CN110986773A - 一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法 - Google Patents

一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，其通过无人机获取航拍数据生成点云数据，生成空间三维立体图后导入道路中线，在道路中线上每间隔预设距离选取一个基准点，生成基准线，在基准线上选取预设个数的参考点，提取基准点以及每个参考点的坐标，再在点云数据中找到相对应的原地面点，连接后生成原地面线，通过生成的原地面线进行计算得到的横断面面积更为准确，从而在计算土方量的时候更为精准，通过无人机进行测量也节约了大量的人工成本，提高了测量效率。

Description

一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法
技术领域
本发明涉及土方量测量技术领域，尤其涉及一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法。
背景技术
为了合理安排工程进度，准确计算工程费用，提高工程质量，通常需要高效、准确地计算土方量。工程土方测量是测绘工程应用中一个重要的组成部分，在土木工程建设中土方测量的准确性，直接影响工程的成本和进度，甚至是产生工程纠纷的主要因素，因此土方测量的质量在工程建设中起着至关重要的作用。
现有技术中，测量人员确定道路中线，并设置对应的横断面桩号，再携带对应的测量仪器(GPS、全站仪)，到实地对应横断面上采集横断面数据，内业数据处理人员将采集的数据输入到对应的软件中，软件生成横断面，包括实际横断面线。如此生成的横断面线的数据精确度不高，而且需要花费大量的人工成本。
发明内容
本发明提供了一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，旨在增加工程土方量测量的效率，提高获取到的原地面线的准确性，进而提高测量工程土方量的准确性。
本发明提供了一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，其包括：
在测量区域范围内布设像控点，并测量所述像控点的坐标值；
利用无人机获取基于所述像控点的航摄影像数据；
对获取到的影像数据进行处理得到对应所述测量区域范围内的点云数据，并生成相应的空间三维立体图；
在所述空间三维立体图中导入预定道路中线的数据；
在所述道路中线上每间隔预设距离选取一个基准点，生成与所述基准点处于同一水平面内与所述道路中线相垂直的基准线，自每个所述基准点起向两侧间隔等距的在所述基准线上选取预设个数的参考点，提取所述基准点以及每个所述参考点的坐标；
根据所述基准点的坐标以及所述参考点的坐标在所述点云数据内找出相对应的原地面点坐标，并将所述原地面点坐标相连生成对应所述基准点的原地面线；
根据所述原地面线以及预定路基顶线计算对应所述基准点的横断面的挖方或填方的面积；
根据相邻的所述基准点对应的横断面的挖方或填方的面积计算相邻的所述基准点之间的挖方或填方量。
本发明实施例通过无人机获取航拍数据生成点云数据，生成空间三维立体图后导入道路中线，在道路中线上每间隔预设距离选取一个基准点，生成基准线，在基准线上选取预设个数的参考点，提取基准点以及每个参考点的坐标，再在点云数据中找到相对应的原地面点，连接后生成原地面线，通过生成的原地面线进行计算得到的横断面面积更为准确，从而在计算土方量的时候更为精准，通过无人机进行测量也节约了大量的人工成本，提高了测量效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法的基准线转换原地面线参考图；
图3是本发明实施例提供的一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法的获取到原地面线的实地效果图。
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，是本发明实施例提供的一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法的流程示意图，该基于无人机拍摄测量工程土方量的方法包括步骤S101-S108；
步骤S101：在测量区域范围内布设像控点，并测量像控点的坐标值。
具体地，根据测区范围向外扩展一定距离，测区范围按照9点法布设像控点，使用GPSRTK测量或全站仪精确测量布设像控点的坐标值。同时，要求像控点最好布设在没有高程落差、成像反差大、特征明显的地物点上。
步骤S102：利用无人机获取基于所述像控点的航摄影像数据。
具体地，根据布设的像控点，设计无人机的航线，使其进行横纵双向重复飞行，以获取高质量、高重叠度的航摄影像数据。
步骤S103：对获取到的影像数据进行处理得到对应所述测量区域范围内的点云数据，并生成相应的空间三维立体图。
步骤S104：在所述空间三维立体图中导入预定道路中线的数据。
步骤S105：在道路中线上每间隔预设距离选取一个基准点，生成与所述基准点处于同一水平面内与所述道路中线相垂直的基准线，自每个所述基准点起向两侧间隔等距的在所述基准线上选取预设个数的参考点，提取所述基准点以及每个所述参考点的坐标。
具体地，可根据运算设计需要进行选择每个基准点的间隔距离，理论上为选择的间隔距离越小计算的结果越准确，生成与基准点处于同一水平面内与道路中线相垂直的基准线，基准线为水平参考线，从基准点位置开始，向两侧等间隔的选取获取原地面线的参考点，提取基准点以及每个参考点的坐标。
步骤S106：根据基准点的坐标以及参考点的坐标在点云数据内找出相对应的原地面点坐标，并将原地面点坐标相连生成对应基准点的原地面线。
