CN116821254A - 基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，包括步骤：输出原始位图，使用原始位图起点和终点的横坐标及显示位图的宽度像素计算水平缩放因子，根据水平缩放因子对原始位图进行缩放得到显示位图并将原始位图和显示位图的坐标系做映射；判断原始位图是否为纵剖面图：若否，则基于关键点的实测三维坐标和映射关系计算显示位图上对应的像素坐标值；若是，则利用刻度尺计算原始位图的纵向缩放因子，再基于关键点的实测三维坐标、纵向缩放因子和映射关系计算显示位图上对应的像素坐标值；利用Canvas API将显示位图显示在前端，并基于像素坐标值将关键点信息绘制在显示位图上。本发明解决了盾构空间位置定位可视化程度低、施工操作交互感不佳的问题。

Description

基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，特别涉及一种基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法。

背景技术

盾构掘进施工是一项复杂的系统工程，涵盖刀盘切削、推进控制、注浆注脂、管片拼装等多个步序，施工作业环境相对闭塞，工人作业时间较长且劳动强度较大。随着长距离盾构施工项目的不断涌现，为提高施工质量、保障施工安全、提升施工工效，针对性的盾构智能化施工技术逐步得以发展。

在盾构掘进里程管理方面，由于盾构整机位于岩土介质中，相较于地面运动物体，在空间上存在着与地面信号沟通难度大的问题。故现有方式依然依靠地面控制点坐标往地下的引入以及导向系统多次换站获取，将换算得到的里程数据显示于控制界面上。但现有方式盾构空间位置定位可视化程度低，且施工操作交互感不佳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，可在网页前端实时显示平面或纵剖面施工位图，同时可将盾构机的空间位置及施工关键点信息呈现于平面或纵剖面施工位图上，解决了盾构空间位置定位可视化程度低、施工操作交互感不佳的问题。

本发明通过如下方案来实现：一种基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，包括步骤：

步骤S1、利用绘图软件输出盾构施工图中待显示区域的原始位图，并记录所述原始位图的起点坐标和终点坐标；

步骤S2、使用所述起点坐标的横坐标、所述终点坐标的横坐标以及需要显示在前端的显示位图的预设宽度像素大小计算水平缩放因子，根据所述水平缩放因子对所述原始位图进行缩放得到所述显示位图；

步骤S3、利用所述水平缩放因子将所述原始位图和所述显示位图的坐标系做映射；

步骤S4、判断所述原始位图是否为纵剖面图：

步骤S41、若否，则基于盾构施工关键点的实测三维坐标，并根据映射关系计算所述显示位图上对应关键点的像素坐标值；

步骤S42、若是，则利用所述绘图软件上的刻度尺标注计算所述原始位图的纵向缩放因子，然后基于盾构施工关键点的实测三维坐标和所述纵向缩放因子，并根据映射关系计算所述显示位图上对应关键点的像素坐标值；

步骤S5、利用Canvas API将所述显示位图叠加显示在前端，并基于所述像素坐标值将对应关键点信息绘制在所述显示位图上。

本发明基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法的进一步改进在于：

经步骤S3后得到的映射关系式为：

其中：P＝[X，Y]表示为显示位图的坐标系，P₀＝[X₀，Y₀]表示为原始位图的坐标系，K为水平缩放因子。

本发明基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法的进一步改进在于，在执行步骤S41时，记盾构施工关键点的实测三维坐标为P_c＝[X_c，Y_c，Z_c]，将X₀＝X_c，Y₀＝Y_c代入公式(1)中，计算得到显示位图上对应关键点的像素坐标值。

本发明基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法的进一步改进在于，在执行步骤S42时，记纵向缩放因子为K₂，记盾构施工关键点的实测三维坐标为P_c＝[X_c，Y_c，Z_c]，将X₀＝X_c，Y₀＝Z_c·K₂代入公式(1)中，计算得到显示位图上对应关键点的像素坐标值。

本发明基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法的进一步改进在于，所述纵向缩放因子K₂通过如下公式计算获得：

其中：Pcads表示为绘图软件中刻度尺的零刻度坐标，Pcade表示为绘图软件中刻度尺的非零刻度坐标，d为绘图软件中刻度尺的非零刻度与零刻度之间的刻度差。

本发明基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法的进一步改进在于，所述关键点包括盾构机的空间位置。

本发明基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法的进一步改进在于，所述关键点还包括与所述空间位置相对应的监测点位置、钻孔位置和环号。

