CN109598073A - 一种土石方测量方法、系统、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种土石方测量方法、系统、装置及计算机可读存储介质，包括：利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量测量区域的地形数据，生成场区参数；对场区参数进行预处理，生成建模参数；利用建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型；利用土石方网格数据和地表模型，生成测量区域内的土石方工作量；本申请利用预先设置好的全站型扫描仪，测量测量区域的地形数据，生成更为精准的场区参数，得到更为精准的土石方网格数据和地表模型后，最后得到测量区域内的土石方工作量，通过确保最初的场区参数的准确度，得到精准的测量区域内的土石方工作量，同时，利用全站型扫描仪进行测量，提升了测量效率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种土石方测量方法、系统、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
高精度三维扫描测量技术在测绘领域有着广泛的应用。激光扫描技术与惯性导航系统(INS)、全球定位系统(GPS)、电荷耦合(CCD)等技术相结合，在大范围数字高程模型(DTM)的高精度实时获取、城市三维模型重建、局部区域的地理信息获取等方面表现出强劲的优势,成为摄影测量与遥感技术的一个重要补充。
现有技术中，土石方工程一般采用20m×20m方格网测量方法测量，这种测量方法在地形变化不大的平原地区比较适用，但对于地形地貌变化较大的山地丘陵地区，20m×20m方格网测量精度下降较大。
为此，需要一种高精度的土石方测量方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种土石方测量方法、系统、装置及计算机可读存储介质，提高土石方测量精度。其具体方案如下：
一种土石方测量方法，包括：
利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量所述测量区域的地形数据，生成场区参数；
对所述场区参数进行预处理，生成建模参数；
利用所述建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型；
利用所述土石方网格数据和所述地表模型，生成所述测量区域内的土石方工作量。
可选的，所述利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪之前，还包括：
利用预先制定的施工图纸，生成测量区域。
可选的，所述测量场区地形数据，得到场区参数的过程，包括：
获取所述测量区域的环境参数；
利用所述环境参数对全站型扫描仪的初始测量基准值进行校准，得到当前测量基准值；
利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量所述测量区域的地形数据，生成所述场区参数。
可选的，所述利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量场区地形数据，生成场区参数的过程，包括：
当所述测量区域满足预设的场地条件后，设定全站型扫描仪单测站点在测量距离为80米处的相邻两测量点的点间距小于等于6cm，多站重叠区域的相邻两测量点的点间距小于10cm；
利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量所述测量区域的地形数据，生成所述场区参数。
可选的，对所述场区参数进行预处理，生成建模参数的过程，包括：
对所述场区参数剔除噪声、转换数据格式，生成完整地形点云，得到所述建模参数。
可选的，所述利用所述建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型的过程，包括：
对所述建模参数进行，点云分类、地面提取，进行点云精细处理，得到细化建模参数；
利用所述细化建模参数，逆向建模，生成所述土石方网格数据和所述地表模型。
可选的，全站型扫描仪的站位的确定过程，包括：
在所述测量区域设置初始施工控制网；
利用网络RTK方法对所述初始施工控制网进行修正，生成所述施工控制网；
利用所述施工控制网和GPS流动站，生成全站型扫描仪的站位。
本发明还公开了一种土石方测量系统，包括：
地形测量模块，用于利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量所述测量区域的地形数据，生成场区参数；
预处理模块，用于对所述场区参数进行预处理，生成建模参数；
模型生成模块，用于利用所述建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型；
土石方计算模块，用于利用所述土石方网格数据和所述地表模型，生成所述测量区域内的土石方工作量。
本发明还公开了一种土石方测量装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如前述的土石方测量方法。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的土石方测量方法的步骤。
