海洋管道总布置图自适应比例出图的方法、系统、设备与流程

1.本发明涉及海洋管道结构设计领域，具体涉及一种海洋管道总布置图自适应比例出图的方法、系统、设备。


背景技术：

2.海洋管道路由总布置图一般在wgs-84或cgcs2000平面坐标系下绘制，主要绘制内容包括海床平面图、路由曲线、路由关键点、交越数据、敏感区数据、角图章、说明栏、图例、说明、标准图框等。管道路由总布置图中的海床平面图由测量单位提供，路由曲线、路由关键点、里程点、交越信息等由设计人员绘制，而路由曲线需要在选定的图幅中合理布置，其中最为关键的一点就是先确定比例。
3.海洋管道路由总布置图中的比例决定管道路由在图幅中的占比，直接影响海洋管道路由信息显示的清晰度，是管道路由总布置图绘制中的最先决要素。在当前海洋管道路由总布置图绘制中，主要依靠设计人员基于cad在限定的图幅下进行人工绘制，图幅中的比例通常需要多次试画调整后确定，费事费力；且当利用计算机开发程序自动绘制路由总布置图时，采用试画的方法将难以形成计算机逻辑语言。因此，能否形成具体算法、易于收敛的比例自动生成方案，是实现海洋管道路由总布置图自动绘制的决定性因素。
4.基于此，本发明提出了一种海洋管道总布置图自适应比例出图的方法。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有海洋管道路由总布置图依靠人工进行比例的调整与绘制，导致绘图效率、质量较低的问题，本发明提出一种海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，包括以下步骤：
6.步骤s100，获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；
7.步骤s200，遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；
8.步骤s300，基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形rd，分别计算矩形r
p
、rd的长宽比，得到实际出图范围对应的比例sv，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形rd根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形rd的面积；
9.步骤s400，根据设定的常用出图比例，对sv进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例；
10.步骤s500，获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，
r为p处平面曲率半径，r》＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；
11.s600，根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；
12.步骤s700，通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；
13.步骤s800，读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；
14.步骤s900，读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；
15.步骤s1000，根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。
16.在一些优选的实施例中，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
，其方法为：
17.步骤s210，初始设置cad平面底图的包围盒矩形r
p
为空；
18.步骤s220，读取cad平面底图的一个实体；
19.步骤s230，计算步骤s220读取的实体的坐标，进而根据实体的左下角点坐标和右上角点坐标，构成实体的包围盒r
t
；
20.步骤s240，计算r
t
与r
p
的并集矩形ru，将r
p
设置为ru，转到s220，直至读取完所有的实体。
21.在一些优选的实施例中，在计算r
t
与r
p
的并集矩形中，两矩形求并集的方法为：
22.r＝r1∪r2＝r(min(p
l1.x
，p
l2.x
)，max(p
r1.y
，p
r2.y
))
23.其中，r表示求并集合并后的矩形，r1、r2为求并的矩形，p
li
、p
ri
分别表示求并的矩形的左下角点坐标和右上角点坐标。
24.在一些优选的实施例中，实际出图范围的比例sv，其获取方法为：
25.计算r
p
与rd长度比例k
l
：k
l
＝矩形rd的长度/矩形r
p
的长度、宽度比例kw：kw＝rd的宽度/r
p
的宽度，取k
l
,kw的最小值k＝min(k
l
,kw)，作为实际出图范围的比例sv。
26.在一些优选的实施例中，根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，其方法为：若k
p
》kd，则将实际出图范围旋转90度，旋转后矩形r
p
的长宽交换；若k
p
《＝kd则不旋转；k
p
＝矩形r
p
的宽度/矩形r
p
的长度，kd＝矩形rd的宽度/矩形rd的长度。
27.在一些优选的实施例中，根据设定的常用出图比例，对sv进行规整，其方法为：
28.获取设定的常用出图比例中的选择不大于sv的最小比例s，将sv重新设置为s。
29.在一些优选的实施例中，计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整，其方法为：
30.s510，读取路由曲线ip点数据；
31.s520，根据路由曲线ip点数据，pi，i＝(1,n)，其中n为路由曲线ip点数据的个数；
32.当i＜n时设p
prev
＝p
i-1
，若i＝1时，p
prev
＝p1；p
cornor
＝pi，p
next
＝p
i+1
；当i≥n时，跳转到s580；其中，pi表示当前点；
33.s530，若p
cornor
·
r＝＝0，则连接线段(p
prev
，p
cornor
)，并转到s520；
34.s540，若p
cornor
·
r＞0，计算向量v
prev
＝(p
prev
，p
cornor
)，v
next
＝(p
corner
，p
next
)以及v
prev
、v
next
的单位向量；计算向量v
prev
、v
next
的叉积v
axis
，并将v
axis
向量单位化；进而计算向量v
prev
、v
next
的夹角angle；
35.s550，基于p
cornor
处的平面曲率半径r，p
cornor
到圆心点c的距离为d＝r/cos(90
–
