CN115977056A - 基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，通过使用消费级无人机、GPS及激光测距仪对高边坡进行监测，通过无人机对高边坡进行无接触式测量，经倾斜摄影测量法、空三测量、后方交会等处理手段，得到高精度的高边坡实景三维模型。对同一高边坡建立不同时期的三维模型，采集同一位置不同时期的地面点数据，通过对同一点数据分析，可得到高边坡位移情况。本发明解决了路面松铺系数通过测量人员持水准仪测量受限条件多，且无法做到全方位采集数据的问题。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，具体涉及一种基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法。
背景技术
材料的松铺厚度与达到规定压实度的压实厚度之比值称为松铺系数。路基施工常用此来控制路基填筑质量。路基松铺系数一般都是通过测量人员使用水准仪进行现场实地测量，受环境及施工现场条件限制多，同时无法做到全方位采集数据。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，以解决路面松铺系数通过测量人员持水准仪测量受限条件多，且无法做到全方位采集数据的问题。
为实现上述目的，提供一种基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，包括以下步骤：
a、确定待测区域，并于所述待测区域内设置多个像控点和多个检查点；
b、采集所述像控点和所述检查点的三维坐标；
c、于所述像控点设置垂直于水平面的激光测距仪；
d、基于所述像控点和所述检查点的三维坐标，无人机在所述激光测距仪验证飞行高度后采集所述待测区域的影像以构建所述待测区域的三维模型和正射影像图；
e、于所述三维模型和所述正射影像图中提取所述待测区域的地面点的三维坐标；
f、基于所述待测区域的地面点的三维坐标，获取所述待测区域的地基高程；
g、于所述待测区域内填筑路面材料并压实，在填筑所述路面材料后及所述路面材料压实后分别重复步骤d～f以获得松铺高程和压实高程；
h、基于所述地基高程、所述松铺高程以及所述压实高程，计算获得松铺系数。
进一步的，所述无人机通过倾斜摄像技术采集所述待测区域的影像以构建所述待测区域的三维模型。
进一步的，所述无人机采集所述待测区域的影像以构建所述待测区域的三维模型的步骤包括：
所述无人机采集所述待测区域的影像；
将所述影像导入建模软件中以构建所述三维建模。
进一步的，所述建模软件为Context Capture软件。
进一步的，所述无人机为大疆Phantom4 Pro RTK无人机。
进一步的，于所述三维模型和所述正射影像图中提取所述待测区域的地面点的三维坐标的步骤包括将所述三维模型和所述正射影像图导入EPS软件中以获得所述地面点的三维坐标。
本发明的有益效果在于，本发明的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法通过使用消费级无人机、GPS及激光测距仪对高边坡进行监测，通过无人机对高边坡进行无接触式测量，经倾斜摄影测量法、空三测量、后方交会等处理手段，得到高精度的高边坡实景三维模型。对同一高边坡建立不同时期的三维模型，采集同一位置不同时期的地面点数据，通过对同一点数据分析，可得到高边坡位移情况。此外，本发明的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，相较于传统的松浦系数计算方法，具有快速、高效安全、低成本、受限条件少等优势，易于操作，测量范围广，作业效率高，所获取的数据更加全面。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1所示，本发明提供了一种基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，包括以下步骤：
a、确定待测区域，并于待测区域内设置多个像控点和多个检查点。
在确定待测区域时，依据施工前期的资料整理及现场踏勘结果，确定测区(即待测区域)的范围。
b、采集像控点和检查点的三维坐标。
c、于像控点设置垂直于水平面的激光测距仪。
d、基于像控点和检查点的三维坐标，无人机在激光测距仪验证飞行高度后采集待测区域的影像以构建待测区域的三维模型和正射影像图。
基于待测区域的范围，制定无人机的航测的航线，航测高度、重叠度。均匀布设像控点及检查点，架设GPS(Global Positioning System，即全球定位系统)基准站，采用三点式架设激光测距仪测量其坐标，以保障倾斜摄影测量三维模型的精度。
其中，步骤d包括：
d1、无人机采集待测区域的影像；
d2、将影像导入建模软件中以构建三维建模。具体的，建模软件为ContextCapture软件。
将航测采集的影像导入Context Capture软件，分割瓦片，进行三维建模，得到测区的三维模型及正射影像图，通过三维模型及正射影像图，以便后续提取地面点的三维信息。
在本实施例中，无人机为大疆Phantom4 Pro RTK无人机。因采用的无人机为消费级单镜头的无人机，采集垂直角度及四组角度为45度的方向为东南西北，共计五组影像，得到五组航测影像。
具体的，无人机搭载单镜头，通过改变镜头角度达到倾斜摄影，航高设置为120m，航向重叠度为85％，旁向重叠度70％。无人机南北向飞行三个架次，东西向飞行两个架次。共采集4000张照片。
无人机通过倾斜摄像技术采集待测区域的影像以构建待测区域的三维模型。
