CN115032647A - 一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，包含以下步骤：步骤一：无人机搭载激光雷达对路线进行仿地飞行，采集地表点云数据；步骤二：将点云数据进行降噪与抽稀，获取高质量点云数据；步骤三：利用点云数据进行点云分类，提取DEM并进行优化输出；步骤四：将DEM文件导入三维路线设计软件，重新设计路线与横断面装配，建立道路模型；步骤五：利用道路模型放坡至DEM地表曲面，计算线路土方填挖方量。本发明利用机载激光雷达多回波镜头，能快速的进行原地面土方复测，获取各类点云信息，自动计算复测路线土方填挖方量，解决了原地面复测人员投入多、作业风险高、测量效率低的难题，具有作业效率高、工作安全风险低、复测精度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于公路工程建设测量技术领域，具体涉及一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法。
背景技术
公路工程建设一般位于位置偏僻、地形复杂的地段，传统的施工原地面复测工作需要多个测量技术人员背负GPS测量仪器深入现场采集断面点，之后利用CAD软件依照桩号建立设计横断面与采集横断面，根据断面累积法测得全线填挖方量与设计工程量对比，该作业模式有以下弊端：一是作业风险高，在深坑陡壁地段，测量人员手持仪器作业存在重大安全风险；二是对于长线路项目，测量效率低，对整体测量工作进度存在一定影响；三是人工测量断面间距大、横向特征点少，最后依据断面面积累积法计算出的土方方量误差较大，直接影响土方测量精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，其作业效率高、作业风险低、作业精度高，能够解决上述背景技术提出的目前传统的公路工程场站建设人工原地面测量存在的测量效率低、工作安全风险高、测量精度差等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，所述原地面复测方法包含以下步骤：
步骤一：无人机搭载激光雷达对路线进行仿地飞行，采集地表点云数据；
步骤二：将点云数据进行滤波降噪与抽稀，获取高质量点云数据；
步骤三：点云数据进行点云分类，提取DEM并进行优化输出；
步骤四：将DEM文件导入三维路线设计软件，设计路线与横断面装配，建立道路模型；
步骤五：利用道路模型放坡至DEM地表曲面，计算线路土方填挖方量。
优选的，所述步骤一包含以下步骤：
步骤1、沿施工路线布设雷达标识标靶，沿中线呈“S”型布设；
步骤2、根据设计路线信息编制无人机作业航线，设定仿地飞行调节激光雷达作业参数；
步骤3、无人机挂载激光雷达对全线进行飞行作业。
优选的，所述步骤二中通过点云预处理软件，将无人机采集点云数据进行算法解算，过滤空洞点云及异常点云，在保障满足测量成果要求的前提下对点云进行抽稀。
优选的，所述步骤三包含以下步骤：
步骤1、点云预处理后的数据导入Southlidar点云后处理软件；
步骤2、将点云数据赋色后进行粗分类，依照滤波算法自动解算；
步骤3、自动滤波解算后的分类点云局部错误点云进行手动精分类，保障植被、构造物及原地面点云完全分开；
步骤4、完全分类好的点云数据将DEM模型输出dwg文件。
优选的，所述步骤四中利用Civil3D规划软件曲面功能，载入DEM模型成果dwg文件，生成项目原地面曲面模型。
优选的，所述步骤四中通过Civil3D软件，结合设计图纸中道路平、纵路线信息建立道路中线，结合Civil3D的装配设计器Subassembly composer制作设计横断面，生成道路模型。
优选的，所述步骤五中通过建立的道路模型依照设计横断面坡率放坡至DEM原地面曲面，得到全线道路填挖实体模型，利用模型输出全线、局部各装号土方填挖方量，解决项目原地面复测工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用机载激光雷达多回波镜头，能快速的对施工项目进行原地面土方复测，准确获取原地面构造物及植被信息等各类点云信息，并运用点云后处理软件对点云进行自动、手动解算分类，提取高精度DEM模型，将成果输出至Civil3D中利用其道路规划功能，重建设计道路信息模型，根据道路模型与DEM的实体三角差值模型，自动计算复测路线土方填挖方量，解决了施工单位项目原地面复测人员投入多、作业风险高、测量效率低的难题，具有作业效率高、工作安全风险低、复测精度高的优点。
附图说明
图1为本发明一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法的流程示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，所述测量方法包含以下步骤：
步骤一：无人机搭载激光雷达对路线进行仿地飞行，采集地表点云数据；
具体包括：步骤1、沿施工路线布设雷达标识标靶，沿中线程“S”型布设；步骤2、根据设计路线信息编制无人机作业航线，设定仿地飞行调节激光雷达作业参数；步骤3、无人机挂载激光雷达对全线进行飞行作业；