本发明基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法的进一步改进在于，盾构施工关键点的实测三维坐标通过如下方式获取：

利用传感器检测盾构施工中关键点的空间位置；

将所述空间位置转换为三维坐标并上传到数据平台；

从所述数据平台上实时获取对应的所述实测三维坐标。

本发明基于Canvas API可以将盾构施工图实时显示在网页前端，并通过对水平缩放因子、纵向缩放因子以及原始位图和显示位图的坐标系映射关系，能够实现将盾构施工过程中盾构机的空间位置以及对应的关键点坐标转换成显示位图上对应关键点的像素坐标，进而通过Canvas API可将盾构机的空间位置及施工关键点信息呈现于平面或纵剖面的显示位图上，解决了盾构空间位置定位可视化程度低、施工操作交互感不佳的问题。

附图说明

图1示出了本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

为了解决盾构空间位置定位可视化程度低、施工操作交互感不佳的问题，本发明提供了一种基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，可在网页前端实时显示平面或纵剖面施工位图，同时可将盾构机的空间位置及施工关键点信息呈现于平面或纵剖面施工位图上。下面以具体实施例结合附图对该基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法作进一步说明。

参阅图1所示，一种基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，包括步骤：

步骤S1、利用绘图软件输出盾构施工图中待显示区域的原始位图，并记录该原始位图的起点坐标和终点坐标。该绘图软件通常为CAD软件，先将盾构施工图导入CAD软件中，或利用CAD软件绘制盾构施工图，然后通过截取图片的形式选中待显示区域并输出图片，进而生成该原始位图。在截取图片的过程中可以直接从CAD软件中读取并记录截取图片的起点坐标和终点坐标。

步骤S2、使用该起点坐标的横坐标、该终点坐标的横坐标以及需要显示在前端的显示位图的预设宽度像素大小计算水平缩放因子，根据该水平缩放因子对该原始位图进行缩放得到该显示位图。具体来说，记该起点坐标为(X_s，Y_s)，该终点坐标为(X_e，Y_e)，该预设宽度像素大小为W，则该水平缩放因子K为：

步骤S3、利用该水平缩放因子将该原始位图和该显示位图的坐标系做映射。映射关系式为：

其中：P＝[X，Y]表示为显示位图的坐标系，P₀＝[X₀，Y₀]表示为原始位图的坐标系，K为水平缩放因子。

步骤S4、判断该原始位图是否为纵剖面图：

步骤S41、若否，则基于盾构施工关键点的实测三维坐标，并根据映射关系计算该显示位图上对应关键点的像素坐标值。具体地，该盾构施工关键点的实测三维坐标通过如下方式获取：利用行程传感器检测盾构施工中关键点的空间位置；将该空间位置转换为三维坐标并上传到数据平台；利用前端从该数据平台上实时获取对应的该实测三维坐标。由于实测三维坐标系和CAD坐标系在XOY平面上是一致的，因此，在计算像素坐标值时，记盾构施工关键点的实测三维坐标为P_c＝[X_c，Y_c，Z_c]，将X₀＝X_c，Y₀＝Y_c代入公式(1)中，计算得到显示位图上对应关键点的像素坐标值。

步骤S42、若是，则利用该绘图软件上的刻度尺标注计算该原始位图的纵向缩放因子，然后基于盾构施工关键点的实测三维坐标和该纵向缩放因子，并根据映射关系计算该显示位图上对应关键点的像素坐标值。具体地，该盾构施工关键点的实测三维坐标的获取方式与步骤S41中的相同。由于实测三维坐标系和CAD坐标系在XOZ平面需要借助图上的刻度尺标注进行转换。即，该纵向缩放因子K₂通过如下公式计算获得：

其中：Pcads表示为绘图软件中刻度尺的零刻度坐标，Pcade表示为绘图软件中刻度尺的非零刻度坐标，d为绘图软件中刻度尺的非零刻度与零刻度之间的刻度差。

进一步地，记盾构施工关键点的实测三维坐标为P_c＝[X_c，Y_c，Z_c]，将X₀＝X_c，Y₀＝Z_c·K₂代入公式(1)中，计算得到显示位图上对应关键点的像素坐标值。

