CN111765868A - 基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法 - Google Patents

基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法，本方法采用无人机拍摄土方测量区域，生成倾斜摄影三维实景模型；根据模型将土方测量区域划分为矩形区域、非矩形区域以及特殊区域；土方测量的采样点形状设置成矩形和三角形采样点，并分别用于矩形区域及非矩形区域和特殊区域进行土方测量采样；设定土方计算误差，计算所划分区域的采样距离；按面积将各区域划分为五个面积等级，并分别设定五个面积等级的采样距离值，按各区域面积以及设定的采样距离和采样点形状，分别测量各区域的填、挖土方量并累加，得到累加土方量。本方法将土方测量区域进行网格划分，保证土方测量的科学性和合理性，为土建项目预算和结算提供可靠依据。

Description

基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法
技术领域
本发明涉及土建工程技术领域，尤其涉及一种基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法。
背景技术
土方测量是土建工程设计规划的重要内容，对土建项目的预算和结算起到重要作用。倾斜摄影技术作为近年来在测绘领域发展起来的一项高新技术，已经越来越广泛的应用于市政基础设施的测量、勘察、设计等领域。通过采用无人机拍摄建立倾斜摄影三维实景模型不仅能为土方测量提供地形数据资料，而且能够反映现场的实际施工情况，为土方测量提供依据。而在倾斜摄影技术基础上，针对土方测量就不得不考虑测量的误差问题，只有将土方测量的误差控制在规定的范围内，才能保证土方测量的准确度。土方测量的原理就是将土方区域划分为一个个足够小的块，这些小块的土方量之和即为土方测量区域的土方量。显然，这一个个小块的面积越小测量得越准确，但是受客观条件限制并不能无限小，而且划分的太小会造成测量成本大幅增加，测量效率也会大幅降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法，本方法将土方测量区域按不同网格进行划分，提高土方测量的精确度和测量效率，降低测量成本，保证了土方测量的科学性和合理性，为土建项目的预算和结算提供可靠的依据。
为解决上述技术问题，本发明基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法包括如下步骤：
步骤一、采集整理土方测量区域的地理位置资料；
步骤二、根据现场踏勘和电子地图确定无人机航拍路线和航拍参数，采用无人机按航拍路线和航拍参数进行拍摄，获得各分区初步倾斜摄影数据，应用航拍pos数据去除不需要和多余的数据资料，生成拍摄区域的各分区倾斜摄影三维实景模型；
步骤三：各分区倾斜摄影三维实景模型合模，将各分区的三维实景模型导入三维修编软件，确定连续编号及相邻分区两个同样的特殊坐标点；根据两个同样的特殊坐标点完成倾斜摄影三维实景模型的合模；应用pos数据对合模后重叠的部分进行处理，使相邻分区的三维实景模型无缝结合；以此类推，完成整个倾斜摄影区域的合模；
步骤四、根据倾斜摄影三维实景模型，将土方测量区域划分为若干矩形区域和非矩形区域，将坡度大于3％的区域和土方填挖交界区域划分为特殊区域；
步骤五、分别设置土方测量的采样点形状为矩形采样点、三角形采样点和多边形采样点；
步骤六、设定土方计算误差，并根据式(1)计算所划分区域的采样距离；
Figure BDA0002537489880000021
式中，f(ai)为第i区域的土方计算误差，f(di)为第i区域的采样距离，f(ci)为第i区域的测量周长，∫∫f(xi)f(yi)dxdy为第i区域的测量面积；其中，ai、di、ci分别为第i区域的计算误差变量、采样距离变量、测量周长变量，xi、yi为第i区域坐标系的x轴值和y轴值；
步骤七、按面积将矩形区域、非矩形区域和特殊区域划分为大区域、较大区域、一般区域、小区域和微小区域；
步骤八、在土方测量区域中，设定大区域的采样距离为1单位，较大区域的采样距离为0.5单位，一般区域的采样距离为0.3单位，小区域的采样距离为0.1单位，微小区域的采样距离为0.05单位；
步骤九、根据各区域面积，按设定的采样距离和采样点形状，分别测量各区域的填、挖土方量；
步骤十、将测量区域的挖、填土方量累加即为土方测量区域的累加土方量。
进一步，步骤二中，所述航拍参数包括航拍高度和速度，并且根据现场拍摄区域建筑物的分布情况设定，根据初步设定的航拍路线和参数设置无人机试飞，根据试飞结果调整航拍路线和参数设置，根据调整后的航拍路线和参数进行拍摄，获得初步倾斜摄影数据。
进一步，步骤七中，大区域面积＞6400平方单位，6400平方单位≥较大区域面积＞1600平方单位，1600平方单位≥一般区域面积＞576平方单位，576平方单位≥小区域面积＞64平方单位，微小区域面积≤64平方单位。
