CN117760306A - 一种面向水泥工厂的土方测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向水泥工厂的土方测量的方法。该方法包括以下步骤：S1、在施工场地表面开挖基坑，所述基坑包括坑壁以及坑底；S2、沿基坑边缘、坑底边缘、坑壁放置标记物；S3、对放有标记物的基坑拍照，得到基坑照片；S4、设计土方测量系统，其中，人机交互模块接收并显示所述基坑照片，描画所述基坑照片上的标记物形成标记物线条、描画所述基坑照片上的基坑特征，形成基坑线条；数据计算模块根据同一标记物实际大小与标记物线条的比例得到视图比例，并根据所述视图比例放大基坑线条，还原基坑特征的实际大小，计算基坑体积最终计算土方量；数据输出模块将所述土方量输出。本发明具有土方量精确测量、降低人工成本且提高测量效率的特点。

Description

一种面向水泥工厂的土方测量的方法

技术领域

本发明涉及视觉识别技术和大数据分析技术领域，具体涉及一种土方测量的方法。

背景技术

土方量是指挖土、填土、运输的工作量，通常都用立方米计算，简称土方，土方通过开挖基坑得到。土方的计算是建筑工程施工的一个重要步骤。工程施工前的设计阶段必须对土方进行预算，它直接关系到工程的费用概算及方案选优土方量。在现实中的一些工程项目中，对土方进行测量是一个重要环节。如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速准确的计算出土方就成了人们日益关心的问题。比较经常的几种计算土方量的方法有：方格网法、等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平衡法和平均高程法等。

在水泥厂项目施工过程中，对土方测量也是必不可少的重要环节。目前，水泥厂项目的土方测量主要依靠人工实现，测量人员手持测量仪器，在施工场地的地表上定点，以5米或10米的间隔确定定位点，并根据仪器获取定位点的高程和水平坐标值。完成一次测量需要一周的时间，人力成本高的同时效率也低，并且人工定点获取的点位数量有限。而对于地形复杂的施工场地，测量人员的测绘难度会进一步加大。同时，在传统测量获取地形数据的过程中，获取的数据通过人工层层流转，容易出现数据漏测、错测等问题，最终造成测量结果不精准。另外，在工程成本管理方面，传统的测量方式需要人员手动将工程进度信息输入施工管理系统中，存在录入工作量大，易出错，从而导致成本计算不准，无法反映项目真实成本消耗的问题，人工成本高。

专利号CN111797454A的专利文献公开了一种工程项目土方测量的方法。该方法通过在土方开挖前后依据位置数据设置航测参数，采用无人机对基坑位置航测，生成由无人机镜头组成的图像，整合航测数据并进行空间三角测量，生成航测倾斜摄影模型；将模型文件解算出点云数据加载到recap中生成索引扫描文件；在civil 3D中加载索引扫描文件并创建基坑的地形数据；经点云克里格插值算法创建基坑开挖前后的第一和第二曲面网格；依据两个曲面网格生成土方测量体积模型并计算土方开挖量；将建筑物模型导入Civil 3D中，通过与土方测量体积模型的差集计算出土方回填量。该方法通过数字信息化技术进行实景模型重构和数据整合，得到土方开挖量及回填量。但该方法存在以下缺点：无人机及其配套系统采购、维护将增加成本；同时无人机飞行等环节将增加测量时间，不便于操作；水泥工厂生产线布局复杂多样，无人机飞行航线受工厂建构筑物限制，易出事故，不安全；测试结果会受到飞行高度、重叠率设置、天气、光照强度、地貌环境因素的影响，作业环境及飞行参数设置不同，精度结果也会随之变化，容错性低，因此，总体来说效率不高。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种面向水泥工厂的土方测量的方法，目的是对土方量精确测量、降低人工成本且提高测量效率。

技术方案：本发明所述的面向水泥工厂的土方测量的方法包括以下步骤：

S1、在施工场地表面开挖基坑，所述基坑包括坑壁以及坑底，所述坑壁自坑底向施工场地表面延伸并与所述施工场地表面相交形成基坑边缘，所述坑底与坑壁相交处形成坑底边缘。

S2、沿所述基坑边缘、坑底边缘、坑壁放置标记物。

S3、对放有标记物的基坑拍照，得到基坑照片。

S4、设计土方测量系统，包括人机交互模块、数据计算模块、数据输出模块。其中，所述人机交互模块接收并显示所述基坑照片，描画所述基坑照片上的标记物形成标记物线条、描画所述基坑照片上的基坑特征形成基坑线条。

