基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法与流程

本发明涉及市政工程技术领域，尤其涉及一种基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法。

背景技术：

在市政工程中，作业场地基本具备大面积、长线性的特点，尤其在地貌复杂的地域，土方工程量计算尤为复杂。复杂地形中土方计算方式常用的有栅格网、三角网等，但是其对于原有地形地貌的原始数据要求特别高，整个土方计算需浪费大量的人力、物力，且计算结果偏差较大，计算作业效率低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法，本方法克服市政工程中场地平整土方计算的缺陷，利用无人机倾斜摄影技术快速、灵活采集区域内现状地面信息，搭建实景建模，通过三维实景建模工具进行地形的数据提取，设置场地平整标高，实现自动、快速计算场地平整过程中土方的挖填量。

为解决上述技术问题，本发明基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法包括如下步骤：

步骤一、对场地平整现场进行外业勘踏，设置飞行区域、飞行高度以及飞行架次，根据外业勘踏选取起飞点和降落点；

步骤二、选定所采用的坐标系，制定现场相控点，现场相控点每平方公里内不少于10个，现场相控点标识采用40×40cm的双色对角图案且上方无遮挡物；

步骤三、采用具有五目摄像头的无人机进行场地平整现场航拍，提取无人机前方、后方、左方、右方和下方的照片以及无人机航拍的pos数据；

步骤四、将无人机拍摄的倾斜影像及对应的pos数据导入处理平台，并进行匀光匀色、几何校正、多视匹配、空中三角测量控制点加密、dsm生成、真正射影像图生产处理，生成倾斜摄影模型；

步骤五、将倾斜摄影模型与现场相控点坐标进行校核、多点验证，保证倾斜摄影模型对整个场地平整现场的坐标体系、高程的精准定位；

步骤六、对倾斜摄影模型内树木、需搬迁构筑物、干涉物进行过滤处理，保证倾斜摄影模型的地形精准度，得到场地平整现场的实景模型；

步骤七、将实景模型导入查看应用工具，浏览场地平整现场的整体地形情况，根据实际场地平整标高，对场地平整现场进行场地分割，高于场地平整标高的分割为开挖区域，低于场地平整标高的分割为填方区域；

步骤八、以场地平整标高为基准，自动计算开挖区域和填方区域的土方工程量，同时进行开挖和填方土方的自平衡利用。

进一步，所述飞行区域为每飞行架次不大于0.5平方公里，所述飞行高度至少大于场地平整现场内建筑物最高高度30米。

进一步，所述无人机五目摄像头包括一个垂直于地面的摄像头和四个与地面呈一定夹角的倾斜摄像头。

由于本发明基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法采用了上述技术方案，即本方法对现场进行外业勘踏，设置飞行数据以及起飞点和降落点；选定坐标系以及相控点，采用无人机航拍，提取航拍照片以及pos数据；导入处理平台并进行处理，生成倾斜摄影模型；对倾斜摄影模型经相控点进行校核验证，实现坐标体系和高程的精准定位；对倾斜摄影模型内干涉物进行过滤处理，得到场地平整现场的实景模型；将实景模型导入查看应用工具，并根据实际场地平整标高分割为开挖区域和填方区域；以场地平整标高为基准，计算开挖和填方区域的土方工程量，并进行开挖和填方土方的自平衡利用。本方法利用无人机快速、灵活采集区域内现状地面信息，搭建实景建模，提取地形数据，设置场地平整标高，实现自动、快速计算场地平整过程中土方的挖填量。

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为本发明基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法的原理框图；

图2为本方法中挖方区域和填方区域示意图。

具体实施方式

实施例如图1和图2所示，本发明基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法包括如下步骤：

步骤一、对场地平整现场进行外业勘踏，设置飞行区域、飞行高度以及飞行架次，根据外业勘踏选取起飞点和降落点；

步骤二、选定所采用的坐标系，制定现场相控点，现场相控点每平方公里内不少于10个，现场相控点标识采用40×40cm的双色对角图案且上方无遮挡物；

步骤三、采用具有五目摄像头的无人机进行场地平整现场航拍，提取无人机前方、后方、左方、右方和下方的照片以及无人机航拍的pos数据；

步骤四、将无人机拍摄的倾斜影像及对应的pos数据导入处理平台，并进行匀光匀色、几何校正、多视匹配、空中三角测量控制点加密、dsm生成、真正射影像图生产处理，生成倾斜摄影模型；空中三角测量是立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法；dsm是数字表面模型（digitalsurfacemap），是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度信息的地面高程模型，涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程；真正射影像图（trueortho；truedigitalorthomap,tdom）是基于数字表面模型（dsm），利用数字微分纠正技术，改正原始影像的几何变形，tdom是对整个分区进行影像重采样，采样后影像的质量主要取决于dsm质量的好坏。只有高质量的dsm能够生成高质量的真正射影像图；

