CN115030197A - 一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法 - Google Patents

一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及支护施工的技术领域，尤其是涉及一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法。本发明施工步骤包括：利用GPS对每一个控制点进行扫描，在扫描点架设三维激光扫描仪，将扫描区域的地形数据导入三维模拟软件，在三维模拟软件中生成整体地形的三角网曲面地形图，施工完成后，通过支护施工后的整体地形的三角网曲面地形图与第一次扫描生成的三角网曲面地形图对比后计算出实际施工量。通过逆向三维建模技术形成地形模型，方便通过计算机直接处理相关数据，包括测量坡体高度和坡面形状，提供施工的施工量预测，方便合理配置施工资源，预测完成周期和施工成本，并在完成施工后精确计算施工量，为施工核算提供数据支持。

Description

一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法
技术领域
本发明涉及支护施工的技术领域，尤其是涉及一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法。
背景技术
目前，由于一些工程地理地质条件的特殊性，其工程建设会遇到深埋高挖工程，因此，对山体边坡的稳定性的处理和加固施工就显得格外重要，边坡支护是基坑工程安全的重要保证，为了保证边坡施工过程中和后续边坡使用过程中的安全性，对边坡进行第三方监测工作尤为重要，边坡支护工程在施工过程中和竣工后的监测工作具有重要意义，作为建设方项目管理人员，做好边坡监测项目管理工作至关重要.。
相关技术中，山体支护施工过程中大都采用现场标记测量和人工经验估测，边坡支护原始坡面平整度较差和较为复杂，人工计算量庞大和计算繁琐，同时山体支护施工过程中不能实时监测施工进度和施工精度等情况，无法保证山体支护施工的施工质量。
发明内容
为了提高对山体边坡支护施工的实时监测能力，提高工程量计算精度，本发明提供一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法。
本发明提供的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法采用如下的技术方案：
一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，包括以下施工步骤：
步骤一：施工现场进行观测并规划扫描区域，对所规划的扫描区域进行划分，为每一个划分的单独区域布设扫描点与控制点；
步骤二：建立坐标系，并利用GPS对每一个控制点进行扫描，导出控制点的高程信息和水平坐标；
步骤三：将扫描点的高程信息和水平坐标导入数据处理软件，利用数据处理软件生成带有扫描点坐标信息的点云图；
步骤四：在所述扫描点架设三维激光扫描仪，扫描每一块扫描区域的地形数据，将扫描区域的地形数据导入三维模拟软件，利用三维模拟软件生成每一块扫描区域的三角网曲面地形图；
步骤五：将数据处理软件生成的带有扫描点坐标信息的点云图与三维模拟软件生成的每一块扫描区域的三角网曲面地形图进行结合，在三维模拟软件中生成整体地形的三角网曲面地形图，
步骤六：通过整体地形的三角网曲面地形图模拟生成基本施工方案，根据确定的基本施工方案进行现场施工；
步骤七：施工完成后，再利用GPS和三维激光扫描仪对每一个扫描点进行扫描，导出支护施工后的整体地形的三角网曲面地形图，通过支护施工后的整体地形的三角网曲面地形图与第一次扫描生成的三角网曲面地形图对比后计算出实际施工量。
通过采用上述技术方案，通过GPS和三维激光扫描仪进行扫描提供准确的地形数据，并通过逆向三维建模技术形成地形模型，方便通过计算机直接处理相关数据，包括测量坡体高度和坡面形状，提供施工的施工量预测，方便合理配置施工资源，预测完成周期和施工成本，并在完成施工后精确计算施工量，为施工核算提供数据支持。
优选的，步骤一中，每一个所述扫描点的有效扫描半径为20m-25m，所述单独扫描点的扫描区域的有效扫描区域与其相邻的扫描点的有效扫描区域覆盖重叠率为25%-30%。
