一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法及系统技术方案

本发明专利技术属于土木工程技术领域，公开了一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法及系统，利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取；对获取的数据进行处理；进行土方量计算。本发明专利技术将传统单点测量模式推进至面式测量模式，实现大面积获取目标表面的点云数据，在数据获取效率、数据采集范围、数据精度、测量作业的安全性和自动化方面实现了全面提升。结合BIM中的Civil3D强大的曲面处理功能，采用地形叠合原理生成三维实体，计算土体体积。本发明专利技术实现了大面积获取目标表面的点云数据，在数据获取效率、数据采集范围、数据精度、测量作业的安全性和自动化方面实现了全面提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法及系统
本专利技术属于土木工程
，尤其涉及一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法及系统。
技术介绍
目前，在建筑工程造价与预算中，土石方量是一项极为重要的指标。传统土方量计算方式主要是用RTK进行数据采集，采用格网进行计算，对于地形复杂的大面积、大体积的土石方测算效率和测算精度相对较低。国内外对土石方的计算方法进行了大量研究，现有技术1基于AutoCAD平台进行了土石方计算软件系统的二次开发；现有技术2基于狄洛尼三角网构网方法对土石方计算中的不规则三角网的生成进行了研究；现有技术3基于DEM建模过程中的二维图形三维矢量化提出了基于DEM的土石方量计算方法；现有技术4采用三角网格法对土地平整中的土石方量进行了计算；现有技术5提出了基于CASS的土石方计算方法；现有技术6提出了基于低空摄影测量技术的土石方剥离工程量计算方法；现有技术7采用EXCEL散点图与路基坐标法断面计算相结合的方法对路基土石方进行了测算；现有技术8提出基于TIN模型的三角形微分土石方计算方法。上述这些土石方计算方法虽然在一定程度上提高了计算精度，但在数据的精度、获取效率以及采集范围等方面，还存在一定的缺陷。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有土石方计算方法，获取效率慢，采集范围小，费用高，受场地影响严重，且测算效率和测算精度相对较低。解决以上问题及缺陷的难度为：传统测量方法，其计算精度都与野外采点密度、质量和方格网大小有关，尤其对于陡峭地形，数据采集更加困难，难以保证数据采集的准确性，高差大，建筑物多的地区，RTK无法达到固定解，采集数据失真。解决以上问题及缺陷的意义为：三维倾斜摄影，场地障碍物不会对测量产生影响，具有敏捷度与地形分辨率高，人工投入低，生产效率高，数据信息度高等优点。可以获得完整的地形地貌特征的、高精度的DSM，同时可输出带有空间位置信息的正面摄影图像数据。该技术不受地形制约，在平坦、陡峭区域均合适；数据采集更快捷；得出地形高程数据并获得影像数据，更准确圈定土石方计算范围；所得DEM可直接导入软件进行计算分析，提高效率；减轻工作量，节约生产成本。三维倾斜摄影直接获得真实场景模型，对土方开挖回填过程进行效法，直观有效地进行土方开挖运输分析计算，并实现土方计算的精细化，对工程造价控制、工程管理具有重要作用。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法及系统。本专利技术是这样实现的，一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，所述基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法包括：步骤一，利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取；步骤二，对获取的数据进行处理；步骤三，进行土方量计算。进一步，步骤一中，所述利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取包括：数据获取步骤由场地踏勘、航路设计、无人机预备与作业三个步骤组成。(1)确定测量区域范围，将测量区域范围转换为面状，得到无人机航线规划区域；(2)通过设置平面控制点与高程控制点设置进行像控点布置；基于获取的航线规划区域进行无人机航线规划，并设置无人机飞行参数；(3)无人机基于确定的无人机航线规划以及无人机飞行参数进行飞行，并获取无人机航线规划区域的相关数据。进一步，步骤(2)中，所述通过设置平面控制点与高程控制点设置进行像控点布置包括：在区域的四周布设平面控制点，当区域较大时，采用点组形式布设平面控制点；并将高程控制点布成锁形。进一步，步骤二中，所述对获取的数据进行处理包括：1)采用ContextCapture对获取的数据进行空三计算、修正。运行合格后，对切块重建，区块收缩，构建模型，生成OSGB和3MX格式实景模型；2)对获取数据的高程精度值进行验证；并进行高程点的提取；EPS可以编辑多种数据，可提供正射影像DOM，实景三维模型(OSGB、3ds、obj、dsm等)，输入EPS构建DSM。3)采用10米方格网对碎部点数据进行采集。进一步，步骤2)中，所述进行高程点的提取包括：先用线选方式提取坡顶、底线特征点，再用面选方式及其他间距提取高程点，接着用点选方式对特定区域进行补充加密，后对高程点进行检查，即可。成果建立以后，还可产生多种类型数据，能完成一般形式以及按一定属性要求的输出。进一步，步骤三中，所述进行土方量计算包括：采用Civil3D创建三维数字地形模型，将原始地形模型与创建的三维数字地形模型的体积进行对比，即可得土方量。进一步，所述进行土方量计算还包括：首先，获取处理后的数据；并基于处理后的数据中的高程点生成原始地形即曲面；同时基于处理后的数据中的设计高程生成设计曲面；其次，将原始地形模型设置为基准曲面，将创建的三维数字地形模型设置为对照曲面；最后，利用曲面工具计算填挖方量。本专利技术另一目的在于提供一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化系统包括：地形数据获取模块，利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取；数据处理模块，用于对获取的数据进行处理；土方量计算模块，用于进行土方量计算。本专利技术另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取；对获取的数据进行处理；进行土方量计算。本专利技术另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取；对获取的数据进行处理；进行土方量计算。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术三维倾斜摄影测量技术的发展使得测量数据获取方式发生巨大改变，由传统单点测量模式推进至面式测量模式，可以大面积获取目标表面的点云数据，在数据获取效率、数据采集范围、数据精度、测量作业的安全性和自动化方面实现了全面提升。本专利技术提供了一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，实现了大面积获取目标表面的点云数据，在数据获取效率、数据采集范围、数据精度、测量作业的安全性和自动化方面实现了全面提升。本专利技术将传统单点测量模式推进至面式测量模式，实现大面积获取目标表面的点云数据，在数据获取效率、数据采集范围、数据精度、测量作业的安全性和自动化方面实现了全面提升。结合BIM中的Civil3D强大的曲面处理功能，采用地形叠合原理生成三维实体，计算土体体积。本专利技术通过RTK与无人机摄影测量对土石方量计算结果的对比，采用无人机+EPS方式获取的数据量更大，更能精确的反应现场地形表面，所测算的土方量更精确，可以在工程中广泛采用。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，其特征在于，所述基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法包括：/n利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取；/n对获取的数据进行处理；/n进行土方量计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，其特征在于，所述基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法包括：
利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取；
对获取的数据进行处理；
进行土方量计算。


