CN111243090B - 土方量计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种土方量计算方法及系统，本发明利用无人机倾斜摄影技术获取现场施工场地现状资料，生成现状场地实景三维模型；同时使用BIM模型提取初始地形资料，生成初始地形曲面模型，然后在软件中比较两个模型，准确、快速的计算得到土方量。本发明有效的解决土方工程中不规则的复杂土方量计算难、工作量大、效率低和计算结果误差大等问题，具有很强的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种土方量计算方法及系统。
背景技术
土方工程是施工预算的一个重要部分,快速准确计算土方工程量对于节省建设投资、合理分配项目资金具有重要的意义。常用的土方工程量计算方法有方格网法、断面法、等高线法和表格法,缺点是通过分散的几个高程点不能准确地表现地貌真实形态,在计算过程中误差不断累加,最终使土方计算结果偏离准确值。
近年来发展起来的无人机倾斜摄影技术,具有操作灵活、飞行速度快、成本低、分辨率高的优点，利用无人机倾斜摄影技术辅助土方工程量的计算，能大大提高土方算量的效率。但是目前在实际使用中，使用无人机倾斜摄影技术的局限性较大，仅仅适用于形状规则的工程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土方量计算方法及系统。
为解决上述问题，本发明提供一种土方量计算方法，包括：
利用无人机倾斜摄影技术，获取目标对象的现状地形数据；
对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
进一步的，在上述方法中，对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型，包括：
使用包括ContextCapture的数据处理软件对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型。
进一步的，在上述方法中，从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标，包括：
使用ArcMap等软件从.dwg格式的初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标。
进一步的，在上述方法中，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型，包括：
使用TIN算法，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型。
进一步的，在上述方法中，利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量，包括：
在Civil 3D软件中，利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
根据本发明的另一面，还提供一种土方量计算系统，包括：
现状地形数据采集模块，用于利用无人机倾斜摄影技术，获取目标对象的现状地形数据；
现状地形数据处理模块，用于对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
初始地形数据提取模块，用于从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
初始地形曲面构建模块，用于依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
土方量计算模块，用于利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
进一步的，在上述系统中，所述现状地形数据处理模块，用于使用包括ContextCapture的数据处理软件对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型。
进一步的，在上述系统中，所述初始地形数据提取模块，用于使用ArcMap等软件从.dwg格式的初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标。
进一步的，在上述系统中，所述初始地形曲面构建模块，用于使用TIN算法，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型。
进一步的，在上述系统中，所述土方量计算模块，用于在Civil 3D软件中，利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
与现有技术相比，本发明利用无人机倾斜摄影技术获取现场施工场地现状资料，生成现状场地实景三维模型；同时使用BIM模型提取初始地形资料，生成初始地形曲面模型，然后在软件中比较两个模型，准确、快速的计算得到土方量。本发明有效的解决土方工程中不规则的复杂土方量计算难、工作量大、效率低和计算结果误差大等问题，具有很强的实用价值。
附图说明
图1是本发明一实施例的土方量计算方法及系统的原理图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种土方量计算方法，包括：
步骤S1，利用无人机倾斜摄影技术，获取目标对象的现状地形数据；
在此，可以利用无人机倾斜摄影技术获取现状地形序列倾斜影像数据，同时利用全站仪等测量仪器得到场地控制点坐标信息；
步骤S2，对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
步骤S3，从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
在此，信息测绘单位通过全站仪等地形测量手段得到的测区在当地坐标系下的三维坐标，再通过展点程序绘制到CAD文件中形成初始地形数据资料文件；
步骤S4，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
步骤S5，利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
在此，本发明利用无人机倾斜摄影技术获取现场施工场地现状资料，生成现状场地实景三维模型；同时使用BIM模型提取初始地形资料，生成初始地形曲面模型，然后在软件中比较两个模型，准确、快速的计算得到土方量。本发明有效的解决土方工程中不规则的复杂土方量计算难、工作量大、效率低和计算结果误差大等问题，具有很强的实用价值。