通过采用上述技术方案，有效扫描区域覆盖重叠，对个扫描区域单独测量的同时利用周围的扫描区域作为参考，减少扫描的偏差和坐标的错位，同时对边沿处的区域做到不漏测。
优选的，步骤二所述GPS对每一个控制点进行扫描，重复扫描次数为3-5，并对每次测得的高程信息和水平坐标进行求平均得到最终的高程信息和水平坐标。
通过采用上述技术方案，受检测手段质量的不确定性，同时施工精度和测量精度的要求，需要通过多测求平均的方法提高测试精度。
优选的，步骤三所述生成点云坐标信息图后，对点云坐标信息图进行分散随机取样校核坐标信息。
优选的，步骤四所述生成每一块扫描区域的三角网曲面地形图前，对每一块扫描区域的地形数据进行去噪处理，并进行取样保留，对取样保留的每一块扫描区域的三角网曲面地形图进行平滑处理。
通过采用上述技术方案，去噪处理和取样保留有利于最大程度保留地形贴合程度，同时减少所要计算和渲染的面，同时提高可观察度。
优选的，步骤五所述生成整体地形的三角网曲面地形图后，根据地形等高对整体地形的三角网曲面地形图进行拼接上色处理。
通过采用上述技术方案，根据地形等高对地形图进行拼接上色处理，按照地形高低对地形进行直观展示，快速筛检出***点和锚索加固点。
优选的，步骤六所述现场施工时通过无人机监测施工过程的地形变化，将无人机监测的数据实时传输到三维模拟软件中并跟踪数据变化。
通过采用上述技术方案，通过计算机预测施工量，为预测施工期限和安排施工资源提供数据支持。
优选的，计算步骤七所述实际施工量时按照扫描点分块进行计算，然后将各部分体积相加求和得到总施工量。
综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：
1、通过GPS和三维激光扫描仪进行扫描提供准确的地形数据，并通过逆向三维建模技术形成地形模型，方便通过计算机直接处理相关数据，包括测量坡体高度和坡面形状，提供施工的施工量预测，方便合理配置施工资源，预测完成周期和施工成本，并在完成施工后精确计算施工量，为施工核算提供数据支持。
2、有效扫描区域覆盖重叠，对个扫描区域单独测量的同时利用周围的扫描区域作为参考，减少扫描的偏差和坐标的错位，同时对边沿处的区域做到不漏测，受检测手段质量的不确定性，同时施工精度和测量精度的要求，需要通过多测求平均的方法提高测试精度，去噪处理和取样保留有利于最大程度保留地形贴合程度，同时减少所要计算和渲染的面，同时提高可观察度。
3、根据地形等高对地形图进行拼接上色处理，按照地形高低对地形进行直观展示，快速筛检出***点和锚索加固点，通过计算机预测施工量，为预测施工期限和安排施工资源提供数据支持。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
本发明实施例公开一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，包括以下施工步骤：
步骤一：施工现场进行观测并规划扫描区域，对所规划的扫描区域进行划分，为每一个划分的单独区域布设扫描点与控制点；
步骤二：建立坐标系，并利用GPS对每一个控制点进行扫描，导出控制点的高程信息和水平坐标；
步骤三：将扫描点的高程信息和水平坐标导入数据处理软件，利用数据处理软件生成带有扫描点坐标信息的点云图；
步骤四：在所述扫描点架设三维激光扫描仪，扫描每一块扫描区域的地形数据，将扫描区域的地形数据导入三维模拟软件，利用三维模拟软件生成每一块扫描区域的三角网曲面地形图；
步骤五：将数据处理软件生成的带有扫描点坐标信息的点云图与三维模拟软件生成的每一块扫描区域的三角网曲面地形图进行结合，在三维模拟软件中生成整体地形的三角网曲面地形图，
步骤六：通过整体地形的三角网曲面地形图模拟生成基本施工方案，根据确定的基本施工方案进行现场施工；
步骤七：施工完成后，再利用GPS和三维激光扫描仪对每一个扫描点进行扫描，导出支护施工后的整体地形的三角网曲面地形图，通过支护施工后的整体地形的三角网曲面地形图与第一次扫描生成的三角网曲面地形图对比后计算出实际施工量。
实施例2：
在实施例1的基础上增加：
步骤一中，每一个所述扫描点的有效扫描半径为20m-25m，所述单独扫描点的扫描区域的有效扫描区域与其相邻的扫描点的有效扫描区域覆盖重叠率为25%-30%。