步骤二：将点云数据进行降噪与抽稀，获取高质量点云数据，具体为通过点云预处理软件，将无人机采集点云数据进行算法解算，过滤空洞点云及异常点云，在保障满足测量成果要求的前提下对点云进行抽稀，采用该技术方案将点云进行滤波降噪和点云抽稀，能够提升整体测量精度；
步骤三：利用点云数据进行点云分类，提取DEM并进行优化输出；
具体包括：步骤1、点云预处理后的数据导入Southlidar点云后处理软件；步骤2、将点云数据赋色后进行粗分类，依照滤波算法自动解算；步骤3、自动滤波解算后的分类点云局部错误点云进行手动精分类，保障植被、构造物及原地面点云完全分开；步骤4、完全分类好的点云数据将DEM模型输出dwg文件，具体是利用Civil3D规划软件曲面功能，载入DEM模型输出的dwg文件，生成项目原地面曲面模型；
步骤四：将DEM文件导入三维路线设计软件，通过Civil3D软件，结合设计图纸中道路平、纵路线信息建立道路中线，结合Civil3D的装配设计器Subassembly composer制作重建设计路线与横断面装配设，生成道路模型。
采用上述技术方案能够准确的逆向重建设计道路模型，保障设计路线与DEM的坐标吻合，为下一步土方复测计算提拱数据基础。
步骤五：通过建立的道路模型依照设计横断面坡率放坡至DEM原地面曲面，得到全线道路填挖实体模型，计算线路土方填挖方量，利用模型输出全线、局部各装号土方填挖方量，解决项目原地面复测工作。
采用上述技术方案能够将道路模型精准放坡至DEM模型，并根据设计路线可以快速、自由式的导出各段落土方填挖方量，能够高效的完成原地面土方复测工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，其特征在于：所述无人机激光点云原地面测量方法包含以下步骤：
步骤一：无人机搭载激光雷达对路线进行仿地飞行，采集地表点云数据；
步骤二：将点云数据进行滤波降噪与抽稀，获取高质量点云数据；
步骤三：点云数据进行点云分类，提取DEM并进行优化输出；
步骤四：将DEM文件导入三维路线设计软件，重新设计路线与横断面装配，建立道路模型；
步骤五：利用道路模型放坡至DEM地表曲面，计算线路土方填挖方量。
2.根据权利要求1所述的一种工程场站建设电子沙盘的制作方法，其特征在于：所述步骤一包含以下步骤：
步骤1、沿施工路线布设雷达标识标靶，沿中线程“S”型布设；
步骤2、根据设计路线信息编制无人机作业航线，设定仿地飞行调节激光雷达作业参数；
步骤3、无人机挂载激光雷达对全线进行飞行作业。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，其特征在于：所述步骤二中通过点云预处理软件，将无人机采集点云数据进行算法解算，过滤空洞点云及异常点云，在保障满足测量成果要求的前提下对点云进行抽稀。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，其特征在于：所述步骤三包含以下步骤：
步骤1、点云预处理后的数据导入Southlidar点云后处理软件；
步骤2、将点云数据赋色后进行粗分类，依照滤波算法自动解算；
步骤3、自动滤波解算后的分类点云局部错误点云进行手动精分类，保障植被、构造物及原地面点云完全分开；
步骤4、完全分类好的点云数据将DEM模型输出dwg文件。
5.根据权利要求5所述的一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，其特征在于：所述步骤四中通过Civil3D规划软件曲面功能，载入DEM模型输出的dwg文件，生成项目原地面曲面模型。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，其特征在于：所述步骤四中通过Civil3D软件，结合设计图纸中道路平、纵路线信息建立道路中线，结合Civil3D的装配设计器Subassembly composer制作设计横断面，生成道路模型。
7.根据权利要求1所述的一种基于无人机激光点云原地面土方复测的方法，其特征在于：所述步骤五中通过建立的道路模型依照设计横断面坡率放坡至DEM原地面曲面，得到全线道路填挖实体模型，利用模型输出全线、局部各装号土方填挖方量，解决项目原地面复测工作。
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| CN109556673A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-02 | 中铁四局集团有限公司 | 一种基于无人机的土方算量方法及系统 |
| CN113268793A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-08-17 | 中建一局集团第三建筑有限公司 | 复杂地形土方量计算方法及装置 |
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