本发明的土方量计算方法一实施例中，步骤S2，对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型，包括：
使用包括ContextCapture的数据处理软件对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型。
本发明的土方量计算方法一实施例中，步骤S3，从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标，包括：
使用ArcMap等软件从.dwg格式的初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标。
本发明的土方量计算方法一实施例中，步骤S4，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型，包括：
使用TIN算法，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型。
在此，Civil 3D软件通过测区内的有限个点数据，将区域划分为相连的三角面网络，根据矢量拓扑关系通过线性插入点值建立DEM模型。
本发明的土方量计算方法一实施例中，步骤S5，利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量，包括：
在Civil 3D软件中，利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
本发明还提供一种土方量计算系统，包括：
现状地形数据采集模块，用于利用无人机倾斜摄影技术，获取目标对象的现状地形数据；
在此，可以利用无人机倾斜摄影技术获取现状地形序列倾斜影像数据，同时利用全站仪等测量仪器得到场地控制点坐标信息；
现状地形数据处理模块，用于对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
初始地形数据提取模块，用于从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
在此，信息测绘单位通过全站仪等地形测量手段得到的测区在当地坐标系下的三维坐标，再通过展点程序绘制到CAD文件中形成初始地形数据资料文件；
初始地形曲面构建模块，用于依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
土方量计算模块，用于利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
在此，本发明利用无人机倾斜摄影技术获取现场施工场地现状资料，生成现状场地实景三维模型；同时使用BIM模型提取初始地形资料，生成初始地形曲面模型，然后在软件中比较两个模型，准确、快速的计算得到土方量。本发明有效的解决土方工程中不规则的复杂土方量计算难、工作量大、效率低和计算结果误差大等问题，具有很强的实用价值。
本发明的土方量计算系统一实施例中，所述现状地形数据处理模块，用于使用包括ContextCapture的数据处理软件对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型。
本发明的土方量计算系统一实施例中，所述初始地形数据提取模块，用于使用ArcMap等软件从.dwg格式的初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标。
本发明的土方量计算系统一实施例中，所述初始地形曲面构建模块，用于使用TIN算法，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型。
在此，Civil 3D软件通过测区内的有限个点数据，将区域划分为相连的三角面网络，根据矢量拓扑关系通过线性插入点值建立DEM模型。
本发明的土方量计算系统一实施例中，所述土方量计算模块，用于在Civil3D软件中，利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种土方量计算方法，其特征在于，包括：
利用无人机倾斜摄影技术，获取目标对象的现状地形数据；
对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量；
对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型，包括：
使用包括ContextCapture的数据处理软件对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标，包括：
使用ArcMap软件从.dwg格式的初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型，包括：
使用TIN算法，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量，包括：
Civil 3D软件通过测区内的有限个点数据，将区域划分为相连的三角面网络，根据矢量拓扑关系通过线性插入点值建立DEM模型。
2.一种土方量计算系统，其特征在于，包括：
现状地形数据采集模块，用于利用无人机倾斜摄影技术，获取目标对象的现状地形数据；
现状地形数据处理模块，用于对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
初始地形数据提取模块，用于从初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
初始地形曲面构建模块，用于依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
土方量计算模块，用于利用所述现状地形实景模型生成现状地形曲面，利用所述初始地形曲面模型生成设计地形曲面，比较所述现状地形曲面和设计地形曲面，计算得到土方量；
所述现状地形数据处理模块，用于使用包括ContextCapture的数据处理软件对现状地形数据进行处理，建立现状地形实景模型；
所述初始地形数据提取模块，用于使用ArcMap软件从.dwg格式的初始地形数据资料文件中提取地形中每个点图形要素的(x,y,z)三维坐标；
所述初始地形曲面构建模块，用于使用TIN算法，依据所述(x,y,z)三维坐标构建空间Delaunay三角形，以此构成不规则空间三角网格曲面，得到初始地形曲面模型；
所述土方量计算模块，用于Civil 3D软件通过测区内的有限个点数据，将区域划分为相连的三角面网络，根据矢量拓扑关系通过线性插入点值建立DEM模型。
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