angle*0.5)，圆心点c与点p
cornor
的向量为v
center
＝v
next
.rotate(90
–
angle*0.5)，得到圆心点坐标c＝p
corner
+v
center
*d；进而计算得到弹性敷设曲线元素数据；所述弹性敷设曲线元素数据包括,切点到p
cornor
的距离t、两切点的弧长l、圆心到p
cornor
的距离减去r的值e；其中，t＝r/tan(angle)；l＝angle*r；e＝d-r；
36.s560，计算圆与边(p
prev
，p
cornor
)的切点，p
t1
＝p
cornor-v
prev
*t；计算圆与边(p
corner
，p
next
)的切点，p
t2
＝p
cornor
+v
next
*t；计算得到的弹敷曲线圆弧arc起点为p
t1
，终点为p
t2
；连接线段(p
prev
,p
t1
)圆弧arc，线段(p
cornor
,p
t2
)；pt1，pt2加入到关键点数据；
37.s570，将p
prev
＝p
t2
，令i＝i+1，跳转到s520；
38.s580，连接线段(p
t2
,p
next
)，生成路由曲线。
39.本发明的第二方面，提出了一种海洋管道总布置图自适应比例出图的系统，包括：获取模块、矩形构建模块、底图变换模块、出图比例规整模块、路由曲线规整模块、矩阵构建模块、曲线变换模块、点坐标变换模块、坐标表构建模块、绘制出图模块；
40.所述获取模块，配置为获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；
41.所述矩形构建模块，配置为遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；
42.所述底图变换模块，配置为基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形rd，分别计算矩形r
p
、rd的长宽比，得到实际出图范围对应的比例sv，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形rd根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形rd的面积；
43.所述出图比例规整模块，配置为根据设定的常用出图比例，对sv进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例；
44.所述路由曲线规整模块，配置为获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，r为p处平面曲率半径，r》＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；
45.所述矩阵构建模块，配置为根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；
46.所述曲线变换模块，配置为通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；
47.所述点坐标变换模块，配置为读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越
位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；
48.所述坐标表构建模块，配置为读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；
49.所述绘制出图模块，配置为根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。
50.本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法。
51.本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法。
52.本发明的有益效果：
53.本发明自动生成海洋管道路由总布置图的出图比例，提升了海洋管道路由总布置图绘图的质量和效率。
54.本发明先获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，遍历cad平面底图中的实体，构建cad平面底图的包围盒矩形；然后预设的出图的范围矩形与包围盒矩形的长宽比，得到打印视口的比例，进而据设定的常用出图比例，对打印视口的比例进行规整确定出图的比例。在无人工干预的情况下实现出图比例的自动确定，具有简单、准确、快速，布图合理等特点，实现了海洋管道路由走向在海洋管道路由总布置图中的合理布置，适用于在海洋管道路由总布置图的自动生成。
附图说明
55.图1是本发明一种实施例的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法的流程示意图；
56.图2是本发明一种实施例的海洋管道总布置图自适应比例出图的系统的框架示意图；
57.图3是本发明一种实施例的cad平面地图的包围盒矩形、有效绘图范围以及最终平面图范围的示意图。
具体实施方式
58.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
60.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
61.本发明的一种海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，包括以下步骤：
62.步骤s100，获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；
63.步骤s200，遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；
64.步骤s300，基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形rd，分别计算矩形r
p
、rd的长宽比，得到实际出图范围对应的比例sv，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形rd根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形rd的面积；
65.步骤s400，根据设定的常用出图比例，对sv进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例；
66.步骤s500，获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，r为p处平面曲率半径，r》＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；