由于盾构施工图一般包括平面布置图和纵剖面地质图，平面布置图对应盾构机水平方向(XOY)位置，纵剖面地质图对应盾构机(XOZ)位置，而实测三维坐标系和CAD坐标系在XOY平面上是一致的，和CAD坐标系在XOZ平面则需要借助图上的刻度尺标注进行转换，因此，该步骤S4分成平面布置图和纵剖面地质图两种情况计算显示位图上对应关键点的像素坐标值。

步骤S5、利用Canvas API将该显示位图叠加显示在前端，并基于该像素坐标值将对应关键点信息绘制在该显示位图上。具体步骤为：先在前端创建Canvas API标签；然后显示P位置一定大小范围的图片区域，贴在Canvas底层；再通过P₀获取当前位置对应的关键点信息；将关键点信息绘制在Canvas上层。

由于盾构机施工工程中，施工人员需要核对盾构施工图，无论是在打印出的纸质图纸，还是在CAD软件上查看，效率都非常低，而且，施工人员希望既可以看到盾构机处于哪个位置，也可以看到一些和位置关联的关键信息，故，本实施方式中的该关键点至少包括盾构机的空间位置，还可以根据需要包括与该空间位置相对应的监测点位置、钻孔位置和环号等。本方法中的Canvas API(画布)是指在HTML5中新增的标签，用于在网页实时生成图像，并且可以操作图像内容。本方法基于Canvas API及上述映射关系，可以默认显示盾构机当前位置所在区域，同时可以将该位置所对应的监测点等关键信息绘制在显示位图(可以是平面施工图或纵剖面地质图)上，大大提升了施工人员的工作效率。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于，包括步骤：

步骤S1、利用绘图软件输出盾构施工图中待显示区域的原始位图，并记录所述原始位图的起点坐标和终点坐标；

步骤S2、使用所述起点坐标的横坐标、所述终点坐标的横坐标以及需要显示在前端的显示位图的预设宽度像素大小计算水平缩放因子，根据所述水平缩放因子对所述原始位图进行缩放得到所述显示位图；

步骤S3、利用所述水平缩放因子将所述原始位图和所述显示位图的坐标系做映射；

步骤S4、判断所述原始位图是否为纵剖面图：

步骤S41、若否，则基于盾构施工关键点的实测三维坐标，并根据映射关系计算所述显示位图上对应关键点的像素坐标值；

步骤S42、若是，则利用所述绘图软件上的刻度尺标注计算所述原始位图的纵向缩放因子，然后基于盾构施工关键点的实测三维坐标和所述纵向缩放因子，并根据映射关系计算所述显示位图上对应关键点的像素坐标值；

步骤S5、利用Canvas API将所述显示位图叠加显示在前端，并基于所述像素坐标值将对应关键点信息绘制在所述显示位图上。

2.如权利要求1所述的基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于：

经步骤S3后得到的映射关系式为：

其中：P＝[X，Y]表示为显示位图的坐标系，P₀＝[X₀，Y₀]表示为原始位图的坐标系，K为水平缩放因子。

3.如权利要求2所述的基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于，在执行步骤S41时，记盾构施工关键点的实测三维坐标为P_c＝[X_c，Y_c，Z_c]，将X₀＝X_c，Y₀＝Y_c代入公式(1)中，计算得到显示位图上对应关键点的像素坐标值。

4.如权利要求2所述的基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于，在执行步骤S42时，记纵向缩放因子为K₂，记盾构施工关键点的实测三维坐标为P_c＝[X_c，Y_c，Z_c]，将X₀＝X_c，Y₀＝Z_c·K₂代入公式(1)中，计算得到显示位图上对应关键点的像素坐标值。

5.如权利要求1所述的基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于，所述纵向缩放因子K₂通过如下公式计算获得：

其中：Pcads表示为绘图软件中刻度尺的零刻度坐标，Pcade表示为绘图软件中刻度尺的非零刻度坐标，d为绘图软件中刻度尺的非零刻度与零刻度之间的刻度差。

6.如权利要求1所述的基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于，所述关键点包括盾构机的空间位置。

7.如权利要求6所述的基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于，所述关键点还包括与所述空间位置相对应的监测点位置、钻孔位置和环号。

8.如权利要求1所述的基于Canvas API的盾构施工图前端显示方法，其特征在于，盾构施工关键点的实测三维坐标通过如下方式获取：

利用传感器检测盾构施工中关键点的空间位置；

将所述空间位置转换为三维坐标并上传到数据平台；

从所述数据平台上实时获取对应的所述实测三维坐标。