所述数据计算模块根据同一标记物实际大小与标记物线条的比例得到视图比例，并根据所述视图比例放大基坑线条，还原基坑特征的实际大小，计算基坑体积最终计算土方量。

所述数据输出模块将所述土方量输出。

进一步的，所述基坑特征包括基坑边缘周长、坑底边缘周长、坑壁高度；所述基坑线条包括基坑边缘线条、坑底边缘线条、坑壁高度线条；在所述基坑照片上，描画所述基坑边缘周长形成基坑边缘线条，描画所述坑底边缘周长形成坑底边缘线条，描画所述坑壁高度形成坑壁高度线条。

进一步的，所述基坑包括圆台形基坑，所述数据计算模块计算所述圆台形基坑体积的公式如下：

式中，V₁为圆台形基坑体积；h为坑壁高度；r为坑底半径；R为基坑边缘半径，且R＝r+mh，m为放坡系数。

进一步的，所述基坑包括矩形基坑，所述数据计算模块计算所述矩形基坑体积的公式如下：

式中，V₂为矩形基坑体积；h为基坑深度；m为放坡系数；a₁为坑底宽度；b₁为坑底长度。

进一步的，所述标记物包括水平标记牌和竖直标记杆，所述水平标记牌沿所述基坑边缘、坑底边缘放置，所述竖直标记杆沿所述坑壁放置。

进一步的，所述标记物选用与所述基坑、施工场地表面的颜色对比明显的颜色。

进一步的，所述基坑照片中，选取基坑轮廓、标记物轮廓清晰的照片。

进一步的，所述土方量等于所述基坑体积的大小。

进一步的，所述数据输出模块通过接口将土方量输入到施工管理系统。

进一步的，所述水平标记牌设置多个，以实现预设计算精度。

有益效果：本发明具有如下显著效果：1、本发明提高测量效率：本发明将视觉识别技术和大数据分析技术应用在水泥工地基坑测量场景中，构建终端感知、人工智能等前沿技术和工程管理系统相融合的技术框架，一方面通过智能终端获得基坑照片，便于在复杂环境中测量，一方面使用土方测量系统快速计算土方量，实现现场信息采集、智能计算与工程管理系统的全过程打通，工程数据获取时间缩短30％以上，增强土方工程量快速获取能力，简化土方测量过程，提高了作业效率；2、降低人工成本：本发明提出的方法将系统计算出的土方量通过接口实时传入施工管理系统，减少使用人工计算与手动输入数据，提高了测量数据传递效率，提升项目精细化管理水平，便于对土方量实时管理，降低了工程成本；3、土方量测量精确：传统测量获取的地形数据通过人工层层流转，容易出现数据漏测、错测等问题，但本发明降低人工参与程度，提高了测量准确度，另外测试结果受重叠率设置、天气、光照强度、地貌环境因素的影响较小，精度较高，容错性好。

附图说明

图1为本发明提出的土方测量方法的总流程示意图；

图2为矩形基坑的纵向切面示意图；

图3为矩形基坑的总体示意图；

图4为圆台形基坑的纵向切面示意图；

图5为圆台形基坑的总体示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

请参阅图1所示，本发明公开了一种面向水泥工厂的土方测量的方法。该方法包括以下步骤：

S1、在施工场地表面开挖基坑，所述基坑包括坑壁以及坑底，所述坑壁自坑底向施工场地表面延伸并在与所述施工场地表面相交处形成基坑边缘；坑底与坑壁相交处形成坑底边缘。

S2、沿所述基坑边缘、坑底边缘、坑壁放置标记物。

S3、对放有标记物的基坑拍照，得到基坑照片。本实施例中，采用智能终端拍照。

S4、设计土方测量系统，包括人机交互模块、数据计算模块、数据输出模块；其中，所述人机交互模块接收并显示所述基坑照片，描画所述基坑照片上的标记物形成标记物线条、描画所述基坑照片上的基坑特征，形成基坑线条。本实施例中，由工作人员进行描画。

所述数据计算模块根据同一标记物实际大小与标记物线条的比例得到视图比例，并根据所述视图比例放大基坑线条，还原基坑特征的实际大小，计算基坑体积最终计算土方量。通过测量基坑体积来间接测量土方量，本实施例中，土方量等于基坑体积的大小。

所述数据输出模块将所述土方量输出。本实施例中，所述数据输出模块通过接口将土方量输入到施工管理系统，减少人工抄写数据步骤，达到实时获取工程量的效果。

下面对土方测量的方法进一步阐明。

步骤S1中开挖的基坑包括矩形基坑与圆台形基坑。矩形基坑的坑底为矩形或近似矩形，圆台形基坑坑底形状为圆形或近似圆形。

步骤S2中将标记物靠近基坑放置。标记物包括水平标记牌和竖直标记杆，所述水平标记牌沿所述基坑边缘、坑底边缘放置，所述竖直标记杆沿所述坑壁放置。并且标记物选用与所述基坑、施工场地表面的颜色对比明显的颜色。具体的，水平标记牌平面与基坑边缘平面平行而放置，作为获取基坑边缘尺寸参照。水平标记牌平面与坑底平面平行而放置，作为获取坑底边缘尺寸参照。竖直标记杆与基坑地面垂直放置，作为获取基坑深度参照。本实施例中，水平标记牌设置多个，以实现预设计算精度。

