CN111832106B - 利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其包括：根据设计图纸初步圈定盾构井始发位置所在范围，作为无人机飞行范围的正投影范围；在飞行范围内同一高度下设定多个飞行点；利用无人机在飞行点对盾构井始发位置进行实景拍摄；将实景拍摄的影像导入到Smart 3D软件中；在Smart 3D软件中对所导入的影像进行空三运算，生成倾斜摄影模型；利用Autodesk Revit建模软件创建盾构井结构模型；将盾构井结构模型与倾斜摄影模型导入到3d Max软件中，进行融合，在倾斜摄影模型中定位盾构井结构模型。本发明能够解决盾构井在实景模型中的定位，并对盾构始发场地布置提出优化。

Description

利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法
技术领域
本发明涉及BIM技术领域，尤其涉及一种利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法。
背景技术
我国地铁工程建设正处于高速发展时期，地铁的建设将极大的缓解城市的交通压力，在很多场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干，直接影响着城市居民的衣食住行，同时地铁系统的建设水平也代表着一个城市的繁荣程度。传统的无人机实景拍照技术在项目实际施工中不能准确找到特殊节点位置，由于拍摄的为二维图片，在风险监测或者盾构始发时会造成信息遗漏造成很大的损失，近年来无人机倾斜摄影技术在低空摄影领域得到了快速的发展，基于该技术获取所设定范围内的实景三维模型。针对城市轨道交通盾构始发条件验收、施工方案评审，将利用无人机倾斜摄影技术，有效整合、兼顾轨道交通线路周边的地上、地下信息资源，对盾构始发前的空间分析提供基础条件，为选择一个符合规划要求、经济合理、因地制宜、能充分发挥轨道交通社会经济效益的方案发挥了优势。
目前无人机施工现场拍照在项目实际施工中不能精准找到特殊节点位置，由于拍摄的为二维图片，在风险监测或者盾构始发时会造成信息遗漏考虑的方面不全，造成项目很大的损失。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，能够解决盾构井在实景模型中的定位问题，并对盾构始发场地布置提出优化，对项目节约施工成本，提高产能，质量管控起到积极地作用。
本发明采用的技术方案为：一种利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其包括步骤：
根据设计图纸初步圈定盾构井始发位置所在范围，作为无人机飞行范围的正投影范围；
在所述飞行范围内同一高度下设定多个飞行点；
利用无人机在所述飞行点对盾构井始发位置进行实景拍摄；
将实景拍摄的影像导入到Smart 3D软件中；
在Smart 3D软件中对所导入的影像进行空三运算，生成倾斜摄影模型；
利用Autodesk Revit建模软件创建盾构井结构模型；
将所述盾构井结构模型与所述倾斜摄影模型导入到3d Max软件中，进行融合，在所述倾斜摄影模型中定位所述盾构井结构模型。
作为本发明的实施方式，在设定所述飞行点的步骤中，设定多个飞行点进行实景拍摄的影像重合率不低于70％。
作为本发明的实施方式，在将实景拍摄的影像导入到Smart 3D软件中的步骤中，还包括步骤：
将影像与3d Max软件的控制点进行人工关联；
将影像的坐标变换为所述控制点对应的本地坐标，并存储到txt文件中，再导入到Smart 3D软件的主控台中。
作为本发明的实施方式，所述倾斜摄影模型以obj格式导出所述Smart 3D软件，并以obj格式导入所述3d Max软件中。
作为本发明的实施方式，在将所述盾构井结构模型与所述倾斜摄影模型导入到3dMax软件中，进行融合的步骤中，还包括：导入带有周边建筑物的盾构始发端图纸，通过选取基准点将所述盾构井结构模型、所述倾斜摄影模型及所述盾构始发端图纸进行整合。
作为本发明的实施方式，选取一个外部环境参考点作为所述基准点。
本发明方法以无人机倾斜摄影数据为基础，利用3Dmax软件平台进行整合检查，及时优化方案，通过对倾斜原片数据的提取，进行人机交互三维建模，使方案更加完善、方案实施更精细，同时，在盾构始发、方案评审以及实际施工时能够促进管理层做出决断，提高工作效率，工作更加协调，更加科学合理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法的操作流程图。
图2为本发明提供的利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法的实施方案图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前无人机施工现场拍照在项目实际施工中不能精准找到特殊节点位置，由于拍摄的为二维图片，在风险监测或者盾构始发时会造成信息遗漏考虑的方面不全，造成项目很大的损失。本发明主要解决的技术问题是提供一种利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，能够解决盾构井在实景模型中的位置，并对盾构始发场地布置提出优化，对项目节约施工成本，提高产能，质量管控起到积极地作用，能够推动无人机倾斜摄影技术在地铁施工中的应用创新。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的技术方案。
参阅图1和图2所示，本实施例提供的一种利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其具体操作步骤如下：
步骤S1：根据设计图纸初步圈定盾构井始发位置所在范围，作为无人机飞行范围的正投影范围；
在此步骤中，设计图纸可由设计院提供，盾构井始发位置所在范围包括盾构井结构所在位置及其周边一些建筑物。应当理解的是，该范围覆盖了盾构井结构。其中，正投影范围是指无人机飞行范围的正下方范围，该范围应当对应于所圈定的盾构井始发位置所在范围。
