CN110485400A - 一种基于倾斜摄影和bim的路基土方填挖平衡的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，该方法包括以下步骤：建立路桥的建筑信息模型(BIM)；土质采样，并进行试验检测，得出相关参数；在填挖前对测量区域范围进行三维实景模型(DEM)的建模，并进行数据处理；结合建筑信息模型(BIM)，利用填挖方测算软件系统，设置相关参数并由系统自动测算填挖方量；在填挖后，对测量区域范围进行进行三维实景模型(DEM)的建模，并进行数据处理；结合挖填前的三维实景模型(DEM)和挖填后的三维实景模型(DEM)，利用填挖方测算软件系统自动计算填挖方量；本发明可更加准确的进行实际土方填挖平衡的测量，使得土方填挖平衡的造价与核算更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及路桥建设工程测量技术领域，具体为一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法。
背景技术
在路桥建设工程领域，路基的建设存在大量的土石方填挖工作，包括填方路基、挖方路基和半填半挖路基。填方路基是指路基设计标高高于天然地面标高时，需要借土(或石)进行填筑而成的路基；挖方路基是指路基设计标高低于天然地面标高时，需要对天然地面实施开挖而形成的路基；如果路基一侧开挖而另一侧填筑时，则称为半填半挖路基。传统的路基填挖方空间量测量方法以及填挖方工程造价与核算的方法都较为复杂，而且缺乏大量的模拟运算，导致设计与实际经常存在很大的误差。随着无人机在勘测领域的应用，借助倾斜摄影技术针对路基或工程的土方填挖的空间量的计算变得准确。但是，土方的填挖量与空间量是不同的概念。在实际工作中，土方填挖量因其土质、填料的密度、含水量等特征不同，导致填挖量与空间量的数据并不一致。目前，路桥领域的路基土方填挖测量方法存在以下难题：
1)缺少路基填挖施工环境的三维可视化展示，使得填挖方空间量的可视化不明显。需填挖或者已填挖的空间量存在不规则情况，传统的测量方法一般是根据自然地面标高进行测量，绘制方格网，根据工程图纸计算而得，其计算流程、方式复杂，且只能用于大致估算，无法准确计算。土方测量及计算时，施工前的现状和竣工后的场地都可能存在不规则的情况，现有的软件不能在土方计算后直观立体地看到现状和竣工的地表形状对比及填挖方分析。在路桥建设领域，存在大量不规则的土方填挖，要想科学合理的组织施工，避免不必要的土方重复搬运，同时为了准确计量，就必须在施工前和施工后对搬运的土方量进行较为准确的计算，以便做好土方填挖的平衡工作。
2)土方的填挖因为土质、填料的分类不同，路面压实、建筑标高的要求不同，导致对填挖土方量的估算、核算存在大量的运算。目前路基填挖方的工程量基本采用人工计算的测量方式，效率低下，且结果并不准确。
目前尚没有解决方案可以更加准确的进行实际土方填挖平衡的测量，导致土方填挖平衡的造价与核算不够准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，可更加准确的进行实际土方填挖平衡的测量，使得土方填挖平衡的造价与核算更加准确。
本发明是这样实现的：一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：建立路桥的建筑信息模型(BIM)；
步骤二：土质采样，并进行试验检测，得出相关参数；
步骤三：利用倾斜投影技术，在填挖前对测量区域范围进行三维实景模型(DEM)的建模，并进行数据处理；
步骤四：结合建筑信息模型(BIM)，利用填挖方测算软件系统，设置相关参数并由系统自动测算填挖方量；
步骤五：在填挖后，利用倾斜投影技术，对测量区域范围进行进行三维实景模型(DEM)的建模，并进行数据处理；
步骤六：结合挖填前的三维实景模型(DEM)和挖填后的三维实景模型(DEM)，利用填挖方测算软件系统，计算空间量，并设置相关参数，由填挖方测算软件系统自动计算填挖方量。
进一步的，进行土质采样时，在长度方向每隔10-30米进行一次采样，每次采样采取四个土壤深度的土样，第一个土样的采集范围为：距离地面1米以内；第二个土样的采集范围为：距离地面1-3米；第三个土样的采集范围为：距离地面4-6米；第四个土样的采集范围为：距离地面7-10米。
进一步的，每个土壤深度的土样不得少于100公斤。
进一步的，土质样品进行试验检测后，要至少得到以下技术参数：土质类型、含水率和压实系数。
进一步的，对所述步骤三中挖填前的三维实景模型(DEM)进行建模时，先对挖填前的测定区域内布设像控点，然后利用无人机测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型(DEM)。