为保证三维模型的精度，在测区的边界四个角点处设置像控点，测区的中心点布置一个像控点，并在像控点处架设垂直水平面的激光测距仪。在测区内均匀布设十个检查点。对像控点以及检查点进行RTK(Real-time kinematic，即实时差分定位)多次实测取平均值，利用控制点和检查点数据进行刺点校正后进行空中三角测量，验证平面及高程精度后，建立测区内实景三维模型。
e、于三维模型和正射影像图中提取待测区域的地面点的三维坐标。
具体的，步骤e包括将三维模型和正射影像图导入EPS软件中以获得地面点的三维坐标。EPS软件是由清华大学的土木系与北京清华山维公司联合开发的电子平板测图系统，即EPSW系统，适用于野外测图。
在将测区三维模型及正射影像图导入EPS软件中，对测区内点进行采集，整理归纳，得到地面点数据。
f、基于待测区域的地面点的三维坐标，获取待测区域的地基高程h1。
g、于待测区域内填筑路面材料并压实，在填筑路面材料后及路面材料压实后分别重复步骤d～f以获得松铺高程h2和压实高程h3。
使用无人机采集不同时期的同一测区(航测高度、重叠度等其他条件均相同)的影像，并建立三维模型，得到三维模型及正射影像图。
h、基于地基高程、松铺高程以及压实高程，计算获得松铺系数。
松铺系数K，计算公式为：
本发明的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，通过三维激光测距仪校正无人机飞行时高度，提升三维模型刺点精度，采用无接触式测量，减少人为误差，经空三测量、后方交会等处理，所建立的高边坡的三维模型具有高精度，提升高程的精度。建立高边坡的实景三维模型，便于全方位立体观察测区全貌，及可以全面采集测区内高程信息，所计算的松铺系数更具有信服度。
本发明的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法通过使用消费级无人机、GPS及激光测距仪对高边坡进行监测，通过无人机对高边坡进行无接触式测量，经倾斜摄影测量法、空三测量、后方交会等处理手段，得到高精度的高边坡实景三维模型。对同一高边坡建立不同时期的三维模型，采集同一位置不同时期的地面点数据，通过对同一点数据分析，可得到高边坡位移情况。
本发明的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，相较于传统的松浦系数计算方法，具有快速、高效安全、低成本等优势，易于操作，测量范围广，作业效率高，所获取的数据更加全面。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (6)
1.一种基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、确定待测区域，并于所述待测区域内设置多个像控点和多个检查点；
b、采集所述像控点和所述检查点的三维坐标；
c、于所述像控点设置垂直于水平面的激光测距仪；
d、基于所述像控点和所述检查点的三维坐标，无人机在所述激光测距仪验证飞行高度后采集所述待测区域的影像以构建所述待测区域的三维模型和正射影像图；
e、于所述三维模型和所述正射影像图中提取所述待测区域的地面点的三维坐标；
f、基于所述待测区域的地面点的三维坐标，获取所述待测区域的地基高程；
g、于所述待测区域内填筑路面材料并压实，在填筑所述路面材料后及所述路面材料压实后分别重复步骤d～f以获得松铺高程和压实高程；
h、基于所述地基高程、所述松铺高程以及所述压实高程，计算获得松铺系数。
2.根据权利要求1所述的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，其特征在于，所述无人机通过倾斜摄像技术采集所述待测区域的影像以构建所述待测区域的三维模型。
3.根据权利要求2所述的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，其特征在于，所述无人机采集所述待测区域的影像以构建所述待测区域的三维模型的步骤包括：
所述无人机采集所述待测区域的影像；
将所述影像导入建模软件中以构建所述三维建模。
4.根据权利要求3所述的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，其特征在于，所述建模软件为Context Capture软件。
5.根据权利要求1所述的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，其特征在于，所述无人机为大疆Phantom4 Pro RTK无人机。
6.根据权利要求1所述的基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法，其特征在于，于所述三维模型和所述正射影像图中提取所述待测区域的地面点的三维坐标的步骤包括将所述三维模型和所述正射影像图导入EPS软件中以获得所述地面点的三维坐标。
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| CN202310033409.2A CN115977056A (zh) | 2023-01-10 | 2023-01-10 | 基于消费级无人机和激光测距仪计算路基松铺系数的方法 |
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2023
- 2023-01-10 CN CN202310033409.2A patent/CN115977056A/zh active Pending
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