67.s600，根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；
68.步骤s700，通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；
69.步骤s800，读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；
70.步骤s900，读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；
71.步骤s1000，根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。
72.为了更清晰地对本发明海洋管道总布置图自适应比例出图的方法进行说明，下面结合附图1对本发明方法一种实施例中各步骤进行展开详述。
73.步骤s100，获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；
74.在本实施中，获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数。
75.步骤s200，遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；
76.在本实施中，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
，如图3所示，具体过程如下：
77.步骤s210，初始设置cad平面底图的包围盒矩形r
p
为空；
78.步骤s220，读取cad平面底图的一个实体；
79.步骤s230，计算步骤s220读取的实体的坐标，进而根据实体的左下角点坐标和右上角点坐标，构成实体的包围盒r
t
；
80.步骤s240，计算r
t
与r
p
的并集矩形ru，将r
p
设置为ru(即ru＝r
t
∪r
p
，r
p
＝ru)，转到s220，直至读取完所有的实体。
81.其中，在计算r
t
与r
p
的并集矩形中，两矩形求并集的方法为：
82.r＝r1∪r2＝r(min(p
l1.x
，p
l2.x
)，max(p
r1.y
，p
r2.y
))(1)
83.其中，r表示求并集合并后的矩形，r1、r2为求并的矩形，p
li
,p
ri
分别表示求并的矩形的左下角点坐标和右上角点坐标。
84.步骤s300，基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形rd，分别计算矩形r
p
、rd的长宽比，得到实际出图范围对应的比例sv，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形rd根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形rd的面积；
85.在本实施中，获取海洋管道路由总布置图预设的出图的范围矩形rd(rd基于出图的图幅参数确定，即图3中的有效出图范围)，计算矩形r
p
、rd的长宽比，长宽比的计算公式为：
86.dy＝pr·
y-p
l
·yꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
87.d
x
＝pr·
x-p
l
·
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
88.s＝dy/d
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
89.其中，s表示长宽比，p
l
、pr分别表示矩形的左下角点和右上角点，(x，y)表示坐标。
90.实际出图范围的比例sv，其获取方法为：
91.计算r
p
与rd长度比例k
l
：k
l
＝矩形rd的长度/矩形r
p
的长度、宽度比例kw：kw＝rd的宽度/r
p
的宽度，取k
l
,kw的最小值k＝min(k
l
,kw)，作为实际出图范围的比例sv。
92.根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，其方法为：若k
p
》kd，则将实际出图范围旋转90度，旋转后矩形r
p
的长宽交换；若k
p
《＝kd则不旋转；k
p
＝矩形r
p
的宽度/矩形r
p
的长度，kd＝矩形rd的宽度/矩形rd的长度。
93.另外，本发明中的实际出图范围(即图3中的最终出图范围)为矩形rd根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形，即矩形rd的长和宽分别除以sv，即得到实际出图范围。
94.步骤s400，根据设定的常用出图比例，对sv进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例。
95.在本实施中，根据sv，得到与之相近的常用图纸比例，将sv设置为新的比例，最终确定布置图出图比例s。具体为：
96.建立常用出图比例检索列表，在列表中设定的常用出图比例(其中，常用出图比例为以线性结构存储的比例数据)中选择不大于sv的最小比例s，将sv重新设置为s，确定s作为最终的出图比例。根据出图比例s可以自动绘制海洋管道路由总布置图。
97.步骤s500，获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，
r为p处平面曲率半径，r》＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；
98.在本实施中，获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，r为p处平面曲率半径，r》＝0；
99.进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标。
100.然后，计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整。具体过程如下：
101.s510，读取路由曲线ip点数据；
102.s520，根据路由曲线ip点数据，pi，i＝(1,n)，其中n为路由曲线ip点数据的个数；
103.当i＜n时，设p
prev
＝p
i-1
，若i＝1时，p
prev
＝p1；p
cornor
＝pi，p
next
＝p
i+1
；当i≥n时，跳转到s580；其中，pi表示当前点；
104.s530，若p
cornor
·
r＝＝0，则连接线段(p
prev
，p
cornor
)，并转到s520；
105.s540，若p
cornor
·
r＞0，计算向量v
prev
＝(p
prev
，p
cornor
)，v
next
＝(p
corner
，p
next
)以及v