进一步的，所述步骤四中，将建筑信息模型(BIM)的各项数据输入填挖方测算软件系统中，填挖方测算软件系统自动计算出需要填挖的空间量；根据所采集的土样数据，在填挖方测算软件系统中设置与采集的土样数据相同的土质类型、含水率、压实系数和填料类型，填挖方测算软件系统自动计算出填挖方量。
进一步的，对所述步骤五中挖填后的三维实景模型(DEM)进行建模时，先对挖填后的测定区域内布设像控点，然后利用无人机测绘并建立填挖后的真实场景的三维实景模型(DEM)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可更加准确的进行实际土方填挖平衡的测量，使得土方填挖平衡的造价与核算更加准确。
2、可根据建立的三维实景模型(DEM)和路桥的建筑信息模型(BIM)，结合土样的采集数据，通过填挖方测算软件系统可自动的计算出所需的填挖方量，降低了工程技术人员的计算强度。
3、实现填、挖方量的精确化测量和计算后，在实际施工过程中，可更加科学合理的组织施工，避免了不必要的土方重复搬运工作，减小了施工人员的劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：建立路桥的建筑信息模型(BIM)，建筑信息模型(BIM)为参数化建模，其建筑工件的各种真实属性可通过参数的形式进行模拟，并可进行相关的数据统计和计算；路桥的建筑信息模型(BIM)建立完成并确认后，其组成构件的各种真实属性和参数也已固定(但是还是可以根据实际情况进行调整的，如经检查发现建立的路桥BIM存在错误等，而且调整也非常方便)，可得到路桥BIM的设计标高、自然标高等参数，将路桥BIM的各项参数数据输入填挖方测算软件系统中，填挖方测算软件系统可自动计算出需要填挖的空间量；
步骤二：在测定区域内进行土质采样，并对采集的土样进行试验检测，得出相关参数，为了确保土样的代表性，在测定区域内进行土质采样时，在长度方向每隔10米进行一次采样，每次采样采取四个土壤深度的土样，第一个土样的采集点距离地面为0.5米，第二个土样的采集点距离地面为1.5米，第三个土样的采集点距离地面为4米，第时个土样的采集点距离地面为7米，且每个土壤深度的土样为100公斤；土样采集完毕后，对土样进行试验检测，得到各土样的土质类型、含水率和压实系数等技术参数；
步骤三：利用倾斜投影技术，在填挖前对测量区域范围进行三维实景模型(DEM)的建模，进行此次三维实景模型(DEM)的建模时，先对挖填前的测定区域内布设像控点，像控点应选择较为尖锐的标志物，以提高测量精度，且像控点应尽量选择在无遮挡的区域，且应为能长期存在的东西，然后利用无人机搭载五相镜头测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型(DEM)，并将此三维实景模型(DEM)的技术参数和数据输入至填挖方测算软件系统中；
步骤四：结合建筑信息模型(BIM)，利用填挖方测算软件系统，设置相关参数并由系统自动测算填挖方量；根据所采集的土样数据，在填挖方测算软件系统中设置与采集的土样数据相同的土质类型、含水率、压实系数和填料类型，结合将建筑信息模型(BIM)的各项数据输入填挖方测算软件系统中后填挖方测算软件系统自动计算出需要填挖的空间量，填挖方测算软件系统自动计算出所需的填挖方量；
步骤五：在填挖后，利用倾斜投影技术，对测量区域范围进行进行三维实景模型(DEM)的建模，进行此次三维实景模型(DEM)的建模时，同样要先对挖填后的测定区域内布设像控点，然后利用无人机搭载五相镜头测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型(DEM)，并将此三维实景模型(DEM)的技术参数和数据输入至填挖方测算软件系统中；
步骤六：结合挖填前的三维实景模型(DEM)和挖填后的三维实景模型(DEM)，利用填挖方测算软件系统，计算空间量，并根据填、挖处采集土样的结果在填挖方测算软件系统中设置对应于填、挖处的土质类型、含水率、压实系数和填料类型等相关参数，由填挖方测算软件系统自动计算填挖方量。
本发明的工作原理：本发明通过倾斜摄影技术和无人机技术相结合，在填挖前和挖填后均对测量区域范围进行三维实景模型(DEM)的建模，同时利用BIM技术建立有所要施工路桥的建筑信息模型(BIM)，实现了路基填挖施工环境的三维可视化展示以及填挖前和挖填后测量区域范围的三维化测量，再通过使用填挖方测算软件系统实现了填挖前和挖填后测量区域范围的精准化计算；通过对测量区域范围内土样的采集和试验检测，得到测量区域范围内不同地区和不同深度的土质，根据不同土质的各项技术参数在填挖方测算软件系统中进行等同性参数设置，填挖方测算软件系统结合这些设置的参数可自动计算出所需的填挖方量。