步骤S2：在飞行范围内同一高度下设定多个飞行点；
在此步骤中，应当设定多个飞行点进行实景拍摄的影像重合率不低于70％。影像重合率即时指不同飞行点拍摄得到的照片中影像的重合度，通常飞行点分布越密，影像重合率越高，应当控制影像重合率为70％及以上为宜。
步骤S3：利用无人机在飞行点对盾构井始发位置进行实景拍摄；
在此步骤中，可利用大疆MAVIC PRO无人机进行外业拍摄(即室外拍摄)，得到盾构井始发位置所在范围的实景影像。
步骤S4：将实景拍摄的影像导入到Smart 3D软件中；
其中，Smart 3D软件是现有技术，其主要功能包括：通过视频、照片，经过一系列的空三运算(摄影测量)，得到各种格式的三维模型、正摄影像(dom)、数字地表模型(dsm)。
Smart3D不同于传统技术仅仅依靠高程生成的缺少侧面等结构的2.5维模型，Smart3D可运算生成基于真实影像的超高密度点云，并以此生成基于真实影像位纹理的高分辨率实景真三维模型，对真实场景在原始影像分辨率下的全要素级别的还原达到了无限接近真实的机制。Smart3D能够输出包括obj、osg(osgb)、dae等通用兼容格式，能够方便地导入各种主流GIS应用平台。
进一步地，将外业拍摄的多张照片的影像导进Smart 3D软件中，并在空三运算之前，需要将Smart 3D软件中的控制点与影像进行人工关联操作，控制点可以理解为影像拍摄的对象点，如多台无人机在业外拍摄时同时拍摄某一对象，则在该步骤中，将拍摄同一对象的多张照片的影像均与该对象进行关联，以便于管理照片影像；
并且，把所拍摄的航拍照片属性信息在Smart 3D软件中进行设置(一般情况下采用默认设置即可)；将外业拍摄的影像的xy坐标调换位置后，得到与控制点相对应的坐标，并存储到一个txt文件中，再导入到smart3D Master(主控台)中。
其中，外业拍摄的影像的xy坐标与控制点xy坐标正好相反，在此步骤中，通过对调影像的xy坐标，即可得到与控制点坐标系对应一致的坐标。
步骤S5：在Smart 3D软件中对所导入的影像进行空三运算，生成倾斜摄影模型；
其中的“空三运算”是Smart 3D软件自带的功能，是现有技术。生成的倾斜摄影模型是以无人机航拍数据为基础的实景模型。
步骤S6：利用Autodesk Revit建模软件创建盾构井结构模型；
其中的盾构井结构模型是利用BIM技术创建的虚拟信息模型，基于盾构井结构CAD设计图纸创建该盾构井结构模型。
步骤S7：将盾构井结构模型与倾斜摄影模型导入到3d Max软件中，进行融合，在倾斜摄影模型中定位盾构井结构模型。
其中，倾斜摄影模型优选以obj格式导出Smart 3D软件，并以obj格式导入3d Max软件中；盾构井结构模型以dwg格式导出Autodesk Revit建模软件，再以dwg格式导入到Smart 3D软件中。
进一步地，在将盾构井结构模型与所述倾斜摄影模型导入到3d Max软件中，进行融合的步骤中，还可包括：导入带有周边建筑物的盾构始发端图纸(即为盾构井结构CAD设计图纸)，通过选取基准点将盾构井结构模型、倾斜摄影模型及所述盾构始发端图纸进行整合。较佳地，选取一个标准的外部环境参考点作为三者共同的基准点。
最终得到在倾斜摄影模型中定位盾构井结构模型，其中，倾斜摄影模型是以无人机航拍数据为基础的实景模型，盾构井结构模型是基于BIM技术创建的虚拟信息模型，因而，实现了虚拟信息模型在实景模型中的定位，解决了盾构井在实景模型中的定位问题。
进一步地，在步骤S7完成在倾斜摄影模型中定位盾构井结构模型的步骤之后，还可以包括以下步骤：
在3d Max软件中检查盾构井结构模型、倾斜摄影模型及盾构始发端图纸三者是否吻合一致，若吻合一致，则方案可行，若不完全吻合，则修改方案，重新建模及整合，便于为后续施工以及方案论证作参考。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其特征在于，包括步骤：
根据设计图纸初步圈定盾构井始发位置所在范围，作为无人机飞行范围的正投影范围；
在所述飞行范围内同一高度下设定多个飞行点；
利用无人机在所述飞行点对盾构井始发位置进行实景拍摄；
将实景拍摄的影像导入到Smart 3D软件中；
在Smart 3D软件中对所导入的影像进行空三运算，生成倾斜摄影模型；
利用Autodesk Revit建模软件创建盾构井结构模型；
将所述盾构井结构模型与所述倾斜摄影模型导入到3d Max软件中，进行融合，在所述倾斜摄影模型中定位所述盾构井结构模型。
2.如权利要求1所述的利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其特征在于，在设定所述飞行点的步骤中，设定多个飞行点进行实景拍摄的影像重合率不低于70％。
3.如权利要求1所述的利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其特征在于，在将实景拍摄的影像导入到Smart 3D软件中的步骤中，还包括步骤：
将影像与3d Max软件的控制点进行人工关联；
将影像的坐标变换为所述控制点对应的本地坐标，并存储到txt文件中，再导入到Smart 3D软件的主控台中。
4.如权利要求3所述的利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其特征在于，所述倾斜摄影模型以obj格式导出所述Smart 3D软件，并以obj格式导入所述3dMax软件中。
5.如权利要求1所述的利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其特征在于，在将所述盾构井结构模型与所述倾斜摄影模型导入到3d Max软件中，进行融合的步骤中，还包括：导入带有周边建筑物的盾构始发端图纸，通过选取基准点将所述盾构井结构模型、所述倾斜摄影模型及所述盾构始发端图纸进行整合。
6.如权利要求5所述的利用无人机倾斜摄影技术定位到盾构井始发位置的方法，其特征在于，选取一个外部环境参考点作为所述基准点。
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