理方法,其特征在于,高程地物切割法包括:S3.3对于除S3.1和S3.2所提及的其他区域,包含的地物为:管道、法兰、弯管、管道支架,这些区域中管道模块中管道走向为竖直走向或横向走向不定,对于横向走向的管道模块则使用S3.1的切割方法,首先确定横向管道的高程,然后计算得到切割平面的平移距离,最后完成切割;

完成横向管道模块的切割后,剩余模块则为竖直管道模块,至此得到地物类别集中的点云数据块,分别为走廊管道模块、设备聚集模块、横向管道模块和竖直管道模块。