用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统及方法与流程

本发明涉及道路施工，更具体的说是涉及用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统及方法。

背景技术：

1、道路土方工程的精确算量一直是目前土方施工的难点之一，传统勘测地形方式误差较大，速度慢，地形变化勘测前后地形变化大，且对于复杂环境下，传统rtk受干扰大，误差大，且现有的无人机航拍后精度不足，不能反映出实际设计环境。

2、因此，如何提供一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的，快速且精准的系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统及方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，包括：

4、采集模块，采集施工区域的地形点云数据，并对所述地形点云数据进行优化，并基于优化后的地形点云数据生成地形模型；

5、规则设定模块，与所述采集模块连接，根据优化后的地形点云数据以及建筑边坡工程设计规范，赋予边坡建模规则；

6、绘制模块，与所述采集模块连接，在所述地形模型进行平面线路以及纵断面的绘制；

7、模型生成模块，与所述规则设定模块以及所述绘制模块连接，基于绘制后的地形模型以及所述边坡建模规则自动生成边坡模型；

8、输出模块，与所述模型生成模块连接，根据边坡模型，按里程自动生成土方开挖断面图，并对土方开挖断面图进行复核，输出复核后的土方开挖断面图。

9、可选的，所述采集模块包括：

10、车机一体化激光雷达、背包激光雷达扫描设备、无人机激光雷达设备、集成单元、数据优化单元以及模型生成单元；

11、其中，所述车机一体化激光雷达、所述背包激光雷达扫描设备、所述无人机激光雷达设备分别采集施工区域的地形点云数据；所述集成单元集成分别采集到的施工区域的地形点云数据后通过数据优化单元将集成的地形点云数据中包含的空点及空中不稳定点进行删除，得到优化后的地形点云数据；所述模型生成单元根据优化后的地形点云数据自动生成地形模型。

12、可选的，所述规则设定模块：包括：

13、内置规则设定单元、bim建模软件搭载单元以及cad软件搭载单元；

14、其中，所述内置规则设定单元根据优化后的地形点云数据以及建筑边坡工程设计规范，采用语言编程的形式得到边坡建模规则；

15、所述bim建模软件搭载单元用于直接调用bim建模软件中的边坡建模规则；

16、所述cad软件搭载单元获取cad软件中绘制的施工区域边坡图形作为拾取元素创建边坡建模规则。

17、可选的，所述绘制模块包括：

18、地形模型复测单元、平面线路绘制单元以及纵断面绘制单元；

19、其中，所述地形模型复测单元对所述地形模型进行复测，查验地形是否存在错、漏、点，若是，则返回所述采集模块进行地形点云数据的采集与优化；所述平面线路绘制单元基于生成的地形模型上绘制平面道路中心线路；所述纵断面绘制单元基于生成的地形模型上绘制纵断面。

20、可选的，所述平面线路绘制单元，包括三种方式，如下：

21、第一：导入优化后的地形点云数据，布置控制点，并根据控制点采用积木法和交点法绘制平面线路；

22、第二：与外部路线设计软件连接，获得所述外部路线设计软件中线路xyz及半径的参数信息，将参数信息以文本形式导入并绘制平面线路；

23、第三：与所述cad软件搭载单元连接，通过cad绘制平面线路并加载。

24、可选的，所述布置控制点，包括：制定土方工程断面里程控制桩号。

25、可选的，所述纵断面绘制单元，包括两种方式，如下：

26、第一：与外部路线设计软件连接，获取设计软件中纵断面高程、外距、半径的参数信息，将参数信息以文本形式导入并绘制纵断面线路；

27、第二：与所述bim建模软件搭载单元，通过所述bim建模软件搭载与bim建模软件线路互通，将纵断面导入并绘制纵断面线路。

28、可选的，所述模型生成模块，包括：

29、道路中心线选取单元、地形选取单元、构成要素选择单元、计算生成单元以及存储单元；

30、其中，所述道路中心线选取单元选择道路中心；所述地形选取单元点选地形；所述构成要素选择单元选择对应要素；所述计算生成单元通过道路中心及道路结构信息，按照规则设定模块已赋予的边坡建模规则，参照选取的地形在满足实际路线平纵走向时，自动计算与地形做三角构造网点，在与地形计算边坡生成的同时自动剪切地形，形成生成边坡模型。

31、可选的，所述输出模块包括：

32、导出单元、土方报表生成单元、分析单元；

33、其中，所述导出单元根据生成边坡模型，按里程自动生成土方开挖断面图并导出；所述土方报表生成单元基于成土方开挖断面图得到对应土方汇总报表；所述分析单元获取现状边坡模型，并将生成的边坡模型与现状边坡模型进行对比分析，自动计算出土方发生变化处，并用颜色区分出两者之间的区别，对土方开挖断面图进行复核，输出复核后的土方开挖断面图。

34、一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的方法，包括：

35、s100：采集施工区域的地形点云数据，并对所述地形点云数据进行优化；

36、s200：根据优化后的地形点云数据以及建筑边坡工程设计规范，赋予边坡建模规则；

37、s300：基于优化后的地形点云数据绘制得到地形模型；

38、s400：基于绘制得到的地形模型以及所述边坡建模规则自动生成边坡模型；

39、s500：根据边坡模型，按里程自动生成土方开挖断面图，并对土方开挖断面图进行复核，输出复核后的土方开挖断面图。

40、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统及方法，本发明快速准确采集到设计区域地貌并运算出土方工程设计图(土方开挖断面图)，从而提高了长大干线及复杂环境下土方设计的准确性，在满足相关标准，设计要求的前提下，极大提升土方工程设计的水平和精度，避免土方工程出现的土方量不合理等现象，且本发明采集模块还具有抗干扰能力强的优点，同时，结合bim以及cad软件，使其便捷简单，并有很好的兼容性，极大的提升了土方工程精确化设计速度与精度，具有广泛的社会经济效益。

技术特征：

1.一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述采集模块包括：

3.根据权利要求1所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述规则设定模块：包括：

4.根据权利要求3所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述绘制模块包括：

5.根据权利要求4所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述平面线路绘制单元，包括三种方式，如下：

6.根据权利要求5所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述布置控制点，包括：制定土方工程断面里程控制桩号。

7.根据权利要求4所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述纵断面绘制单元，包括两种方式，如下：

8.根据权利要求1所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述模型生成模块，包括：

9.根据权利要求1所述的一种用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统，其特征在于，所述输出模块包括：

10.一种利用权利要求1-9任一项所述系统的方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了用于设计长大干线或复杂环境下土方工程的系统及方法，属于道路施工技术领域。该系统包括：采集模块采集施工区域的地形点云数据，并对所述地形点云数据进行优化，并基于优化后的地形点云数据生成地形模型；规则设定模块根据优化后的地形点云数据以及建筑边坡工程设计规范，赋予边坡建模规则；绘制模块在所述地形模型进行平面线路以及纵断面的绘制；模型生成模块基于绘制后的地形模型以及所述边坡建模规则自动生成边坡模型；输出模块根据边坡模型，按里程自动生成土方开挖断面图，并对土方开挖断面图进行复核，输出复核后的土方开挖断面图。本发明能够提高土方工程设计的准确性，加快施工阶段土方复核的效率，具有显著的经济社会效益。

技术研发人员：周亚楠,张凤龙,李建平,杨文远,周昶旭,梁玉鹏
受保护的技术使用者：中铁六局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15