2.如权利要求1所述基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，其特征在于，所述利用无人机摄影进行测量区域的地形数据获取包括：
(1)确定测量区域范围，将测量区域范围转换为面状，得到无人机航线规划区域；
(2)通过设置平面控制点与高程控制点设置进行像控点布置；基于获取的航线规划区域进行无人机航线规划，并设置无人机飞行参数；
(3)无人机基于确定的无人机航线规划以及无人机飞行参数进行飞行，并获取无人机航线规划区域的相关数据。


3.如权利要求2所述基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，其特征在于，步骤(2)中，所述通过设置平面控制点与高程控制点设置进行像控点布置包括：在区域的四周布设平面控制点，当区域较大时，采用点组形式布设平面控制点；并将高程控制点布成锁形。


4.如权利要求1所述基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，其特征在于，所述对获取的数据进行处理包括：
1)采用ContextCapture对获取的数据进行影像自动处理，生成OSGB和3MX格式实景模型；
2)对获取数据的高程精度值进行验证；并进行高程点的提取；
3)采用10米方格网对碎部点数据进行采集。


5.如权利要求4所述基于三维倾斜摄影技术的土方优化方法，其特征在于，步骤2)中，所述进行高程点的提取包括：
先用线选方式提取坡顶、底线特征点，再用面选方式及其他间距提取高程点，接着用点选方式对特定区域进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学伟，袁俭，任维峰，郭玉峰，刘成，徐亮，杨晶，荣斌，李钊，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31