步骤二所述GPS对每一个控制点进行扫描，重复扫描次数为3-5，并对每次测得的高程信息和水平坐标进行求平均得到最终的高程信息和水平坐标。
步骤三所述生成点云坐标信息图后，对点云坐标信息图进行分散随机取样校核坐标信息。
步骤四所述生成每一块扫描区域的三角网曲面地形图前，对每一块扫描区域的地形数据进行去噪处理，并进行取样保留，对取样保留的每一块扫描区域的三角网曲面地形图进行平滑处理。
步骤五所述生成整体地形的三角网曲面地形图后，根据地形等高对整体地形的三角网曲面地形图进行拼接上色处理。
步骤六所述现场施工时通过无人机监测施工过程的地形变化，将无人机监测的数据实时传输到三维模拟软件中并跟踪数据变化。
计算步骤七所述实际施工量时按照扫描点分块进行计算，然后将各部分体积相加求和得到总施工量。
所述数据处理软件包括Trimble RealWorks和Recap，所述三维模拟软件包括Civil 3D。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：
步骤一：施工现场进行观测并规划扫描区域，对所规划的扫描区域进行划分，为每一个划分的单独区域布设扫描点与控制点；
步骤二：建立坐标系，并利用GPS对每一个控制点进行扫描，导出控制点的高程信息和水平坐标；
步骤三：将扫描点的高程信息和水平坐标导入数据处理软件，利用数据处理软件生成带有扫描点坐标信息的点云图；
步骤四：在所述扫描点架设三维激光扫描仪，扫描每一块扫描区域的地形数据，将扫描区域的地形数据导入三维模拟软件，利用三维模拟软件生成每一块扫描区域的三角网曲面地形图；
步骤五：将数据处理软件生成的带有扫描点坐标信息的点云图与三维模拟软件生成的每一块扫描区域的三角网曲面地形图进行结合，在三维模拟软件中生成整体地形的三角网曲面地形图，
步骤六：通过整体地形的三角网曲面地形图模拟生成基本施工方案，根据确定的基本施工方案进行现场施工；
步骤七：施工完成后，再利用GPS和三维激光扫描仪对每一个扫描点进行扫描，导出支护施工后的整体地形的三角网曲面地形图，通过支护施工后的整体地形的三角网曲面地形图与第一次扫描生成的三角网曲面地形图对比后计算出实际施工量。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：步骤一中，每一个所述扫描点的有效扫描半径为20m-25m，所述单独扫描点的扫描区域的有效扫描区域与其相邻的扫描点的有效扫描区域覆盖重叠率为25%-30%。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：步骤二所述GPS对每一个控制点进行扫描，重复扫描次数为3-5，并对每次测得的高程信息和水平坐标进行求平均得到最终的高程信息和水平坐标。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：步骤三所述生成点云坐标信息图后，对点云坐标信息图进行分散随机取样校核坐标信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：步骤四所述生成每一块扫描区域的三角网曲面地形图前，对每一块扫描区域的地形数据进行去噪处理，并进行取样保留，对取样保留的每一块扫描区域的三角网曲面地形图进行平滑处理。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：步骤五所述生成整体地形的三角网曲面地形图后，根据地形等高对整体地形的三角网曲面地形图进行拼接上色处理。
7.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：步骤六所述现场施工时通过无人机监测施工过程的地形变化，将无人机监测的数据实时传输到三维模拟软件中并跟踪数据变化。
8.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的山体支护施工方法，其特征在于：计算步骤七所述实际施工量时按照扫描点分块进行计算，然后将各部分体积相加求和得到总施工量。
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