prev
、v
next
的单位向量；计算向量v
prev
、v
next
的叉积v
axis
，并将v
axis
向量单位化；进而计算向量v
prev
、v
next
的夹角angle；
106.s550，基于p
cornor
处的平面曲率半径r，p
cornor
到圆心点c的距离为d＝r/cos(90
–
angle*0.5)，圆心点c与点p
cornor
的向量为v
center
＝v
next
.rotate(90
–
angle*0.5)，得到圆心点坐标c＝p
corner
+v
center
*d(这里描述的是点+向量，是将点在向量方向上移动对应向量的距离)；进而计算得到弹性敷设曲线元素数据；所述弹性敷设曲线元素数据包括,切点到p
cornor
的距离t、两切点的弧长l、圆心到p
cornor
的距离减去r的值e；其中，t＝r/tan(angle)；l＝angle*r；e＝d-r；
107.s560,计算圆与边(p
prev
，p
cornor
)的切点，p
t1
＝p
cornor-v
prev
*t；计算圆与边(p
corner
，p
next
)的切点，p
t2
＝p
cornor
+v
next
*t；计算得到的弹敷曲线圆弧arc起点为p
t1
，终点为p
t2
；连接线段(p
prev
,p
t1
)圆弧arc，线段(p
cornor
,p
t2
)；将pt1，pt2加入到关键点数据；
108.s570，将p
prev
＝p
t2
，令i＝i+1，跳转到s520；
109.s580，连接线段(p
t2
,p
next
)，生成路由曲线。
110.s600，根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；
111.在本实施中，构建变换矩阵m的方法为：
[0112][0113]
步骤s700，通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；
[0114]
步骤s800，读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；
[0115]
在本实施中，所述交越点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的两切点弧长的交点。预构建的圆的具体构建过程参考步骤s540、s550。
[0116]
步骤s900，读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；
[0117]
在本实施中，构建关键点坐标表的方法为：
[0118]
遍历关键点和交越点pj，pj的数据为表格第j行；表格的列分别为：点号(关键点和交越点按顺序排列的序号)、pj点的意义(该点为关键点或交越点)、pj点的x坐标、y坐标、z坐标。遍历完成后，生成表格。
[0119]
步骤s1000，根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。
[0120]
在本实施中，根据获取的规整后的出图比例s，对海洋管道路由总布置图的比例进行调整，然后根据坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，分别绘制坐标变换后的路由曲线、变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，绘制后完成海洋管道路由总布置图的出图。
[0121]
本发明第二实施例的一种海洋管道总布置图自适应比例出图的系统，如图2所示，包括：获取模块100、矩形构建模块200、底图变换模块300、出图比例规整模块400、路由曲线规整模块500、矩阵构建模块600、曲线变换模块700、点坐标变换模块800、坐标表构建模块900、绘制出图模块1000；
[0122]
所述获取模块100，配置为获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；
[0123]
所述矩形构建模块200，配置为遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；
[0124]
所述底图变换模块300，配置为基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形rd，分别计算矩形r
p
、rd的长宽比，得到实际出图范围对应的比例sv，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形rd根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形rd的面积；
[0125]
所述出图比例规整模块400，配置为根据设定的常用出图比例，对sv进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例；
[0126]
所述路由曲线规整模块500，配置为获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，r为p处平面曲率半径，r》＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；
[0127]
所述矩阵构建模块600，配置为根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；
[0128]
所述曲线变换模块700，配置为通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进
行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；
[0129]
所述点坐标变换模块800，配置为读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；
[0130]
所述坐标表构建模块900，配置为读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；
[0131]
所述绘制出图模块1000，配置为根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。
[0132]
所述技术领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体的工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0133]
需要说明的是，上述实施例提供的海洋管道总布置图自适应比例出图的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
[0134]
