CN111815566B - 基于倾斜摄影技术的改建或扩建道路土方量计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于倾斜摄影技术的改建或扩建道路土方量计算方法,本方法采用无人机拍摄,生成初步倾斜摄影数据,形成倾斜摄影三维实景模型;将道路初始高程数据录入道路设计模型中,生成初始路基横断面图;道路施工完成后建立施工后的倾斜摄影三维实景模型,将施工后的高程数据替换道路设计模型中相应位置的初始高程数据,生成施工后的路基横断面图,并按同桩号生成路基横断面比较图,确定路基横断面比较图的桩间距,计算土方横断面面积,根据相邻土方横断面面积及距离,计算道路挖、填土方量,计算道路清表土方量并计入道路挖方量,得到改扩建道路的挖、填土方量。本方法提高土方量计算的效率和精确度,为道路建设土方量结算提供可靠依据。
Description
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改建或扩建道路土方量计算方法。
背景技术
我国公路里程基数庞大,每年以几万公里的速度逐年上涨,公路的使用年限基本为10~15年。目前,我国许多既有道路或已经达到最大使用年限需要重修,或年久失修需要大、中修,或不能满足发展的需要而要大量的改建、扩建,还有大量道路急需维修和养护等。
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。
道路土方量对于道路改、扩建等有着重要的影响。因此,一种合理、精准的道路土方量的计算方法对于道路改、扩建的土方量计算就显得尤为重要。
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改建或扩建道路土方量计算方法,本方法通过倾斜摄影三维实景模型获取土方量计算更为详尽的计算数据,减少传统测量人力、物力的投入,避免人为测量的错误或误差,降低计算工作量,提高土方量计算的效率和精确度,为道路建设土方量结算提供可靠依据。
为解决上述技术问题,本发明基于倾斜摄影技术的改建或扩建道路土方量计算方法包括如下步骤:
步骤一、收集整理改扩建道路地理位置数据和施工图文件;
步骤二、根据现场勘测和电子地图确定无人机航拍路线和参数,采用无人机按航拍路线和参数进行拍摄,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,形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、根据施工图文件、倾斜摄影三维实景模型和现场勘测确定道路设计模型的边界范围、中心线位置和坡度;
步骤五、根据倾斜摄影三维实景模型,按一定间距将道路初始高程数据录入道路设计模型中,完成改扩建道路建模,并生成初始路基横断面图;
步骤六、按施工图文件对改扩建道路进行施工,施工完成后,按步骤二建立施工后的倾斜摄影三维实景模型;
步骤七、将施工后的倾斜摄影三维实景模型上的高程数据替换道路设计模型中相应位置的初始高程数据,没有施工或不在施工范围内的初始高程数据不予替换,生成施工后的路基横断面图;
步骤八、根据初始路基横断面图和施工后的路基横断面图,按同桩号生成路基横断面比较图,其中,路基横断面中包含初始地形地面线和施工后的地形地面线;
步骤九、根据施工图文件的道路纵断面设计图,确定路基横断面比较图的桩间距,其中,平直路段桩间距增大,凹、凸曲线路段桩间距减小;
步骤十、设定路基以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;
步骤十一、计算所有路基横断面比较图中初始地形地面线与施工后地形地面线之间,以及施工范围内的土方横断面面积;
步骤十二、根据相邻土方横断面面积,按式(1)计算道路挖、填土方量,
V挖、填=∫∫f(x,y)dx dy×∫f(x,y,r)dx (1)
式中:V挖、填为道路挖、填土方量,∫∫f(x,y)dx dy为土方横断面面积,∫f(x,y,r)dx为相邻土方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;
步骤十三、确定道路施工区域内清表厚度,并计算道路清表土方量;
步骤十四、将道路清表土方量计入道路挖方量,得到改扩建道路的挖、填土方量。
进一步,步骤二中,所述航拍参数包括航拍高度和速度,并且根据现场拍摄区域建筑物的分布情况设定,根据初步设定的航拍路线和参数设置无人机试飞,根据试飞结果调整航拍路线和参数设置,根据调整后的航拍路线和参数进行拍摄,生成初步倾斜摄影数据。
进一步,步骤九中,所述平直路段桩间距增大但不得超过20米。
由于本发明基于倾斜摄影技术的改建或扩建道路土方量计算方法采用了上述技术方案,即本方法收集整理改扩建道路地理位置数据和施工图文件,采用无人机按航拍路线和参数进行拍摄,生成初步倾斜摄影数据,形成拍摄区域的倾斜摄影三维实景模型;确定道路设计模型的边界范围、中心线位置和坡度;将道路初始高程数据录入道路设计模型中,生成初始路基横断面图;道路施工完成后建立施工后的倾斜摄影三维实景模型,将施工后的高程数据替换道路设计模型中相应位置的初始高程数据,生成施工后的路基横断面图,并按同桩号生成路基横断面比较图,确定路基横断面比较图的桩间距,设定土方量计算边界,计算土方横断面面积,根据相邻土方横断面面积及距离,计算道路挖、填土方量,计算道路清表土方量并计入道路挖方量,得到改扩建道路的挖、填土方量。本方法通过倾斜摄影三维实景模型获取土方量计算更为详尽的计算数据,减少传统测量人力、物力的投入,避免人为测量的错误或误差,降低计算工作量,提高土方量计算的效率和精确度,为道路建设土方量结算提供可靠依据。
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改建或扩建道路土方量计算方法流程框图。
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改建或扩建道路土方量计算方法包括如下步骤:
步骤一、收集整理改扩建道路地理位置数据和施工图文件;
步骤二、根据现场勘测和电子地图确定无人机航拍路线和参数,采用无人机按航拍路线和参数进行拍摄,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,形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高或过低的倾斜摄影中的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、根据施工图文件、倾斜摄影三维实景模型和现场勘测确定道路设计模型的边界范围、中心线位置和坡度;
