[發明專利]基于傾斜攝影技術的山區道路土方量計算方法

在審

• 申請號: 202010537451.4
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111783191A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 徐寧;李印冬;趙建立;謝非;李偉
• 申請（專利權）人: 中國二十冶集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06T17/05;G01B11/00;G01C11/02;G01C5/00
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 沈國良

1.一種基于傾斜攝影技術的山區道路土方量計算方法，其特征在于本方法包括如下步驟：

步驟一、收集整理山區道路地理位置數據和道路施工設計圖；

步驟二、根據現場踏勘和電子地圖確定無人機航拍路線和航拍參數，采用無人機按航拍路線和航拍參數進行拍攝，獲得各分區初步傾斜攝影數據，應用航拍pos數據去除不需要和多余的數據資料，生成拍攝區域的各分區傾斜攝影三維實景模型；

步驟三、各分區傾斜攝影三維實景模型合模，將各分區的三維實景模型導入三維修編軟件，確定連續編號及相鄰分區兩個同樣的特殊坐標點；根據兩個相同的特殊坐標點完成傾斜攝影三維實景模型的合模；應用pos數據對合模后重疊的部分進行處理，使相鄰分區的三維實景模型無縫結合；以此類推，完成整個傾斜攝影區域的合模；

步驟四、根據傾斜攝影三維實景模型上的高程數據，在山區道路區域按一定間距將高程數據錄入道路設計模型中，并根據道路施工圖建立道路設計模型；

步驟五、根據傾斜攝影三維實景模型的高程數據，在道路設計模型中生成初始路基橫斷面圖；

步驟六、根據道路施工設計圖完成山區道路施工，施工完成后按步驟二生成施工后的傾斜攝影三維實景模型；

步驟七、根據施工后的傾斜攝影三維實景模型，將施工后的高程數據替換道路設計模型中的高程數據，沒有施工或不在施工范圍內的高程數據不予替換，并生成施工后的路基橫斷面圖；

步驟八、將路基橫斷面圖和施工后的路基橫斷面圖按同樁號生成路基橫斷面比較圖，其中路基橫斷面比較圖中包含原始地形地面線和施工后地形地面線；

步驟九、分別按照樁間距1m、2m、……10m進行土方工程量計算，并以1m為基準斷面，計算各樁間距的道路挖、填土方量以及與基準樁間距的誤差；根據山區道路樁間距與挖方誤差的關系，按一次線性函數擬合為：

y₁＝k₁x+b₁ (1)

根據山區道路樁間距與填方誤差的關系，按一次線性函數擬合為：

y₂＝k₂x+b₂ (2)

式中，y₁為挖方誤差，y₂為填方誤差，x為樁間距，k₁和b₁為與挖方誤差相關的常數，k₂和b₂為與填方誤差相關的常數；步驟十、設定挖、填土方量計算的最大誤差，并按式(1)和式(2)分別計算出山區道路滿足最大誤差要求的挖、填土方量的最大直線樁間距d；

步驟十一、設定以山區道路路基坡頂到坡腳為土方量計算邊界，挖方以設計高程及以上為邊界，填方以設計高程以下為邊界；

步驟十二、計算所有路基橫斷面比較圖中初始地形曲面與施工后地形曲面之間以及施工區域范圍內的道路土方橫斷面面積；

步驟十三、根據相鄰兩個路基橫斷面的有效土方橫斷面面積，按式(3)計算有效挖、填土方量，

V_挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×d (3)

式中，V_挖、填為有效挖、填土方量，∫∫f(x、y)dxdy為有效土方橫斷面面積，d為相鄰兩個路基橫斷面的距離或樁號差，x為坐標系x軸的值，y為坐標系y軸的值；

步驟十四、所有路段的有效挖、填土方量計算結果之和即為山區道路土方量。

2.根據權利要求1所述的基于傾斜攝影技術的山區道路土方量計算方法，其特征在于：步驟二中，所述航拍參數包括航拍高度和速度，并且根據現場拍攝區域建筑物的分布情況設定，根據初步設定的航拍路線和參數設置無人機試飛，根據試飛結果調整航拍路線和參數設置，根據調整后的航拍路線和參數進行拍攝，獲得初步傾斜攝影數據。

3.根據權利要求1或2所述的基于傾斜攝影技術的山區道路土方量計算方法，其特征在于：步驟十三中，在山區道路凹、凸曲線路段，樁間距d按照式(4)計算，

式中，x₁、x₂為凹凸曲線的前、后樁號，f(x,y,r)為道路凹、凸曲線函數表達式，x為坐標系x軸的值，y為坐標系y軸的值，r為轉彎路段的曲線半徑或曲率半徑。