CN114564779A - 一种基于bim和无人机的复杂山区施工便道的规划方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例是关于一种基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法。该方法包括：无人机根据航线进行采集待施工区域中各像控点及经纬数据；对采集到的图像及经纬数据进行处理，分别得到处理后的图像和坐标数据；根据坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型；对DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行待施工区域的便道设计。本公开实施例能够可视化直观展现出施工区域的三维实景模型，准确地实现待施工区域的便道规划，使得后期填挖方量的计算更准确，节省成本。

Description

一种基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法

技术领域

本公开涉及便道施工技术领域，尤其涉及一种基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法。

背景技术

山区的地质地形条件极为复杂，传统的道路施工方法不能很好的实施施工项目，受实际地理环境的限制，传统的方法不能可视化直观展现出施工区域的三维实景模型，在后期便道设计和填挖方量的计算中更不能达到预期的效果，从而造成造价偏高。

因此，有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开实施例提供的一种基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，该方法包括：

无人机根据航线进行采集所述待施工区域中各像控点及经纬数据；

对采集到的所述图像及经纬数据进行处理，分别得到处理后的图像和坐标数据；

根据所述坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型；

对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行所述待施工区域的便道设计。

本公开的实施例中，所述无人机根据航线进行采集所述待施工区域中各像控点及经纬数据的步骤之前还包括：

根据导航地图，工作人员利用GPS设备采集所述待施工区域中各像控点的实地坐标数据；其中，所述导航地图为向所述待施工区域导入所述像控点布设后的奥维地图。

本公开的实施例中，所述根据所述坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型的步骤之前还包括：

利用所述实地坐标数据对所述坐标数据进行校准，得到校准后的坐标数据。

本公开的实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

利用Global Mapper 14软件对所述DEM数字高程模型进行格式转换，得到格式转换后的DEM数字高程模型。

本公开的实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将格式转换后的所述DEM数字高程模型导入所述civil3d软件中，生成DEM数字高程模型的曲面。

本公开的实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将所述DEM数字高程模型中的主线道路数据添加至所述曲面中，生成civil 3d路线。

本公开的实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将生成的所述civil 3d路线和所述DEM数字高程模型中的地形数据导入infraworks软件中，并将所述DOM数字正射影像模型导入infraworks软件中，生成所述待施工区域的真实场景。

本公开的实施例中，所述利用infraworks软件对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

根据生成的所述待施工区域的真实场景，对所述待施工区域的道路进行规划，生成道路并导出道路数据。

本公开的实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将所述道路数据导入所述Civil3d软件中，生成包含纵断面的便道及道路曲面。

本公开的实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

根据所述道路曲面计算填挖方量，并确定所述便道路线走向。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的一种实施例中，通过上述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，无人机采集待施工区域的图像及经纬数据，并生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型，通过对DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行待施工区域的便道设计，能够准确地实现待施工区域的便道规划。该方法能够实现可视化直观展现出施工区域的三维实景模型，使得后期填挖方量的计算更准确，节省成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示意性示出本公开示例性实施例中基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

本示例实施方式中提供了一种基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，参考图1中所示，该方法可以包括：

步骤S101：无人机根据航线进行采集所述待施工区域中各像控点及经纬数据。

步骤S102：对采集到的所述图像及经纬数据进行处理，分别得到处理后的图像和坐标数据。

步骤S103：根据所述坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型。

步骤S104：对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行所述待施工区域的便道设计。

通过上述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，无人机采集待施工区域的图像及经纬数据，并生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型，通过对DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行待施工区域的便道设计，能够准确地实现待施工区域的便道规划。该方法能够实现可视化直观展现出施工区域的三维实景模型，使得后期填挖方量的计算更准确，节省成本。

