CN109458973A - 一种基于无人机的基坑监控系统及方法 - Google Patents

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唐俊
姚松柏
翟昌骏
李亮科
李利
郭乐
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    • G01B21/32—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring the deformation in a solid
    • G—PHYSICS
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    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points

Abstract

本发明涉及工程建造技术领域，具体来说是一种基于无人机的基坑监控系统及方法，包括如下步骤：通过无人机采集基坑临时支护三维坐标数据，通过存储器存储无人机所采集的基坑临时支护三维坐标数据，通过处理器建立基坑临时支护的三维实景模型、计算基坑临时支护的变形情况、并根据基坑临时支护的变形情况形成三维实景模型色差图。本发明同现有技术相比，其优点在于：结合无人机及BIM技术，建立三维实景模型及三维实景模型色差图，通过对基坑边缘面的监控，增大了监控的范围，提高了基坑的安全性，并且通过三维实景模型色差图对监控结果予以显示，结果观察更为直观。

Description

一种基于无人机的基坑监控系统及方法
技术领域
本发明涉及工程建造技术领域，具体来说是一种基于无人机的基坑监控系统及方法。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。
本领域传统的基坑监测方法是通过控制点的安全性的方法来保证基坑的安全，控制点不一定恰巧在变形最大点位上，有一定的局限性。因此需要结合BIM技术，设计一种基于无人机的基坑监控系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种基于无人机的基坑监控系统及方法，对基坑边缘面的变化进行监控，增大了监控的范围，提高了基坑的安全性。
为了实现上述目的，设计一种基于无人机的基坑监控方法，包括如下步骤：通过无人机采集基坑临时支护三维坐标数据，通过存储器存储无人机所采集的基坑临时支护三维坐标数据，通过处理器建立基坑临时支护的三维实景模型、计算基坑临时支护的变形情况、并根据基坑临时支护的变形情况形成三维实景模型色差图。
本发明方法还具有如下优选的步骤：
步骤a1. 通过无人机采集基坑临时支护三维坐标数据，并由处理器根据临时支护三维坐标数据建立基坑临时支护的首次三维实景模型，以作为原始值模型。
步骤a2.对原始值模型进行分区处理并编号，以将原始值模型划分为若干区域。
步骤a3.根据设定的频率，定期通过无人机采集基坑临时支护三维坐标数据，并由处理器根据临时支护三维坐标数据建立基坑临时支护的三维实景模型，以作为实测值模型。
步骤b.通过处理器将原始值模型与实测值模型做差，以求出各区域的变形距离，并根据各区域的变形距离所处的设定值范围，形成三维实景模型色差图。
若某一区域的变形距离超过规定值，则在实测值模型中将该区域显示为报警色；若某一区域的变形距离未超过规定值，则在实测值模型中将该区域显示为非报警色，从而形成所述的三维实景模型色差图。
本发明还设计一种用于所述的基于无人机的基坑监控方法的系统，所述的系统包括：用于集基坑临时支护三维坐标数据的无人机， 用于存储无人机所采集的基坑临时支护三维坐标数据的存储器，及用于建立基坑临时支护的三维实景模型、计算基坑临时支护的变形情况、并根据基坑临时支护的变形情况形成三维实景模型色差图的处理器。
本发明同现有技术相比，其优点在于：结合无人机及BIM技术，建立三维实景模型及三维实景模型色差图，通过对基坑边缘面的监控，增大了监控的范围，提高了基坑的安全性，并且通过三维实景模型色差图对监控结果予以显示，结果观察更为直观。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明，这种装置及方法的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施方式中，采用无人机倾斜摄影技术，快速采集基坑支护的实景三维影像，针对不同时间段生成实测值模型与第一时间生成的原始值模型进行做差，根据划分区域片段，根据色差分析算法，生成分区片段报警值，大体步骤如下：
步骤1: 基于无人机的倾斜摄影技术，建立临时基坑支护的真三维实景模型。经过模型处理后只保留临时支护模型，以第一次生成的实景模型作为原始值模型。即通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜的若干不同角度采集影像，获取地面基坑更为完整准确的信息，采集到含有一定重叠率的图片。将采集图片利用影像数据处理软件对数据处理生成三维片体模型，生成的只是根据表面图像形成的表皮面片体模型，不是实体模型，将片体模型导入到revit软件中。需要注意的是，应保存第一次拍摄模型作为原始模型，即默认是基坑还未发生变化的状态，或者也能采用revit直接根据设计参数创建原始模型。
步骤2:对原始值模型进行分区处理，并进行编号。
步骤3: 根据测量频率定期处理生成实景模型，即实测值模型。对模型的处理要求同步骤1。
步骤4:根据监测要求建立色差分析算法：当模型超过规定值之后报警显示报警色，如红色，在允许范围之内灰显。由于面文件数值点较多，掺杂颜色会分散注意力，为弱化报警色，故对于允许范围之内的面模型设置为灰色。
步骤5: 将原始值模型导入系统，命名为原始值模型，将实测值模型导入系统，命名为实测值模型。通过模型做差，求出变形距离，变形距离根据色差分析算法，形成色差图。做差是指将原始值模型及第n次采集得到的实测值模型共同导入至revit软件中，利用Dynamo编辑函数关系对两次模型进行做差，间距超过一定数值进行特殊色显示并标注变化数据。
步骤6: 根据分区编号输出分析成果。

Claims (5)

1.一种基于无人机的基坑监控方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
通过无人机采集基坑临时支护三维坐标数据，
通过存储器存储无人机所采集的基坑临时支护三维坐标数据，
通过处理器建立基坑临时支护的三维实景模型、计算基坑临时支护的变形情况、并根据基坑临时支护的变形情况形成三维实景模型色差图。
2.如权利要求1所述的一种基于无人机的基坑监控方法，其特征在于所述的方法具体包括如下步骤：
步骤a1. 通过无人机采集基坑临时支护三维坐标数据，并由处理器根据临时支护三维坐标数据建立基坑临时支护的首次三维实景模型，以作为原始值模型；
步骤a2.对原始值模型进行分区处理并编号，以将原始值模型划分为若干区域；
步骤a3.根据设定的频率，定期通过无人机采集基坑临时支护三维坐标数据，并由处理器根据临时支护三维坐标数据建立基坑临时支护的三维实景模型，以作为实测值模型。
3.如权利要求2所述的一种基于无人机的基坑监控方法，其特征在于所述的方法具体包括如下步骤：
步骤b.通过处理器将原始值模型与实测值模型做差，以求出各区域的变形距离，并根据各区域的变形距离所处的设定值范围，形成三维实景模型色差图。
4.如权利要求3所述的一种基于无人机的基坑监控方法，其特征在于若某一区域的变形距离超过规定值，则在实测值模型中将该区域显示为报警色；若某一区域的变形距离未超过规定值，则在实测值模型中将该区域显示为非报警色，从而形成所述的三维实景模型色差图。
5.一种用于如权利要求1所述的基于无人机的基坑监控方法的系统，其特征在于所述的系统包括：
用于集基坑临时支护三维坐标数据的无人机，
用于存储无人机所采集的基坑临时支护三维坐标数据的存储器，
及用于建立基坑临时支护的三维实景模型、计算基坑临时支护的变形情况、并根据基坑临时支护的变形情况形成三维实景模型色差图的处理器。
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