步骤S3的基坑照片中，选用基坑的轮廓、标记物轮廓清晰的照片。并且在靠近基坑边缘处对基坑进行拍照，将整个基坑面、标记物拍入基坑照片。

步骤S4中基于根据标识物来判定基坑图片的与实际场景的比例关系，同时结合人工标识自动形成基坑形状，根据内置算法计算出基坑土方开挖量设计土方测量系统。在该土方测量系统中，以系统中录入的标记物真实尺寸为参照依据，根据照片中标记出来的标记物轮廓与描画出的标记物线条尺寸的对比获取视图比例，从而根据描画基坑特征对应的基坑线条，推算出基坑的真实尺寸，自动计算基坑深度、基坑边缘面面积、坑底面积，并得到基坑边缘半径、坑底半径，拟合基坑形状，计算基坑体积并计算土方量。

其中，基坑特征包括基坑边缘周长、坑底边缘周长、坑壁高度，所述基坑线条包括基坑边缘线条、坑底边缘线条、坑壁高度线条。在人机交互模块中，通过人机交互，采用绘制线条的方式处理基坑特征形成基坑线条。具体的，在基坑照片上，描画所述基坑边缘周长形成基坑边缘线条，描画所述坑底边缘周长形成坑底边缘线条，描画所述坑壁高度形成坑壁高度线条。

请参阅图2至图3，数据计算模块中，针对矩形基坑，所述数据计算模块计算所述矩形基坑体积的公式如下：

式中，V₂为矩形基坑体积；h为基坑深度；m为放坡系数；a₁为坑底宽度；b₁为坑底长度。

请参阅图4至图5，数据计算模块中，针对圆台形基坑，所述数据计算模块计算所述圆台形基坑体积的公式如下：

式中，V₁为圆台形基坑体积；h为基坑深度；r为圆形基础半径；R为基坑开挖半径，且R＝r+mh，m为放坡系数。

本发明将视觉识别技术和大数据分析技术应用在水泥工地基坑测量场景中，构建终端感知、人工智能等前沿技术和工程管理系统相融合的技术框架，具有土方量精确测量、降低人工成本且提高测量效率的特点。

Claims (10)

1.一种面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、在施工场地表面开挖基坑，所述基坑包括坑壁以及坑底，所述坑壁自坑底向施工场地表面延伸并与所述施工场地表面相交形成基坑边缘，所述坑底与坑壁相交处形成坑底边缘；

S2、沿所述基坑边缘、坑底边缘、坑壁放置标记物；

S3、对放有标记物的基坑拍照，得到基坑照片；

S4、设计土方测量系统，包括人机交互模块、数据计算模块、数据输出模块；其中，所述人机交互模块接收并显示所述基坑照片，描画所述基坑照片上的标记物形成标记物线条、描画所述基坑照片上的基坑特征形成基坑线条；

所述数据计算模块根据同一标记物实际大小与标记物线条的比例得到视图比例，并根据所述视图比例放大基坑线条，还原基坑特征的实际大小，计算基坑体积最终计算土方量；

所述数据输出模块将所述土方量输出。

2.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述基坑特征包括基坑边缘周长、坑底边缘周长、坑壁高度；所述基坑线条包括基坑边缘线条、坑底边缘线条、坑壁高度线条；在所述基坑照片上，描画所述基坑边缘周长形成基坑边缘线条，描画所述坑底边缘周长形成坑底边缘线条，描画所述坑壁高度形成坑壁高度线条。

3.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述基坑包括圆台形基坑，所述数据计算模块计算所述圆台形基坑体积的公式如下：

式中，V₁为圆台形基坑体积；h为坑壁高度；r为坑底半径；R为基坑边缘半径，且R＝r+mh，m为放坡系数。

4.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述基坑包括矩形基坑，所述数据计算模块计算所述矩形基坑体积的公式如下：

式中，V₂为矩形基坑体积；h为基坑深度；m为放坡系数；a₁为坑底宽度；b₁为坑底长度。

5.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述标记物包括水平标记牌和竖直标记杆，所述水平标记牌沿所述基坑边缘、坑底边缘放置，所述竖直标记杆沿所述坑壁放置。

6.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述标记物选用与所述基坑、施工场地表面的颜色对比明显的颜色。

7.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述基坑照片中，选取基坑的轮廓、标记物轮廓清晰的照片。

8.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述土方量等于所述基坑体积的大小。

9.根据权利要求1所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述数据输出模块通过接口将土方量输入到施工管理系统。

10.根据权利要求5所述的面向水泥工厂的土方测量的方法，其特征在于，所述水平标记牌设置多个以实现预设计算精度。