CN111783190A - 基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法 - Google Patents

基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法，本方法采用无人机对道路进行拍摄，生成三维实景模型；录入的高程间距，在三维实景模型上读取相应位置的高程点，并录入道路设计模型中；按桩间距生成施工前的路基横断面设计图；道路施工完成后，利用无人机获得施工后的三维实景模型；读取施工后路段的高程数据，并在道路设计模型中替换原始高程数据，生成施工后的路基横断面图，按同一桩号生成具有施工前、后地面线的路基横断面图；计算施工前、后地面线之间横断面面积；依据相邻横断面的距离计算道路土方量；将道路清表土方量计入道路挖方量，得到道路挖、填土方量。本方法保证土方量计算的科学性和合理性，为道路工程结算提供可靠依据。

Description

基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法。
背景技术
在道路施工工程中，道路土方量的计算方法有多种多样，而现行常见的土方量计算方法大多都是采用人工测量等方式获取项目地形数据。这种获取数据的方式越来越不适用于我国测量等专业技术人才短缺的形势，且需投入大量的人力和物力成本，测量成本太高、效率低、误差大。而倾斜摄影技术作为近年来测绘领域发展起来的一项高新技术，已经越来越广泛的应用于市政基础设施的测量、勘察、设计等领域。通过采用无人机拍摄建立倾斜摄影三维实景模型不仅能为道路土方计算提供地形数据资料，而且能够反映道路的施工情况，为道路土方计算提供依据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法，本方法克服传统道路土方量计算的缺陷，通过倾斜摄影获得三维实景模型，依据三维实景模型获取计算数据，有效降低计算成本，提高计算作业效率以及计算精度，保证了土方量计算的科学性和合理性，为道路工程结算提供可靠依据。
为解决上述技术问题，本发明基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法包括如下步骤：
步骤一、收集整理道路项目的地理位置数据资料以及道路施工图数据文件；
步骤二、采用无人机按航拍路线和参数对道路进行拍摄，生成各分区初步倾斜摄影数据；应用航拍pos数据去除不需要和多余的数据资料，生成拍摄区域的各分区倾斜摄影三维实景模型；
步骤三、各分区倾斜摄影三维实景模型合模，将各分区的三维实景模型导入三维修编软件，确定连续编号及相邻分区两个同样的特殊坐标点；根据两个相同的特殊坐标点完成倾斜摄影三维实景模型的合模；应用pos数据对合模后重叠的部分进行处理，使相邻分区的三维实景模型无缝结合；以此类推，完成整个倾斜摄影区域的合模；
步骤四、根据道路现场地形特点确定录入的高程间距，其中道路起伏路段和转弯路段的高程点密集设置且间距减小，道路路面平坦路段高程点稀疏设置且间距增大；
步骤五、根据确定的高程间距在倾斜摄影三维实景模型上读取相应位置的高程点，并录入道路设计模型中；
步骤六、根据道路施工图以及录入的高程点完成道路设计模型；
步骤七、根据道路设计模型按桩间距生成施工前的路基横断面设计图；
步骤八、道路施工完成后，重复执行步骤二获得施工后的倾斜摄影三维实景模型；
步骤九、依据现场道路施工和施工后的倾斜摄影三维实景模型，读取施工后路段的高程数据，并在道路设计模型中替换相应坐标的原始高程数据；
步骤十、在道路设计模型中，根据替换后的高程数据按桩间距生成施工后的路基横断面图；
步骤十一、将施工后的路基横断面图和施工前路基横断面设计图按同一桩号生成具有施工前、后地面线的路基横断面图；
步骤十二、设定以道路路基坡顶到坡脚为土方量计算边界，以设计高程及以上为道路挖方量，以设计高程以下为道路填方量；
步骤十三、根据确定的土方量计算范围计算出各桩号施工前、后地面线之间的挖、填土方横断面面积；
步骤十四、根据挖、填土方横断面面积，按式(1)计算道路土方量，
V挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×∫f(x、y、r)dx (1)
式中，V挖、填为道路挖、填土方量，∫∫f(x，y)dxdy为挖、填土方横断面面积，∫f(x，y，r)dx为相邻横断面的距离或桩号差，x为坐标系中x轴的值，y为坐标系中y轴的值，r为转弯路段的曲线半径或曲率半径；
步骤十五、根据道路清表范围计算出道路清表土方量；
步骤十六、将道路清表土方量计入道路挖方量，得到道路挖、填土方量。
进一步，步骤二中所述无人机航拍路线根据现场踏勘和电子地图确定，航拍参数包括航拍高度和速度并依据现场建筑物分布确定，根据初步设定的航拍路线和航拍参数进行试飞；根据试飞结果调整航拍路线和参数设置，按调整后的航拍路线和参数对道路进行拍摄。