步骤五、根据倾斜摄影三维实景模型,按一定间距将道路初始高程数据录入道路设计模型中,完成改扩建道路建模,并生成初始路基横断面图;
步骤六、按施工图文件对改扩建道路进行施工,施工完成后,按步骤二建立施工后的倾斜摄影三维实景模型;
步骤七、将施工后的倾斜摄影三维实景模型上的高程数据替换道路设计模型中相应位置的初始高程数据,没有施工或不在施工范围内的初始高程数据不予替换,生成施工后的路基横断面图;
步骤八、根据初始路基横断面图和施工后的路基横断面图,按同桩号生成路基横断面比较图,其中,路基横断面中包含初始地形地面线和施工后的地形地面线;
步骤九、根据施工图文件的道路纵断面设计图,确定路基横断面比较图的桩间距,其中,平直路段桩间距增大,凹、凸曲线路段桩间距减小;
步骤十、设定路基以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;
步骤十一、计算所有路基横断面比较图中初始地形地面线与施工后地形地面线之间,以及施工范围内的土方横断面面积;
步骤十二、根据相邻土方横断面面积,按式(1)计算道路挖、填土方量,
V挖、填=∫∫f(x,y)dx dy×∫f(x,y,r)dx (1)
式中:V挖、填为道路挖、填土方量,∫∫f(x,y)dx dy为土方横断面面积,∫f(x,y,r)dx为相邻土方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;
步骤十三、确定道路施工区域内清表厚度,并计算道路清表土方量;
步骤十四、将道路清表土方量计入道路挖方量,得到改扩建道路的挖、填土方量。
优选的,步骤二中,所述航拍参数包括航拍高度和速度,并且根据现场拍摄区域建筑物的分布情况设定,根据初步设定的航拍路线和参数设置无人机试飞,根据试飞结果调整航拍路线和参数设置,根据调整后的航拍路线和参数进行拍摄,生成初步倾斜摄影数据。
优选的,步骤九中,所述平直路段桩间距增大但不得超过20米。
本方法根据航拍数据建立初始倾斜摄影三维实景模型;录入初始倾斜摄影三维实景模型高程数据,完成改扩建道路设计模型,并生成初始路基横断面图;施工完成后按照原航线获得施工后的航拍数据,并建立施工后的倾斜摄影三维实景模型;在改扩建道路设计模型中将施工后的高程数据替换初始高程数据,并生成施工后的路基横断面图;根据初始路基横断面图和施工后的路基横断面图,按同桩号生成路基横断面比较图;根据路基横断面比较图计算范围的界定计算出土方横断面面积,进一步确定路基横断面比较图的桩间距,进而计算出改扩建道路的土方量。
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、物力的投入更少,自动化程度更高,在一定程度上避免了人为错误或者误差,倾斜摄影三维实景模型能够很好的反映施工现场改扩建道路的各项参数。同时通过适当增加凹、凸路段的桩间距的密度,降低平直路段桩间距的密度,提高土方量计算的效率和精确度,降低计算工作,为改、扩建道路的土方量计算提供依据。
Claims (3)
1.一种基于倾斜摄影技术的改建或扩建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、收集整理改扩建道路地理位置数据和施工图文件;
步骤二、根据现场勘测和电子地图确定无人机航拍路线和参数,采用无人机按航拍路线和参数进行拍摄,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,形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、根据施工图文件、倾斜摄影三维实景模型和现场勘测确定道路设计模型的边界范围、中心线位置和坡度;
步骤五、根据倾斜摄影三维实景模型,按一定间距将道路初始高程数据录入道路设计模型中,完成改扩建道路建模,并生成初始路基横断面图;
步骤六、按施工图文件对改扩建道路进行施工,施工完成后,按步骤二建立施工后的倾斜摄影三维实景模型;
步骤七、将施工后的倾斜摄影三维实景模型上的高程数据替换道路设计模型中相应位置的初始高程数据,没有施工或不在施工范围内的初始高程数据不予替换,生成施工后的路基横断面图;
步骤八、根据初始路基横断面图和施工后的路基横断面图,按同桩号生成路基横断面比较图,其中,路基横断面中包含初始地形地面线和施工后的地形地面线;
步骤九、根据施工图文件的道路纵断面设计图,确定路基横断面比较图的桩间距,其中,平直路段桩间距增大,凹、凸曲线路段桩间距减小;
步骤十、设定路基以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;
步骤十一、计算所有路基横断面比较图中初始地形地面线与施工后地形地面线之间,以及施工范围内的土方横断面面积;
步骤十二、根据相邻土方横断面面积,按式(1)计算道路挖、填土方量,
V挖、填=∫∫f(x,y)dx dy×∫f(x,y,r)dx (1)
式中:V挖、填为道路挖、填土方量,∫∫f(x,y)dx dy为土方横断面面积,∫f(x,y,r)dx为相邻土方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;
步骤十三、确定道路施工区域内清表厚度,并计算道路清表土方量;
步骤十四、将道路清表土方量计入道路挖方量,得到改扩建道路的挖、填土方量。
2.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影技术的改建或扩建道路土方量计算方法,其特征在于:步骤二中,所述航拍参数包括航拍高度和速度,并且根据现场拍摄区域建筑物的分布情况设定,根据初步设定的航拍路线和参数设置无人机试飞,根据试飞结果调整航拍路线和参数设置,根据调整后的航拍路线和参数进行拍摄,生成初步倾斜摄影数据。
3.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影技术的改建或扩建道路土方量计算方法,其特征在于:步骤九中,所述平直路段桩间距增大但不得超过20米。
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