自动化管道：从无人机勘测点云到可建造的桥梁施工图。
无人机影像
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▼ [ODM / 合成数据]
LAS 点云
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▼ bridge_pipeline.py ← 增强: 地形剖面, 植被过滤, 拱桥检测, 多跨支持
bridge_params.json
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▼ bridge_designer.py ← **新**: 工程结构设计 (AASHTO / JTG)
detailed_design.json ← 配筋设计, 材料清单, 荷载分析
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├──► freecad_bridge.py ← 增强: I型梁, 拱桥, 盖梁, 支座, 栏杆
│ bridge.FCStd + .step + .stl
│
└──► bridge_drawing.py ← **新**: 专业施工图
drawings/
├── GA_drawing.svg 总体布置图
├── Superstructure_drawing.svg 主梁+桥面板构造图
├── Substructure_drawing.svg 桥墩+桥台构造图
└── BOM_table.svg 材料清单+规格表
# 1. 一键生成演示（合成数据 → 结构设计 → 3D模型 → 施工图）
./run_bridge_skill.sh --generate-synthetic
# 2. 真实感UAV仿真数据
./run_bridge_skill.sh --generate-synthetic --realistic
# 3. 拱桥
./run_bridge_skill.sh --generate-synthetic --bridge-type arch --span 40 --width 10
# 4. 查看输出
ls bridge_output/
ls bridge_output/drawings/# 完整管道
./run_bridge_skill.sh /path/to/uav_survey.las ./my_bridge_output
# 指定设计规范
./run_bridge_skill.sh survey.las ./output --design-code CHN --live-load CL1
# 含结构分析
./run_bridge_skill.sh survey.las ./output --analyzegenerate_synthetic_data.py— 简单合成点云 (简支梁桥)generate_realistic_data.py— 真实感仿真 (UAV飞行线, 植被, 水体, 遮挡)
bridge_pipeline.py — 从点云提取桥梁结构参数
- 体素降采样 + 植被分类过滤
- 多平面RANSAC (地面/桥面/其他)
- 桥面密度滤波 (DBSCAN去伪影)
- DBSCAN聚类 → 桥墩/桥台识别
- PCA主轴线 + 拱桥曲率检测
- NEW: 地形剖面提取 (沿桥轴40点采样)
- NEW: LAS分类标签植被预过滤
- NEW: 抛物线拱桥形状检测
- NEW: 多跨连续梁跨段计算
bridge_designer.py — AASHTO LRFD / JTG D60 结构设计引擎
- 梁截面选型 (T型梁/I型梁/箱梁) → 按跨径自动选择
- 荷载计算 (恒载+铺装+栏杆+活载 HL-93/CL-1)
- 结构分析 (弯矩/剪力/挠度)
- 配筋设计 (受弯主筋+受剪箍筋)
- 桥墩设计 (柱+盖梁+支座选型+基础)
- 材料清单 (混凝土方量+钢筋重量+模板面积+支座数量)
freecad_bridge.py — FreeCAD 精细参数化建模
- I型梁: 工字截面拉伸 (上翼缘+腹板+下翼缘)
- 桥面板: 独立桥面板 + 路缘石
- 桥墩: 矩形柱 + T型盖梁 + 支座垫石
- 栏杆: 立柱 + 顶部扶手
- 拱桥: 抛物线拱肋 + 立柱(拱上建筑)
- 桥台: 台身 + 背墙 + 支座平台
- 多格式导出: FCStd + STEP + STL
bridge_drawing.py — 工程级SVG图纸生成 (独立模块, 不需要FreeCAD)
- 图框+标题栏 (项目名, 图号, 比例, 日期, 版次)
- 尺寸标注 (箭头+文字)
- 材料填充图案 (混凝土点, 钢筋斜线, 沥青黑色)
- 4张图纸:
- 总体布置图: 平面+立面+横断面, 三视图完整标注
- 主梁构造图: 工字钢截面, 配筋图, 钢筋表
- 下部结构图: 桥墩立面+断面, 桥台详图
- 材料清单: 混凝土表+钢筋表+其他材料+规格说明
{
"bridge_type": "beam",
"design_code": "AASHTO LRFD HL-93",
"superstructure": {
"girder_type": "I-beam",
"num_girders": 3,
"girder_depth": 1.67,
"girder_spacing": 2.69,
"deck_thickness": 0.225,
"wearing_surface": 0.075
},
"reinforcement": {
"girder": {"main_bars": "10-Φ36", "stirrups": "Φ16@100"},
"deck": {"top_transverse": "Φ16@150", "bottom_transverse": "Φ16@150"}
},
"quantities": {
"concrete_m3": {"deck_slab": 54.6, "girders": 48.5, "piers": 47.4},
"rebar_kg": {"Φ36": 7737, "Φ16": 25274, "Φ12": 7368},
"total_concrete_m3": 225.9,
"total_rebar_kg": 42202
},
"analysis": {
"Mu_per_girder_kNm": 23084,
"max_deflection_mm": 8.3,
"deflection_ok": true
}
}| 参数 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|
--generate-synthetic |
— | 生成合成点云 |
--realistic |
— | 真实感UAV仿真 |
--span N |
30 | 桥跨(m) |
--width N |
8 | 桥面宽度(m) |
--pier-height N |
5 | 桥墩高度(m) |
--bridge-type TYPE |
auto | beam / arch / auto |
--design-code CODE |
AASHTO | AASHTO / CHN |
--live-load MODEL |
HL93 | HL93 / CL1 |
--voxel-size N |
0.1 | 降采样分辨率(m) |
--ransac-threshold N |
0.15 | RANSAC距离阈值(m) |
--dbscan-eps N |
0.5 | 聚类半径(m) |
--no-class-filter |
— | 禁用植被分类过滤 |
--analyze |
false | 启用结构分析 |
conda create -n bridge_skill python=3.10 -y
conda install -n bridge_skill -c conda-forge \
open3d opencv shapely laspy rasterio \
numpy scipy matplotlib freecad=0.21.2 -y~/bridge_skill/
├── run_bridge_skill.sh # 主入口脚本 (v0.3)
├── generate_synthetic_data.py # 简单合成点云
├── generate_realistic_data.py # 真实感仿真点云
├── bridge_pipeline.py # 点云处理 & 结构提取 (增强)
├── bridge_designer.py # 工程结构设计引擎 (NEW)
├── freecad_bridge.py # FreeCAD 精细建模 (增强)
├── bridge_drawing.py # 专业施工图生成 (NEW)
└── README.md # 本文档
- bridge_designer.py: AASHTO LRFD/JTG D60结构设计引擎
- 梁截面选型 (T-beam/I-beam/Box Girder)
- 完整荷载计算 (恒载+活载+冲击系数)
- 配筋设计 (受弯+受剪+分布筋)
- 材料清单 (混凝土+钢筋+模板+支座)
- 拱桥设计 (抛物线拱肋+立柱)
- bridge_drawing.py: 专业施工图生成器
- 4张工程图纸 (GA/主梁/下部/BOM)
- 标准图框+标题栏
- 尺寸标注+材料填充+钢筋表
- bridge_pipeline.py:
- 地形剖面提取 (40点沿桥轴)
- LAS分类标签植被预过滤
- 抛物线拱桥形状检测
- 多跨连续梁跨段计算
- freecad_bridge.py:
- I型梁工字截面 (翼缘+腹板)
- 桥墩盖梁+支座垫石
- 桥梁栏杆 (立柱+扶手)
- 拱桥抛物线拱肋+拱上立柱
- 详细设计JSON格式支持
- 材料颜色 (混凝土灰/钢筋红/沥青黑)
MIT