所以，本发明可更加准确的进行实际土方填挖平衡的测量，使得土方填挖平衡的造价与核算更加准确；可根据建立的三维实景模型(DEM)和路桥的建筑信息模型(BIM)，结合土样的采集数据，通过填挖方测算软件系统可自动的计算出所需的填挖方量，降低了工程技术人员的计算强度；实现填、挖方量的精确化测量和计算后，在实际施工过程中，可更加科学合理的组织施工，避免了不必要的土方重复搬运工作，减小了施工人员的劳动强度。
实施例二：
请参阅图1，一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：建立路桥的建筑信息模型(BIM)，建筑信息模型(BIM)为参数化建模，其建筑工件的各种真实属性可通过参数的形式进行模拟，并可进行相关的数据统计和计算；路桥的建筑信息模型(BIM)建立完成并确认后，其组成构件的各种真实属性和参数也已固定(但是还是可以根据实际情况进行调整的，如经检查发现建立的路桥BIM存在错误等，而且调整也非常方便)，可得到路桥BIM的设计标高、自然标高等参数，将路桥BIM的各项参数数据输入填挖方测算软件系统中，填挖方测算软件系统可自动计算出需要填挖的空间量；
步骤二：在测定区域内进行土质采样，并对采集的土样进行试验检测，得出相关参数，为了确保土样的代表性，在测定区域内进行土质采样时，在长度方向每隔20米进行一次采样，每次采样采取四个土壤深度的土样，第一个土样的采集点距离地面为0.7米，第二个土样的采集点距离地面为2米，第三个土样的采集点距离地面为5米，第时个土样的采集点距离地面为8米，且每个土壤深度的土样为110公斤；土样采集完毕后，对土样进行试验检测，得到各土样的土质类型、含水率和压实系数等技术参数；
步骤三：利用倾斜投影技术，在填挖前对测量区域范围进行三维实景模型(DEM)的建模，进行此次三维实景模型(DEM)的建模时，先对挖填前的测定区域内布设像控点，像控点应选择较为尖锐的标志物，以提高测量精度，且像控点应尽量选择在无遮挡的区域，且应为能长期存在的东西，然后利用无人机搭载五相镜头测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型(DEM)，并将此三维实景模型(DEM)的技术参数和数据输入至填挖方测算软件系统中；
步骤四：结合建筑信息模型(BIM)，利用填挖方测算软件系统，设置相关参数并由系统自动测算填挖方量；根据所采集的土样数据，在填挖方测算软件系统中设置与采集的土样数据相同的土质类型、含水率、压实系数和填料类型，结合将建筑信息模型(BIM)的各项数据输入填挖方测算软件系统中后填挖方测算软件系统自动计算出需要填挖的空间量，填挖方测算软件系统自动计算出所需的填挖方量；
步骤五：在填挖后，利用倾斜投影技术，对测量区域范围进行进行三维实景模型(DEM)的建模，进行此次三维实景模型(DEM)的建模时，同样要先对挖填后的测定区域内布设像控点，然后利用无人机搭载五相镜头测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型(DEM)，并将此三维实景模型(DEM)的技术参数和数据输入至填挖方测算软件系统中；
步骤六：结合挖填前的三维实景模型(DEM)和挖填后的三维实景模型(DEM)，利用填挖方测算软件系统，计算空间量，并根据填、挖处采集土样的结果在填挖方测算软件系统中设置对应于填、挖处的土质类型、含水率、压实系数和填料类型等相关参数，由填挖方测算软件系统自动计算填挖方量。
实施例三：
请参阅图1，一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：建立路桥的建筑信息模型(BIM)，建筑信息模型(BIM)为参数化建模，其建筑工件的各种真实属性可通过参数的形式进行模拟，并可进行相关的数据统计和计算；路桥的建筑信息模型(BIM)建立完成并确认后，其组成构件的各种真实属性和参数也已固定(但是还是可以根据实际情况进行调整的，如经检查发现建立的路桥BIM存在错误等，而且调整也非常方便)，可得到路桥BIM的设计标高、自然标高等参数，将路桥BIM的各项参数数据输入填挖方测算软件系统中，填挖方测算软件系统可自动计算出需要填挖的空间量；
步骤二：在测定区域内进行土质采样，并对采集的土样进行试验检测，得出相关参数，为了确保土样的代表性，在测定区域内进行土质采样时，在长度方向每隔30米进行一次采样，每次采样采取四个土壤深度的土样，第一个土样的采集点距离地面为0.9米，第二个土样的采集点距离地面为3米，第三个土样的采集点距离地面为6米，第时个土样的采集点距离地面为10米，且每个土壤深度的土样为100公斤；土样采集完毕后，对土样进行试验检测，得到各土样的土质类型、含水率和压实系数等技术参数；