具体地，获取到基准点以及每个参考点的坐标后，在点云数据内找出相对应的原地面点坐标，点云数据内的坐标均为对应实测区域内的原地面点坐标，将这些原地面点坐标相连即可生成对应基准线的原地面线，而基准线可以看作为原地面线在基准点所在平面内的投影线。在具体实现中，理论上为基准线上的参考点的选择间距越小，生成的原地面线的精确度越高。在计算过程中，因为需要对照点云数据，所以间隔的距离可例如设置为生成的点云数据内每相邻两个点的水平间距。
步骤S107：根据原地面线以及预定路基顶线计算对应基准点的横断面的挖方或填方的面积。
步骤S108：根据相邻的所述基准点对应的横断面的挖方或填方的面积计算相邻的所述基准点之间的挖方或填方量。
具体地，生成原地面线后，可计算原地面线以及预定路基顶线之间形成的封闭区域的面积作为横断面的挖方或填方的面积，再根据方量的计算公式来计算相邻横断面之间的方量；
方量的计算公式为：
V＝(S1+S2)×L/2
式中V为两个相邻垂直截面之间的场地挖方或者填方的的体积；S1、S2分别为两个相邻横断面的面积，L为两个相邻垂直截面之间的间距。再将所有的相邻横断面之间的方量叠加起来即可计算出按照预定道路中线施工所需动工的总方量。
具体地，通过无人机获取航拍数据生成点云数据，生成空间三维立体图后导入道路中线，在道路中线上每间隔预设距离选取一个基准点，生成基准线，在基准线上选取预设个数的参考点，提取基准点以及每个参考点的坐标，再在点云数据中找到相对应的原地面点，连接后生成原地面线，通过生成的原地面线进行计算得到的横断面面积更为准确，从而在计算土方量的时候更为精准，通过无人机进行测量也节约了大量的人工成本，提高了测量效率。
参见图2，在一实施例中，所述根据所述基准点的坐标以及所述参考点的坐标在所述点云数据内找出相对应的原地面点坐标包括:获取基准点的坐标以及参考点的坐标的平面位置坐标作为目标平面位置坐标；搜索所述点云数据内与所述目标平面位置坐标相同的点的坐标作为相对应的所述原地面点坐标。
具体地，例如，基准点的坐标为(a，b，c)，基准点的坐标可在预定道路中线内获得，点云数据内点的坐标为(x，y，z)，其存储在点云数据内，此时需找到基准点的坐标的平面坐标(a，b)，将其在点云数据内搜索与之平面坐标相同的原地面点，及x＝a，y＝b的点，此时点云数据内x＝a，y＝b的点即为对应基准点的原地面点。同理基准线上每个参考点的原地面点也通过此方式获取，最终生成如图3中所示的获取到的原地面线的实地效果图。
在一实施例中，若在所述点云数据内搜索不到与所述目标平面位置坐标相同的点，则选定所述点云数据内平面位置坐标与所述目标平面位置坐标最接近的点作为相对应的所述原地面点坐标。
具体地，在具体点云数据获取后，设定的基准点的坐标不一定能在点云数据中找到与之完全匹配的点，则可例如通过选择点云数据内平面位置坐标与目标平面位置坐标最接近的点作为相对应的原地面点坐标，生成原地面线时，将(a，b，z)作为对应该参考点的参考原地面点坐标，将所有参考原地面点的参考原地面点坐标相连生成与基准点相对应的原地面线。
在一实施例中，利用无人机获取基于所述像控点的航摄影像数据包括：根据布设的像控点，设计无人机的航线，使其进行横纵双向重复飞行，以获取航摄影像数据。
在一实施例中，所述对获取到的影像数据进行处理得到对应所述测量区域范围内的点云数据包括：将获取的影像数据导入数字摄影测量工作站完成空三计算和密集点云生成，设置合理的点云输出间距，得到点云数据。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，其特征在于，包括：
在测量区域范围内布设像控点，并测量所述像控点的坐标值；
利用无人机获取基于所述像控点的航摄影像数据；
对获取到的影像数据进行处理得到对应所述测量区域范围内的点云数据，并生成相应的空间三维立体图；
在所述空间三维立体图中导入预定道路中线的数据；
在所述道路中线上每间隔预设距离选取一个基准点，生成与所述基准点处于同一水平面内与所述道路中线相垂直的基准线，自每个所述基准点起向两侧间隔等距的在所述基准线上选取预设个数的参考点，提取所述基准点以及每个所述参考点的坐标；
根据所述基准点的坐标以及所述参考点的坐标在所述点云数据内找出相对应的原地面点坐标，并将所述原地面点坐标相连生成对应所述基准点的原地面线；
根据所述原地面线以及预定路基顶线计算对应所述基准点的横断面的挖方或填方的面积；
根据相邻的所述基准点对应的横断面的挖方或填方的面积计算相邻的所述基准点之间的挖方或填方量。
2.根据权利要求1所述的基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，其特征在于，所述根据所述基准点的坐标以及所述参考点的坐标在所述点云数据内找出相对应的原地面点坐标包括:
获取所述基准点的坐标以及所述参考点的坐标的平面位置坐标作为目标平面位置坐标；
搜索所述点云数据内与所述目标平面位置坐标相同的点的坐标作为相对应的所述原地面点坐标。
3.根据权利要求2所述的基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，其特征在于，若在所述点云数据内搜索不到与所述目标平面位置坐标相同的点，则选定所述点云数据内平面位置坐标与所述目标平面位置坐标最接近的点作为相对应的所述原地面点坐标。
4.根据权利要求1所述的基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，其特征在于，所述利用无人机获取基于所述像控点的航摄影像数据包括：
根据布设的像控点，设计无人机的航线，使其进行横纵双向重复飞行，以获取航摄影像数据。
5.根据权利要求1所述的基于无人机拍摄测量工程土方量的方法，其特征在于，所述对获取到的影像数据进行处理得到对应所述测量区域范围内的点云数据包括：
将获取的影像数据导入数字摄影测量工作站完成空三计算和密集点云生成，设置合理的点云输出间距，得到点云数据。
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