本发明中，土石方测量方法，包括：利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量测量区域的地形数据，生成场区参数；对场区参数进行预处理，生成建模参数；利用建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型；利用土石方网格数据和地表模型，生成测量区域内的土石方工作量。
本发明利用预先设置好的全站型扫描仪，测量测量区域的地形数据，生成更为精准的场区参数，再场区参数进行预处理，生成建模参数，以便于利用建模参数生成土石方网格数据和地表模型，生成精准的土石方网格数据和地表模型后，利用土石方网格数据和地表模型，可以得到测量区域内的土石方工作量，通过确保最初的场区参数的准确度，最终得到精准的测量区域内的土石方工作量，同时，利用全站型扫描仪进行测量，无需大量人工测量，提升了测量效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种土石方测量方法流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一种土石方测量系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种土石方测量方法，参见图1所示，该方法包括：
S11：利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量测量区域的地形数据，生成场区参数。
具体的，通过利用预先制定的施工图纸，可以得到测量区域，并准备相应的测量方案，在实际测量前，测量区域内可能存在杂物干扰测量，因此，在测量与布置测量仪器前，需要对测量区域内的杂物进行去除，例如，清除测量区域内的树木、杂草及其它障碍物；清除完成后，则可以利用布置施工控制网，从中确定出全站型扫描仪的站位，再利用全站型扫描仪测量测量区域的地形数据，生成更为精准的场区参数。
可以理解的是，全站型扫描仪在测量区域内可以安置多个，且之间的测量区域可以重叠，其中，全站型扫描仪可以采用激光测量的方式进行三维测量；场区参数为全部全站型扫描仪的地形数据的汇总；同时，通过设置全站型扫描仪，利用了三维扫描检测技术，加快了测量速度，提高了整个测量的效率。
S12：对场区参数进行预处理，生成建模参数。
具体的，场区参数为全站型扫描仪得到的各个测量点的坐标，该厂区参数为全站型扫描仪得到的原始参数，其中，场区参数相对于建模参数存在数据格式、误差或噪声等问题，因此，通过对场区参数进行预处理，去除无用信息，对数据进行整合，以得到建模参数。
S13：利用建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型。
具体的，利用建模参数，进行逆向生成数学模型，得到土石方网格数据和地表模型。
其中，土石方网格数据对应施工图纸上的设计地形，是填挖的标准，生成土石方网格数据所需的施工图纸的数据，可以预先存贮在本地，以供生成土石方网格数据时使用；地表模型对应测量区域现状的地形；土石方网格数据和地表模型通过扫描的海量精密三维点云数据，逆向建模生成；三维点云数据点间距或密度为厘米级，实现高精度建模。
S14：利用土石方网格数据和地表模型，生成测量区域内的土石方工作量。
具体的，通过土石方体积计算方法，利用土石方网格数据和地表模型中的三维点云数据，通过扫描海量的三维点云数据生成三角网，计算土石方量，替代了传统的离散点拟合计算的方式，便可生成计算结果更加准确的测量区域内的土石方工作量，即施工区域内的土石方工作量。
可以理解的是，通过利用全站型扫描仪测量的更为精准的场区参数，生成土石方网格数据和地表模型，再利用土石方网格数据和地表模型，能够得到测量区域内更为精准的土石方工作量，提高了土石方工作量的计算精准度。
可见，本发明实施例利用预先设置好的全站型扫描仪，测量测量区域的地形数据，生成更为精准的场区参数，再场区参数进行预处理，生成建模参数，以便于利用建模参数生成土石方网格数据和地表模型，生成精准的土石方网格数据和地表模型后，利用土石方网格数据和地表模型，可以得到测量区域内的土石方工作量，通过确保最初的场区参数的准确度，最终得到精准的测量区域内的土石方工作量，同时，利用全站型扫描仪进行测量，无需大量人工测量，提升了测量效率。
本发明实施例公开了一种具体的土石方测量方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：
其中，全站型扫描仪的站位在实际中的确定过程，可以具体包括S111至S113；其中，
S111：在测量区域设置初始施工控制网。
具体的，在测量区域内首先布置初始施工控制网，根据测量区域内具体地形情况和施工要求等信息，设置相应的初始施工控制网。
S112：利用网络RTK方法对初始施工控制网进行修正，生成施工控制网。
具体的，根据土方精度要求，可采用网络RTK方法(Network RTK)在测量区域内，设置内3个以上控制点，并利用个控制点进行工地校正，得到对初始施工控制网修正后的施工控制网。
S113：利用施工控制网和GPS流动站，生成全站型扫描仪的站位。
具体的，利用GPS流动站测量的参数配合施工控制网确定全站型扫描仪的设站位置及后视定向点位坐标，得到全站型扫描仪的站位。
具体的，上述S11中测量场区地形数据，得到场区参数的过程，可以具体包括S114至S116；其中，
S114：获取测量区域的环境参数。
具体的，由于全站型扫描仪采用激光测量，大气将对激光产生一定的折光，造成一定的偏差，为此，需要获取环境参数中的诸如温度、气压、大气折光等参数，以便于后续的误差修正。