下面，将参考图1对本示例实施方式中的上述方法的各个步骤进行更详细的说明。

在步骤S101中，无人机根据航线进行采集所述待施工区域中各像控点及经纬数据。具体的，根据无人机根据已规划好的航线及提前布设好的像控点，通过无人机上的相机采集待施工区域中各像控点及经纬数据。其中，航线是在智航线中生成的，进入智航线中，搜索待施工区域，在无人机机型确定的情况下，根据待施工区域生成所需要的航线，航线角度可以在0-360调整，无人机上的相机分辨率及航高可以根据待施工区域的实际要求调整，以便采集的图像及经纬数据更准确。其中，无人机相机像素大小不同，布设像控点的密度也不同，相机像素越高，布设像控点的密度越小。飞行高度越低，布设像控点密度越大。一般选择易于判刺和立体量测的目标点作为像控制点的目标。如选在交角良好(30°～150°)的细小线状地物交点、明显地物拐角点、原始影像中不大于3×3像素的点状地物中心，同时应是高程起伏较小、常年相对固定且易于准确定位和量测的地方，弧形地物及阴影等不应选作点位目标。高程控制点点位目标应选在高程起伏较小的地方，以线状地物的交点和平山头为宜；狭沟、尖锐山顶和高程起伏较大的斜坡等，均不宜选作点位目标。像控点标识一般采用直角模具涂刷和标靶板的方式。像控点现场涂刷标识，应用直角模具涂刷，或者用航测专用标识；涂刷大小＞50cm，并且菱角不虚边；编号涂刷，字体清晰，字体高度＞30cm。标靶板的效果比自己做的木板效果要好很多，黑白相间的颜色使得内业刺点的时候更加精准。无人机采集施工区域数据时，标靶板尺寸以60cm×60cm左右的KT板制作最好。

在步骤S102中，对采集到的所述图像及经纬数据进行处理，分别得到处理后的图像和坐标数据。具体的，需要对采集到的图像及经纬数据进行处理，将经纬数据转化为坐标系下的坐标数据，便于生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型。

在步骤S103中，根据所述坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型。具体的，坐标数据及处理后的图像经过建模软件生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型。

在步骤S104中，对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行所述待施工区域的便道设计。具体的，将DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型导入infraworks软件，对待施工区域进行便道设计。

可选的，在一些实施例中，所述无人机根据航线进行采集所述待施工区域中各像控点及经纬数据的步骤之前还包括：

根据导航地图，工作人员利用GPS设备采集所述待施工区域中各像控点的实地坐标数据；其中，所述导航地图为向所述待施工区域导入所述像控点布设后的奥维地图。具体的，由于山区地形复杂，需要工作人员对待施工区域进行实地采集像控点的实地坐标数据，工作人员手持手机，手机中有导入像控点布设后的奥维地图，在奥维地图导航作用下，手持可以采集坐标数据的GPS设备进行采集待施工区域内的像控点的实地坐标数据。

可选的，在一些实施例中，所述根据所述坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型的步骤之前还包括：

利用所述实地坐标数据对所述坐标数据进行校准，得到校准后的坐标数据。具体的，通过实地坐标数据对坐标数据进行校准，校准后的坐标数据更加准确，利用校准后的坐标数据及处理后的图像生成的DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型准确度高，便于后续便道设计的精准行高。

可选的，在一些实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

利用Global Mapper 14软件对所述DEM数字高程模型进行格式转换，得到格式转换后的DEM数字高程模型。具体的，需要对DEM数字高程模型进行格式转换，具体是在GlobalMapper 14软件中对DEM数字高程模型进行格式转换，转换格式后的DEM数字高程模型利于后续便道的设计。

可选的，在一些实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将格式转换后的所述DEM数字高程模型导入所述civil3d软件中，生成DEM数字高程模型的曲面。具体的，将格式转换后的DEM数字高程模型导入civil3d软件中，在civil3d软件中进行处理，生成DEM数字高程模型的曲面。在生成的曲面过程中，还可以把曲面中不符合要求的高程点删除，调整曲面的边界。