本发明第三实施例的一种海洋管道总布置图自适应比例出图的装置，该装置包括：采集设备、中央处理设备；
[0135]
所述采集设备，包括摄像机、相机、水下作业机器人、测量仪，用于测量获取待敷设海洋管道区域的海床地面数据；
[0136]
所述中央处理设备，包括gpu，配置为基于海床地面数据构建海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图；并设定海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；
[0137]
遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形rd，分别计算矩形r
p
、rd的长宽比，得到实际出图范围对应的比例sv，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形rd根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形rd的面积；根据设定的常用出图比例，对sv进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例；
[0138]
获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，r为p处平面曲率半径，r》＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；
[0139]
根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；
[0140]
读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；
[0141]
根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。
[0142]
本发明第四实施例的一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法。
[0143]
本发明第五实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法。
[0144]
所述技术领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的海洋管道总布置图自适应比例出图的装置、电子设备、计算机可读存储介质的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实例中的对应过程，在此不再赘述。
[0145]
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0146]
术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
[0147]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，其特征在于，该方法包括：步骤s100，获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；步骤s200，遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；步骤s300，步骤s300，基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形r
d
，分别计算矩形r
p
、r
d
的长宽比，得到实际出图范围对应的比例s
v
，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形r
d
根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形r
d
的面积；步骤s400，根据设定的常用出图比例，对s
v
进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例；步骤s500，获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x，y，r)，其中x，y为p的平面坐标，r为p处平面曲率半径，r＞＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；s600，根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；步骤s700，通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；步骤s800，读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；步骤s900，读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；步骤s1000，根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。2.根据权利要求1所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，其特征在于，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
，其方法为：步骤s210，初始设置cad平面底图的包围盒矩形r
p
为空；步骤s220，读取cad平面底图的一个实体；步骤s230，计算步骤s220读取的实体的坐标，进而根据实体的左下角点坐标和右上角点坐标，构成实体的包围盒r
t
；步骤s240，计算r
t
与r
p
的并集矩形r
u
，将r
p
设置为r
u
，转到s220，直至读取完所有的实体。3.根据权利要求1所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，其特征在于，在计算r
t
与r
p
的并集矩形中，两矩形求并集的方法为：r＝r1∪r2＝r(min(p
l1.x
，p
l2.x
)，max(p
r1.y
，p
r2.y
))其中，r表示求并集合并后的矩形，r1、r2为求并的矩形，p
li
、p
ri
分别表示求并的矩形的
左下角点坐标和右上角点坐标。4.根据权利要求1所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，其特征在于，实际出图范围的比例s
v
，其获取方法为：计算r
p
与r
d
长度比例k
l
∶k
l
＝矩形r
d
的长度/矩形r
p
的长度、宽度比例k
w
∶k
w
＝r
d
的宽度/r
p
的宽度，取k
l
，k
w
的最小值k＝min(k