由于本发明基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法采用了上述技术方案，即本方法采用无人机按航拍路线和参数对道路进行拍摄，生成拍摄区域的倾斜摄影三维实景模型；根据道路现场地形特点确定录入的高程间距，在倾斜摄影三维实景模型上读取相应位置的高程点，并录入道路设计模型中；根据道路设计模型按桩间距生成施工前的路基横断面设计图，道路施工完成后，利用无人机获得施工后的倾斜摄影三维实景模型；读取施工后路段的高程数据，并在道路设计模型中替换相应坐标的原始高程数据；生成施工后的路基横断面图，将施工后的路基横断面图和施工前路基横断面设计图按同一桩号生成具有施工前、后地面线的路基横断面图；设定土方量计算边界，计算各桩号施工前、后地面线之间的挖、填土方横断面面积；依据相邻横断面的距离或桩号差计算道路土方量；将道路清表土方量计入道路挖方量，得到道路挖、填土方量。本方法克服传统道路土方量计算的缺陷，通过倾斜摄影获得三维实景模型，依据三维实景模型获取计算数据，有效降低计算成本，提高计算作业效率以及计算精度，保证了土方量计算的科学性和合理性，为道路工程结算提供可靠依据。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法的流程框图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法包括如下步骤：
步骤一、收集整理道路项目的地理位置数据资料以及道路施工图数据文件；
步骤二、采用无人机按航拍路线和参数对道路进行拍摄，生成各分区初步倾斜摄影数据；应用航拍pos数据去除不需要和多余的数据资料，生成拍摄区域的各分区倾斜摄影三维实景模型；
其中，不需要和多余的数据资料是指超出项目规定范围的倾斜摄影数据、异常的倾斜摄影数据，如偏离建筑物或构筑物过大的倾斜摄影数据以及合模过程中存在重叠的倾斜摄影数据；
步骤三、各分区倾斜摄影三维实景模型合模，将各分区的三维实景模型导入三维修编软件，确定连续编号及相邻分区两个同样的特殊坐标点；根据两个相同的特殊坐标点完成倾斜摄影三维实景模型的合模；应用pos数据对合模后重叠的部分进行处理，使相邻分区的三维实景模型无缝结合；以此类推，完成整个倾斜摄影区域的合模；
步骤四、根据道路现场地形特点确定录入的高程间距，其中道路起伏路段和转弯路段的高程点密集设置且间距减小，道路路面平坦路段高程点稀疏设置且间距增大；
步骤五、根据确定的高程间距在倾斜摄影三维实景模型上读取相应位置的高程点，并录入道路设计模型中；
步骤六、根据道路施工图以及录入的高程点完成道路设计模型；
步骤七、根据道路设计模型按桩间距生成施工前的路基横断面设计图；
步骤八、道路施工完成后，重复执行步骤二获得施工后的倾斜摄影三维实景模型；
步骤九、依据现场道路施工和施工后的倾斜摄影三维实景模型，读取施工后路段的高程数据，并在道路设计模型中替换相应坐标的原始高程数据；
步骤十、在道路设计模型中，根据替换后的高程数据按桩间距生成施工后的路基横断面图；
步骤十一、将施工后的路基横断面图和施工前路基横断面设计图按同一桩号生成具有施工前、后地面线的路基横断面图；
步骤十二、设定以道路路基坡顶到坡脚为土方量计算边界，以设计高程及以上为道路挖方量，以设计高程以下为道路填方量；
步骤十三、根据确定的土方量计算范围计算出各桩号施工前、后地面线之间的挖、填土方横断面面积；
步骤十四、根据挖、填土方横断面面积，按式(1)计算道路土方量，
V挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×∫f(x、y、r)dx (1)
式中，V挖、填为道路挖、填土方量，∫∫f(x，y)dxdy为挖、填土方横断面面积，∫f(x，y，r)dx为相邻横断面的距离或桩号差，x为坐标系中x轴的值，y为坐标系中y轴的值，r为转弯路段的曲线半径或曲率半径；
步骤十五、根据道路清表范围计算出道路清表土方量；
步骤十六、将道路清表土方量计入道路挖方量，得到道路挖、填土方量。
优选的，步骤二中所述无人机航拍路线根据现场踏勘和电子地图确定，航拍参数包括航拍高度和速度并依据现场建筑物分布确定，根据初步设定的航拍路线和航拍参数进行试飞；根据试飞结果调整航拍路线和参数设置，按调整后的航拍路线和参数对道路进行拍摄。
本方法根据道路建设项目区域分布确定无人机航拍路线，并根据拍摄的影像资料建立施工前的倾斜摄影三维实景模型；再根据倾斜摄影三维实景模型以及道路地形特点，将高程数据录入道路设计模型中；根据录入的高程数据完成道路设计模型，并生成施工前的路基横断面设计图；在道路施工完成后，再采用同样的航线拍摄道路影像资料，并建立施工后的倾斜摄影三维实景模型；将施工后的高程点替换道路设计模型中的原始高程点，未施工区域的高程点不变，并生成施工后的路基横断面图；进而按同桩号生成路基横断面比较图；计算路基横断面比较图土方面积；进一步计算出道路的挖、填土方量，加入道路清表土方量，得到道路挖、填土方量。
本方法与传统勘察测量获取地形数据相比，倾斜摄影三维实景模型获取的数据更为全面、详细；需要的人力、物力投入更少；机械自动化程度更高，在一定程度上避免了人为错误或者误差等。同时，倾斜摄影三维实景模型能够很好的反映现场的道路施工情况，为土方计算提供准确的参考依据和确定土方量计算范围；本方法可以在起伏较大路段和转弯路段适当增大数据密度，并且增加路段的特征点高程等，提高土方量计算的精准度。