可选的，在一些实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将所述DEM数字高程模型中的主线道路数据添加至所述曲面中，生成civil 3d路线。具体的，主线道路数据格式与DEM数字高程模型的格式保持一致，都为.dwg格式文件，打开cad主线道路数据，复制整个图形，然后将图形粘贴至曲面上，调整主线坐标，令地形曲面和道路平曲线与设计数据保持一致，然后生成civil 3d路线。

可选的，在一些实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将生成的所述civil 3d路线和所述DEM数字高程模型中的地形数据导入infraworks软件中，并将所述DOM数字正射影像模型导入infraworks软件中，生成所述待施工区域的真实场景。具体的，将civil 3d路线和地形数据导入infraworks软件中，同时将格式为.tiff的DOM数字正射影像模型导入infraworks软件，在infraworks软件中完成配置，infraworks软件中显示地面图像和地形重合，生成该待施工区域的真实场景。

可选的，在一些实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

根据生成的所述待施工区域的真实场景，对所述待施工区域的道路进行规划，生成道路并导出道路数据。具体的，软件视图切换至工程视图，根据等高线在主线附近初步规划便道，生成合适的道路，并导出相应的道路数据。

可选的，在一些实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将所述道路数据导入所述Civil3d软件中，生成包含纵断面的便道及道路曲面。具体的，根据生成的道路数据，在Civil3d软件中生成包含纵断面的便道及道路曲面。

可选的，在一些实施例中，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

根据所述道路曲面计算填挖方量，并确定所述便道路线走向。具体的，根据道路曲面计算填挖方量，并确定便道路线走向，查看开挖方量是否符合要求，如不符合要求，可继续调整路线走向，直至路线开挖方量符合要求，最终确定便道路线走向。

通过上述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，无人机采集待施工区域的图像及经纬数据，并生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型，通过对DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行待施工区域的便道设计，能够准确地实现待施工区域的便道规划。该方法能够实现可视化直观展现出施工区域的三维实景模型，使得后期填挖方量的计算更准确，节省成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，该方法包括：

无人机根据航线进行采集所述待施工区域中各像控点及经纬数据；

对采集到的所述图像及经纬数据进行处理，分别得到处理后的图像和坐标数据；

根据所述坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型；

对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行所述待施工区域的便道设计。

2.根据权利要求1所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述无人机根据航线进行采集所述待施工区域中各像控点及经纬数据的步骤之前还包括：

根据导航地图，工作人员利用GPS设备采集所述待施工区域中各像控点的实地坐标数据；其中，所述导航地图为向所述待施工区域导入所述像控点布设后的奥维地图。

3.根据权利要求2所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述根据所述坐标数据及处理后的图像生成DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型的步骤之前还包括：

利用所述实地坐标数据对所述坐标数据进行校准，得到校准后的坐标数据。

4.根据权利要求2所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

利用GlobalMapper 14软件对所述DEM数字高程模型进行格式转换，得到格式转换后的DEM数字高程模型。

5.根据权利要求4所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将格式转换后的所述DEM数字高程模型导入所述civil3d软件中，生成DEM数字高程模型的曲面。

6.根据权利要求5所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将所述DEM数字高程模型中的主线道路数据添加至所述曲面中，生成civil 3d路线。

7.根据权利要求6所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将生成的所述civil 3d路线和所述DEM数字高程模型中的地形数据导入infraworks软件中，并将所述DOM数字正射影像模型导入infraworks软件中，生成所述待施工区域的真实场景。

8.根据权利要求7所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

根据生成的所述待施工区域的真实场景，对所述待施工区域的道路进行规划，生成道路并导出道路数据。

9.根据权利要求8所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

将所述道路数据导入所述Civil3d软件中，生成包含纵断面的便道及道路曲面。

10.根据权利要求9所述基于BIM和无人机的复杂山区施工便道的规划方法，其特征在于，所述对所述DEM数字高程模型和DOM数字正射影像模型进行便道的设计的步骤中包括：

根据所述道路曲面计算填挖方量，并确定所述便道路线走向。

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