l
，k
w
)，作为实际出图范围的比例s
v
。5.根据权利要求1所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，其特征在于，根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，其方法为：若k
p
＞k
d
，则将实际出图范围旋转90度，旋转后矩形r
p
的长宽交换；若k
p
＜＝k
d
则不旋转；k
p
＝矩形r
p
的宽度/矩形r
p
的长度，k
d
＝矩形r
d
的宽度/矩形r
d
的长度。6.根据权利要求1所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，其特征在于，根据设定的常用出图比例，对s
v
进行规整，其方法为：获取设定的常用出图比例中的选择不大于s
v
的最小比例s，将s
v
重新设置为s。7.根据权利要求1所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法，其特征在于，计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整，其方法为：s510，读取路由曲线ip点数据；s520，根据路由曲线ip点数据，p
i
，i＝(1，n)，其中n为路由曲线ip点数据的个数；当i＜n时，设p
prev
＝p
i-1
，若i＝1时，p
prev
＝p1；p
cornor
＝p
i
，p
next
＝p
i+1
；当i≥n时，跳转到s580；其中，p
i
表示当前点；s540，若p
cornor
·
r＞0，计算向量v
prev
＝(p
prev
，p
cornor
)，v
next
＝(p
corner
，p
next
)以及v
prev
、v
next
的单位向量；计算向量v
prev
、v
next
的叉积v
axis
，并将v
axis
向量单位化；进而计算向量v
prev
、v
next
的夹角angle；s550，基于p
cornor
处的平面曲率半径r，p
cornor
到圆心点c的距离为d＝r/cos(90-angle*0.5)，圆心点c与点p
cornor
的向量为v
center
＝v
next
.rotate(90-angle*0.5)，得到圆心点坐标c＝p
corner
+v
center
*d；进而计算得到弹性敷设曲线元素数据；所述弹性敷设曲线元素数据包括，切点到p
cornor
的距离t、两切点的弧长l、圆心到p
cornor
的距离减去r的值e；其中，t＝r/tan(angle)；l＝angle*r；e＝d-r；s560，计算圆与边(p
prev
，p
cornor
)的切点，p
t1
＝p
cornor-v
prev
*t；计算圆与边(p
corner
，p
next
)的切点，p
t2
＝p
cornor
+v
next
*t；计算得到的弹敷曲线圆弧arc起点为p
t1
，终点为p
t2
；连接线段(p
prev
，p
t1
)圆弧arc，线段(p
cornor
，p
t2
)；pt1，pt2加入到关键点数据；s570，将p
prev
＝p
t2
，令i＝i+1，跳转到s520；s580，连接线段(p
t2
，p
next
)，生成路由曲线。8.一种海洋管道总布置图自适应比例出图的系统，其特征在于，该系统包括：获取模块、矩形构建模块、底图变换模块、出图比例规整模块、路由曲线规整模块、矩阵构建模块、曲线变换模块、点坐标变换模块、坐标表构建模块、绘制出图模块；所述获取模块，配置为获取海洋管道路由总布置图绘制所需的cad平面底图，以及海洋管道路由总布置图出图的图幅参数；所述出图的图幅参数包括出图的高度和宽度及图幅中有效的图形范围；所述矩形构建模块，配置为遍历cad平面底图中的实体，根据实体在cad平面底图的坐标，构建cad平面底图的包围盒矩形r
p
；
所述底图变换模块，配置为基于获取的海洋管道路由总布置图预设的出图范围矩形r
d
，分别计算矩形r
p
、r
d
的长宽比，得到实际出图范围对应的比例s
v
，并根据两者长宽比的关系，对实际出图范围进行旋转，进而将cad平面底图变换到实际出图范围中；所述实际出图范围为矩形r
d
根据矩形r
p
长宽比调整后的矩形；所述实际出图范围小于等于矩形r
d
的面积；所述出图比例规整模块，配置为根据设定的常用出图比例，对s
v
进行规整，将规整后的出图比例s作为最终确定的海洋管道路由总布置图的出图比例；所述路由曲线规整模块，配置为获取海洋管道路由的路由曲线ip点数据，生成路由曲线，进而得到路由曲线的关键点坐标和kp分界点坐标；计算路由曲线上各点处对应的弹性敷设数据，并对路由曲线进行规整；所述路由曲线ip点数据为一个三元组p(x,y,r)，其中x，y为p的平面坐标，r为p处平面曲率半径，r>＝0；所述关键点坐标为路由曲线中转折点对应的坐标；所述kp分界点坐标为横坐标以n千米为间隔的点对应的路由曲线上的坐标；所述矩阵构建模块，配置为根据比例s和实际出图范围旋转时的旋转角度a，构建变换矩阵m；所述曲线变换模块，配置为通过所述变换矩阵m将规整后的路由曲线上的点进行坐标变换，作为坐标变换后的路由曲线；所述点坐标变换模块，配置为读取坐标变化后的路由曲线上的交越点坐标和kp分界点坐标，使用变换矩阵m，对交越点坐标和kp分界点坐标进行坐标变换，确定变换后交越位置和路由曲线上的kp分界点号；所述交越点为两切点弧长的交点；所述两切点为路由曲线上前后三个平面曲率半径大于0的路由曲线ip点数据对应的线段与预构建的圆的切点；所述坐标表构建模块，配置为读取路由关键点坐标和交越点坐标，构建关键点坐标表；所述绘制出图模块，配置为根据获取的规整后的出图比例s、坐标变换后的路由曲线、坐标变换后的交越位置和路由曲线上的kp分界点号以及关键点坐标表，完成海洋管道路由总布置图的绘制、出图。9.一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求1-7任一项所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求1-7任一项所述的海洋管道总布置图自适应比例出图的方法。

技术总结
本发明属于海洋管道结构设计领域，具体涉及一种海洋管道总布置图自适应比例出图的方法、系统、装置，旨在解决现有海洋管道路由总布置图依靠人工进行比例的调整与绘制，导致绘图效率、质量较低的问题。本发明方法包括：获取CAD平面底图；构建CAD平面底图的包围盒矩形；得到实际出图范围的比例S


技术研发人员：周晓东 金辉 路顺 梁凯 冯浩 董骏灿 于润泽 杨东 李屺楠 张书海
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司 中国石油天然气管道工程有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/7/13