步骤三：利用倾斜投影技术，在填挖前对测量区域范围进行三维实景模型(DEM)的建模，进行此次三维实景模型(DEM)的建模时，先对挖填前的测定区域内布设像控点，像控点应选择较为尖锐的标志物，以提高测量精度，且像控点应尽量选择在无遮挡的区域，且应为能长期存在的东西，然后利用无人机搭载五相镜头测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型(DEM)，并将此三维实景模型(DEM)的技术参数和数据输入至填挖方测算软件系统中；
步骤四：结合建筑信息模型(BIM)，利用填挖方测算软件系统，设置相关参数并由系统自动测算填挖方量；根据所采集的土样数据，在填挖方测算软件系统中设置与采集的土样数据相同的土质类型、含水率、压实系数和填料类型，结合将建筑信息模型(BIM)的各项数据输入填挖方测算软件系统中后填挖方测算软件系统自动计算出需要填挖的空间量，填挖方测算软件系统自动计算出所需的填挖方量；
步骤五：在填挖后，利用倾斜投影技术，对测量区域范围进行进行三维实景模型(DEM)的建模，进行此次三维实景模型(DEM)的建模时，同样要先对挖填后的测定区域内布设像控点，然后利用无人机搭载五相镜头测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型(DEM)，并将此三维实景模型(DEM)的技术参数和数据输入至填挖方测算软件系统中；
步骤六：结合挖填前的三维实景模型(DEM)和挖填后的三维实景模型(DEM)，利用填挖方测算软件系统，计算空间量，并根据填、挖处采集土样的结果在填挖方测算软件系统中设置对应于填、挖处的土质类型、含水率、压实系数和填料类型等相关参数，由填挖方测算软件系统自动计算填挖方量。
选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：建立路桥的建筑信息模型（BIM）；
步骤二：土质采样，并进行试验检测，得出相关参数；
步骤三：利用倾斜投影技术，在填挖前对测量区域范围进行三维实景模型（DEM）的建模，并进行数据处理；
步骤四：结合建筑信息模型（BIM），利用填挖方测算软件系统，设置相关参数并由系统自动测算填挖方量；
步骤五：在填挖后，利用倾斜投影技术，对测量区域范围进行进行三维实景模型（DEM）的建模，并进行数据处理；
步骤六：结合挖填前的三维实景模型（DEM）和挖填后的三维实景模型（DEM），利用填挖方测算软件系统，计算空间量，并设置相关参数，由填挖方测算软件系统自动计算填挖方量。
2.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，其特征在于，进行土质采样时，在长度方向每隔10-30米进行一次采样，每次采样采取四个土壤深度的土样，第一个土样的采集范围为：距离地面1米以内；第二个土样的采集范围为：距离地面1-3米；第三个土样的采集范围为：距离地面4-6米；第四个土样的采集范围为：距离地面7-10米。
3.根据权利要求2所述的一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，其特征在于，每个土壤深度的土样不得少于100公斤。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，其特征在于，土质样品进行试验检测后，要至少得到以下技术参数：土质类型、含水率和压实系数。
5.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，其特征在于，对所述步骤三中挖填前的三维实景模型（DEM）进行建模时，先对挖填前的测定区域内布设像控点，然后利用无人机测绘并建立填挖前的真实场景的三维实景模型（DEM）。
6.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，其特征在于，所述步骤四中，将建筑信息模型（BIM）的各项数据输入填挖方测算软件系统中，填挖方测算软件系统自动计算出需要填挖的空间量；根据所采集的土样数据，在填挖方测算软件系统中设置与采集的土样数据相同的土质类型、含水率、压实系数和填料类型，填挖方测算软件系统自动计算出填挖方量。
7.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影和BIM的路基土方填挖平衡的测量方法，其特征在于，对所述步骤五中挖填后的三维实景模型（DEM）进行建模时，先对挖填后的测定区域内布设像控点，然后利用无人机测绘并建立填挖后的真实场景的三维实景模型（DEM）。
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