其中，环境参数可以利用相应的检测仪器采集环境参数，采集到环境参数后，相应的检测仪器可以直接将环境参数传输至全站型扫描仪。
S115：利用环境参数对全站型扫描仪的初始测量基准值进行校准，得到当前测量基准值。
具体的，全站型扫描仪在接收到环境参数后，利用环境参数对初始测量基准值进行校准，其中，测量基准值用于对全站型扫描仪测量出的地形数据进行校准，因此，利用环境参数对初始测量基准值进行校准，能够确保后续测量得到的地形数据准确。
S116：利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量测量区域的地形数据，生成场区参数。
具体的，利用全站型扫描仪配合校正后的当前测量基准值，可以得到准确的测量区域的地形数据，再利用地形数据得到更为准确的场区参数。
在实际应用的一种场景中，上述S11中利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量场区地形数据，生成场区参数的过程，可以具体包括S117和S118；其中，
S117：当测量区域满足预设的场地条件后，设定全站型扫描仪单测站点在测量距离为80米处的相邻两测量点的点间距小于等于6cm，多站重叠区域的相邻两测量点的点间距小于10cm。
具体的，当地性过于起伏，超过预设的场地条件后，例如，地势落差超过10m，平坦地带小于30m2，则可以判定为当前测量区域为复杂地形，为保证复杂地形的测量精准度，可以设定全站型扫描仪单测站点在测量距离为80米处的相邻两测量点的点间距小于等于6cm，多站重叠区域的相邻两测量点的点间距小于10cm，以确保测量精度。
S118：利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量测量区域的地形数据，生成场区参数。
进一步的，上述S12对场区参数进行预处理，生成建模参数的过程，可以具体为对场区参数剔除噪声、转换数据格式，生成完整地形点云，得到建模参数；可以利用TrimbleBusiness Center软件的点云模块对场区参数剔除噪声进行预处理、转换数据格式等操作，生成完整地形点云。
具体的，上述S13利用建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型的过程，可以具体包括S131和S132；其中，
S131：对建模参数进行，点云分类、地面提取，进行点云精细处理，得到细化建模参数。
具体的，可以利用Trimble RealWorks软件进行点云分类、地面提取等功能，进行点云精细处理，得到细化建模参数。
S132：利用细化建模参数，逆向建模，生成土石方网格数据和地表模型。
相应的，本发明实施例还公开了一种土石方测量系统，参见图2所示，该系统包括：
地形测量模块1，用于利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量测量区域的地形数据，生成场区参数；
预处理模块2，用于对场区参数进行预处理，生成建模参数；
模型生成模块3，用于利用建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型；
土石方计算模块4，用于利用土石方网格数据和地表模型，生成测量区域内的土石方工作量。
具体的，还可以包括测量区域生成模块；其中，
测量区域生成模块，用于利用预先制定的施工图纸，生成测量区域。
具体的，上述地形测量模块1，可以包括参数获取单元、校准单元和测量单元；其中，
参数获取单元，用于获取测量区域的环境参数；
校准单元，用于利用环境参数对全站型扫描仪的初始测量基准值进行校准，得到当前测量基准值；
测量单元，用于利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量测量区域的地形数据，生成场区参数。
具体的，上述测量单元，可以具体包括间距设定子单元和测量子单元；其中，
间距设定子单元，用于当测量区域满足预设的场地条件后，设定全站型扫描仪单测站点在测量距离为80米处的相邻两测量点的点间距小于等于6cm，多站重叠区域的相邻两测量点的点间距小于10cm；
测量子单元，用于利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量测量区域的地形数据，生成场区参数。
具体的，预处理模块2，可以具体用于对场区参数剔除噪声、转换数据格式，生成完整地形点云，得到建模参数。
具体的，模型生成模块3，可以具体包括参数细化单元和建模单元；其中，参数细化单元，用于对建模参数进行，点云分类、地面提取，进行点云精细处理，得到细化建模参数；
建模单元，用于利用细化建模参数，逆向建模，生成土石方网格数据和地表模型。
具体的，地形测量模块1，可以具体包括控制网布置单元、控制网生成单元和站位生成单元；其中，
控制网布置单元，用于在测量区域设置初始施工控制网；
控制网生成单元，用于利用网络RTK方法对初始施工控制网进行修正，生成施工控制网；
站位生成单元，用于利用施工控制网和GPS流动站，生成全站型扫描仪的站位。
此外，本发明实施例还公开了一种土石方测量装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序以实现如前述的土石方测量方法。
另外，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述的土石方测量方法的步骤。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明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。专业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。