由于本发明基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法采用了上述技术方案，即本方法采用无人机拍摄土方测量区域，获得初步倾斜摄影数据，生成拍摄区域的倾斜摄影三维实景模型；根据模型将土方测量区域划分为若干矩形区域、非矩形区域以及特殊区域；土方测量的采样点形状设置成矩形采样点、三角形采样点和多边形采样点；设定土方计算误差，计算所划分区域的采样距离；按面积将各区域划分为五个面积等级，并分别设定五个面积等级的采样距离值，按各区域面积以及设定的采样距离和采样点形状，分别测量各区域的填、挖土方量并累加，得到土方测量区域的累加土方量。本方法将土方测量区域按不同网格进行划分，提高土方测量的精确度和测量效率，降低测量成本，保证了土方测量的科学性和合理性，为土建项目的预算和结算提供可靠的依据。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本方法中土方测量区域划分示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法包括如下步骤：
步骤一、采集整理土方测量区域1的地理位置资料；
步骤二、根据现场踏勘和电子地图确定无人机航拍路线和航拍参数，采用无人机按航拍路线和航拍参数进行拍摄，获得初步倾斜摄影数据，应用航拍pos数据去除不需要和多余的数据资料，生成拍摄区域的倾斜摄影三维实景模型；
其中，不需要和多余的数据资料是指超出项目规定范围的倾斜摄影数据和异常的倾斜摄影数据，如偏离建筑物或构筑物过高或过低的倾斜摄影中的数据以及合模过程中存在重叠的倾斜摄影数据；
步骤三：各分区倾斜摄影三维实景模型合模，将各分区的三维实景模型导入三维修编软件，确定连续编号及相邻分区两个同样的特殊坐标点；根据两个同样的特殊坐标点完成倾斜摄影三维实景模型的合模；应用pos数据对合模后重叠的部分进行处理，使相邻分区的三维实景模型无缝结合；以此类推，完成整个倾斜摄影区域的合模；
步骤四、根据倾斜摄影三维实景模型，将土方测量区域1划分为若干矩形区域11和非矩形区域12，将坡度大于3％的区域和土方填挖交界区域划分为特殊区域13；
步骤五、分别设置土方测量的采样点形状为矩形采样点、三角形采样点和多边形采样点，并分别对应矩形区域11、非矩形区域12和特殊区域13；矩形采样点即为采样点的形状为矩形，包括正方形和长方形，一般为正方形；三角形采样点即为采样点的形状为三角形，一般为等边三角形。
步骤六、设定土方计算误差，并根据式(1)计算所划分区域的采样距离；
Figure BDA0002537489880000041
式中，f(ai)为第i区域的土方计算误差，f(di)为第i区域的采样距离，f(ci)为第i区域的测量周长，∫∫f(xi)f(yi)dxdy为第i区域的测量面积；其中，ai、di、ci分别为第i区域的计算误差变量、采样距离变量、测量周长变量，xi、yi为第i区域坐标系的x轴值和y轴值；
采样距离是应用软件计算的专有名词，如正方形采样点的采样距离即为正方形的边长；
步骤七、按面积将矩形区域11、非矩形区域12和特殊区域13划分为大区域、较大区域、一般区域、小区域和微小区域；
步骤八、在土方测量区域中，设定大区域的采样距离为1单位，较大区域的采样距离为0.5单位，一般区域的采样距离为0.3单位，小区域的采样距离为0.1单位，微小区域的采样距离为0.05单位；
步骤九、根据各区域面积，按设定的采样距离和采样点形状，分别测量各区域的填、挖土方量；在划定的区域中布满相应采样距离的采样点，通过应用软件计算出该区域的挖、填土方量；
步骤十、将测量区域的挖、填土方量累加即为土方测量区域的累加土方量。
优选的，步骤二中，所述航拍参数包括航拍高度和速度，并且根据现场拍摄区域建筑物的分布情况设定，根据初步设定的航拍路线和参数设置无人机试飞，根据试飞结果调整航拍路线和参数设置，根据调整后的航拍路线和参数进行拍摄，获得初步倾斜摄影数据。
优选的，步骤七中，大区域面积＞6400平方单位，6400平方单位≥较大区域面积＞1600平方单位，1600平方单位≥一般区域面积＞576平方单位，576平方单位≥小区域面积＞64平方单位，微小区域面积≤64平方单位。
本方法根据航拍路线和设置参数应用无人机获取倾斜摄影数据，并建立倾斜摄影三维实景模型；根据倾斜摄影三维实景模型将土方测量区域划分为矩形区域、非矩形区域和特殊区域三种不同的区域；根据区域面积大小划分为大区域、较大区域、一般区域、小区域和微小区域五个等级；根据提出的土方测量误差公式确定各等级区域的采样距离；设定三种不同区域的采样距离值和采样形状规则，并计算各区域的挖、填土方量；各挖、填土方量累计之和即为土方测量区域的土方量。
本方法根据采样点位形状将测量土方区域划分为矩形区域、非矩形区域和特殊区域，根据区域面积划分为大区域、较大区域、一般区域、小区域和微小区域五个等级，设定五个等级区域的采样距离值，极大提高了土方测量的精确度，同时提高了测量的效率，降低了测量成本。同时，将坡度＞3％区域和填挖交界区域作为特殊区域，并减小采样距离，提高计算等级，达到降低填、挖方测量误差的目的，提高了挖、填方的准确度。与矩形区域采样距离相比，本方法将非矩形区域的采样距离提高了一个等级，使得采样点超出土方测量边界的面积大大减少，进一步提高了土方测量的准确度，降低了测量误差。与矩形采样点相比，在同样的采样距离下，三角形采样点的面积是矩形的一半。在矩形区域采用矩形采样点能够提高计算效率，而在非矩形区域和特殊区域采用三角形采样点能够进一步提高土方测量的精准度，降低测量误差。