Claims (2)

1.一种基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、收集整理道路项目的地理位置数据资料以及道路施工图数据文件；
步骤二、采用无人机按航拍路线和参数对道路进行拍摄，生成各分区初步倾斜摄影数据；应用航拍pos数据去除不需要和多余的数据资料，生成拍摄区域的各分区倾斜摄影三维实景模型；
步骤三、各分区倾斜摄影三维实景模型合模，将各分区的三维实景模型导入三维修编软件，确定连续编号及相邻分区两个同样的特殊坐标点；根据两个相同的特殊坐标点完成倾斜摄影三维实景模型的合模；应用pos数据对合模后重叠的部分进行处理，使相邻分区的三维实景模型无缝结合；以此类推，完成整个倾斜摄影区域的合模；
步骤四、根据道路现场地形特点确定录入的高程间距，其中道路起伏路段和转弯路段的高程点密集设置且间距减小，道路路面平坦路段高程点稀疏设置且间距增大；
步骤五、根据确定的高程间距在倾斜摄影三维实景模型上读取相应位置的高程点，并录入道路设计模型中；
步骤六、根据道路施工图以及录入的高程点完成道路设计模型；
步骤七、根据道路设计模型按桩间距生成施工前的路基横断面设计图；
步骤八、道路施工完成后，重复执行步骤二获得施工后的倾斜摄影三维实景模型；
步骤九、依据现场道路施工和施工后的倾斜摄影三维实景模型，读取施工后路段的高程数据，并在道路设计模型中替换相应坐标的原始高程数据；
步骤十、在道路设计模型中，根据替换后的高程数据按桩间距生成施工后的路基横断面图；
步骤十一、将施工后的路基横断面图和施工前路基横断面设计图按同一桩号生成具有施工前、后地面线的路基横断面图；
步骤十二、设定以道路路基坡顶到坡脚为土方量计算边界，以设计高程及以上为道路挖方量，以设计高程以下为道路填方量；
步骤十三、根据确定的土方量计算范围计算出各桩号施工前、后地面线之间的挖、填土方横断面面积；
步骤十四、根据挖、填土方横断面面积，按式(1)计算道路土方量，
V挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×∫f(x、y、r)dx (1)
式中，V挖、填为道路挖、填土方量，∫∫f(x，y)dxdy为挖、填土方横断面面积，∫f(x，y，r)dx为相邻横断面的距离或桩号差，x为坐标系中x轴的值，y为坐标系中y轴的值，r为转弯路段的曲线半径或曲率半径；
步骤十五、根据道路清表范围计算出道路清表土方量；
步骤十六、将道路清表土方量计入道路挖方量，得到道路挖、填土方量。
2.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影技术的道路土方量计算方法，其特征在于：所述无人机航拍路线根据现场踏勘和电子地图确定，航拍参数包括航拍高度和速度并依据现场建筑物分布确定，根据初步设定的航拍路线和航拍参数进行试飞；根据试飞结果调整航拍路线和参数设置，按调整后的航拍路线和参数对道路进行拍摄。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201016

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