以上对本发明所提供的一种土石方测量方法、系统、装置及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种土石方测量方法，其特征在于，包括：
利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量所述测量区域的地形数据，生成场区参数；
对所述场区参数进行预处理，生成建模参数；
利用所述建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型；
利用所述土石方网格数据和所述地表模型，生成所述测量区域内的土石方工作量。
2.根据权利要求1所述的土石方测量方法，其特征在于，所述利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪之前，还包括：
利用预先制定的施工图纸，生成测量区域。
3.根据权利要求1所述的土石方测量方法，其特征在于，所述测量场区地形数据，得到场区参数的过程，包括：
获取所述测量区域的环境参数；
利用所述环境参数对全站型扫描仪的初始测量基准值进行校准，得到当前测量基准值；
利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量所述测量区域的地形数据，生成所述场区参数。
4.根据权利要求3所述的土石方测量方法，其特征在于，所述利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量场区地形数据，生成场区参数的过程，包括：
当所述测量区域满足预设的场地条件后，设定全站型扫描仪单测站点在测量距离为80米处的相邻两测量点的点间距小于等于6cm，多站重叠区域的相邻两测量点的点间距小于10cm；
利用全站型扫描仪和当前测量基准值，测量所述测量区域的地形数据，生成所述场区参数。
5.根据权利要求1所述的土石方测量方法，其特征在于，对所述场区参数进行预处理，生成建模参数的过程，包括：
对所述场区参数剔除噪声、转换数据格式，生成完整地形点云，得到所述建模参数。
6.根据权利要求1所述的土石方测量方法，其特征在于，所述利用所述建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型的过程，包括：
对所述建模参数进行，点云分类、地面提取，进行点云精细处理，得到细化建模参数；
利用所述细化建模参数，逆向建模，生成所述土石方网格数据和所述地表模型。
7.根据权利要求1至6任一项所述的土石方测量方法，其特征在于，全站型扫描仪的站位的确定过程，包括：
在所述测量区域设置初始施工控制网；
利用网络RTK方法对所述初始施工控制网进行修正，生成所述施工控制网；
利用所述施工控制网和GPS流动站，生成全站型扫描仪的站位。
8.一种土石方测量系统，其特征在于，包括：
地形测量模块，用于利用预先在测量区域通过施工控制网确定站位的全站型扫描仪，测量所述测量区域的地形数据，生成场区参数；
预处理模块，用于对所述场区参数进行预处理，生成建模参数；
模型生成模块，用于利用所述建模参数进行建模，生成土石方网格数据和地表模型；
土石方计算模块，用于利用所述土石方网格数据和所述地表模型，生成所述测量区域内的土石方工作量。
9.一种土石方测量装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至7任一项所述的土石方测量方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的土石方测量方法的步骤。
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| CN106767710A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 上海华测导航技术股份有限公司 | 一种道路工程土方量测量方法及系统 |
| CN108053472A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-18 | 苏州科技大学 | 一种基于三维模型组景的假山设计方法 |
| EP3382335A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-03 | Pliant Holding B.V. | Measuring attitude of constructions |
-
2018
- 2018-12-07 CN CN201811494874.1A patent/CN109598073A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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| CN112907649A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 天津视通智能科技有限公司 | 管沟土石方量的测量方法、装置、设备和存储介质 |
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