Claims (3)

1.一种基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、采集整理土方测量区域的地理位置资料；
步骤二、根据现场踏勘和电子地图确定无人机航拍路线和航拍参数，采用无人机按航拍路线和航拍参数进行拍摄，获得各分区初步倾斜摄影数据，应用航拍pos数据去除不需要和多余的数据资料，生成拍摄区域的各分区倾斜摄影三维实景模型；
步骤三：各分区倾斜摄影三维实景模型合模，将各分区的三维实景模型导入三维修编软件，确定连续编号及相邻分区两个同样的特殊坐标点；根据两个同样的特殊坐标点完成倾斜摄影三维实景模型的合模；应用pos数据对合模后重叠的部分进行处理，使相邻分区的三维实景模型无缝结合；以此类推，完成整个倾斜摄影区域的合模；
步骤四、根据倾斜摄影三维实景模型，将土方测量区域划分为若干矩形区域和非矩形区域，将坡度大于3％的区域和土方填挖交界区域划分为特殊区域；
步骤五、分别设置土方测量的采样点形状为矩形采样点、三角形采样点和多边形采样点；
步骤六、设定土方计算误差，并根据式(1)计算所划分区域的采样距离；
Figure FDA0002537489870000011
式中，f(ai)为第i区域的土方计算误差，f(di)为第i区域的采样距离，f(ci)为第i区域的测量周长，∫∫f(xi)f(yi)dxdy为第i区域的测量面积；其中，ai、di、ci分别为第i区域的计算误差变量、采样距离变量、测量周长变量，xi、yi为第i区域坐标系的x轴值和y轴值；
步骤七、按面积将矩形区域、非矩形区域和特殊区域划分为大区域、较大区域、一般区域、小区域和微小区域；
步骤八、在土方测量区域中，设定大区域的采样距离为1单位，较大区域的采样距离为0.5单位，一般区域的采样距离为0.3单位，小区域的采样距离为0.1单位，微小区域的采样距离为0.05单位；
步骤九、根据各区域面积，按设定的采样距离和采样点形状，分别测量各区域的填、挖土方量；
步骤十、将测量区域的挖、填土方量累加即为土方测量区域的累加土方量。
2.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法，其特征在于：步骤二中，所述航拍参数包括航拍高度和速度，并且根据现场拍摄区域建筑物的分布情况设定，根据初步设定的航拍路线和参数设置无人机试飞，根据试飞结果调整航拍路线和参数设置，根据调整后的航拍路线和参数进行拍摄，获得初步倾斜摄影数据。
3.根据权利要求1或2所述的基于倾斜摄影技术并按不同网格划分的土方测量方法，其特征在于：步骤七中，大区域面积＞6400平方单位，6400平方单位≥较大区域面积＞1600平方单位，1600平方单位≥一般区域面积＞576平方单位，576平方单位≥小区域面积＞64平方单位，微小区域面积≤64平方单位。
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