步骤五、将倾斜摄影模型与现场相控点坐标进行校核、多点验证，保证倾斜摄影模型对整个场地平整现场的坐标体系、高程的精准定位；

步骤六、对倾斜摄影模型内树木、需搬迁构筑物、干涉物进行过滤处理，保证倾斜摄影模型的地形精准度，得到场地平整现场的实景模型；

步骤七、将实景模型导入查看应用工具，浏览场地平整现场的整体地形情况，根据实际场地平整标高，对场地平整现场进行场地分割，高于场地平整标高的分割为开挖区域，低于场地平整标高的分割为填方区域；

步骤八、以场地平整标高为基准，自动计算开挖区域和填方区域的土方工程量，同时进行开挖和填方土方的自平衡利用。

优选的，所述飞行区域为每飞行架次不大于0.5平方公里，所述飞行高度至少大于场地平整现场内建筑物最高高度30米。

优选的，所述无人机五目摄像头包括一个垂直于地面的摄像头和四个与地面呈一定夹角的倾斜摄像头。

本方法通过无人机倾斜摄影技术可快速、灵活地采集现场区域内现状地面信息，搭建实景建模。通过三维实景建模软件工具（contextcaptureviewer）进行地形的数据提取，设置场地平整标高，自动、快速计算场地平整过程中土方的挖填量。

通过现场相控点选定，飞行路线、航线、航次参数设置，收集现有场地的实景模型。在实景模型基础上校核坐标、高程的准确性，利用相关软件选定一个场地平整基准标高，自动计算高于此标高的挖方量，低于此标高的填方量，整个土方计算过程效率高、准确度高。

本发明很好的解决了复杂地形的土方计算及内部土方的自平衡利用难题，可以高效、精准的计算出场地平整土方量，为工程结算提供依据。

技术特征：

1.一种基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、对场地平整现场进行外业勘踏，设置飞行区域、飞行高度以及飞行架次，根据外业勘踏选取起飞点和降落点；

步骤二、选定所采用的坐标系，制定现场相控点，现场相控点每平方公里内不少于10个，现场相控点标识采用40×40cm的双色对角图案且上方无遮挡物；

步骤三、采用具有五目摄像头的无人机进行场地平整现场航拍，提取无人机前方、后方、左方、右方和下方的照片以及无人机航拍的pos数据；

步骤四、将无人机拍摄的倾斜影像及对应的pos数据导入处理平台，并进行匀光匀色、几何校正、多视匹配、空中三角测量控制点加密、dsm生成、真正射影像图生产处理，生成倾斜摄影模型；

步骤五、将倾斜摄影模型与现场相控点坐标进行校核、多点验证，保证倾斜摄影模型对整个场地平整现场的坐标体系、高程的精准定位；

步骤六、对倾斜摄影模型内树木、需搬迁构筑物、干涉物进行过滤处理，保证倾斜摄影模型的地形精准度，得到场地平整现场的实景模型；

步骤七、将实景模型导入查看应用工具，浏览场地平整现场的整体地形情况，根据实际场地平整标高，对场地平整现场进行场地分割，高于场地平整标高的分割为开挖区域，低于场地平整标高的分割为填方区域；

步骤八、以场地平整标高为基准，自动计算开挖区域和填方区域的土方工程量，同时进行开挖和填方土方的自平衡利用。

2.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法，其特征在于：所述飞行区域为每飞行架次不大于0.5平方公里，所述飞行高度至少大于场地平整现场内建筑物最高高度30米。

3.根据权利要求1或2所述的基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法，其特征在于：所述无人机五目摄像头包括一个垂直于地面的摄像头和四个与地面呈一定夹角的倾斜摄像头。

技术总结
本发明公开了一种基于倾斜摄影实景模型的复杂地形场地平整土方计算方法，本方法对现场外业勘踏，设置飞行数据；选定坐标系以及相控点，采用无人机航拍，提取航拍照片、pos数据；导入处理平台生成倾斜摄影模型；对倾斜摄影模型经相控点进行校核验证，实现坐标体系和高程的精准定位；对倾斜摄影模型内干涉物进行过滤处理，得到场地平整现场的实景模型；将实景模型导入查看应用工具，并根据实际场地平整标高分割为开挖区域和填方区域；以场地平整标高为基准，计算开挖和填方区域的土方工程量，并进行开挖和填方土方的自平衡利用。本方法利用无人机搭建实景建模，提取地形数据，设置场地平整标高，实现自动、快速计算场地平整过程中土方的挖填量。

技术研发人员：谭旭林;王银武;徐宁;龙也;杨光
受保护的技术使用者：中国二十冶集团有限公司
技术研发日：2020.06.12
技术公布日：2020.10.16