[發明專利]基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法

有效

• 申請號: 202011587975.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112734929B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 徐盛;胡超;陳廷才;周宜紅
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/32;G06F17/16
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法，包括以下步驟：掃描土料場開挖面的三維點云數據，并且通過點云配準算法實現不同掃描批次的點云的配準，以此獲得開挖面原始不規則分布的點云。通過Doo?Sabin細分算法處理得到的原始不規則分布的點云，使其形成比較規則的開挖面；然后，再進行Kriging插值計算得到參與開挖方量計算的空間點云。通過MATLAB編寫網格細分算法，實現開挖方量的計算。本發明一種基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法，能夠對土料場開挖方量進行快速估算，該方法具備工作量小、測量相對安全、效率高。

技術領域

本發明屬于土石壩施工技術領域，尤其涉及一種基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法。

背景技術

近年來，心墻堆石壩由于具有基礎適應性、能就地取材等諸多優點，在我國得到廣泛使用，特別在我國在西南地區，海拔超過200m的特高壩中，心墻堆石壩數量眾多，除已建成的糯扎渡、長河壩等工程外，兩河口、雙江口等工程也正在建設。心墻壩填筑中對土料要求較高，且需求量巨大，往往需要從多個料場開采。通常情況下，土料場形態各異，開采表面和底面形態極不均勻，傳統的土方量計量方法主要是通過測量若干個典型斷面的面積，再乘以斷面間距進行累加得到，這種方法需要對多個斷面數據進行測量，對于開挖形態復雜的斷面，還需要加密測量斷面，后處理工作量較大，且受斷面選擇的影響，往往存在一定的誤差；對于分臺階開挖的料場，臺階較高，傳統的測量方法還存在一定的困難和危險性。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法，能夠對土料場開挖方量進行快速估算，該方法具備計算方式簡便、工作量小、計算精度可靠、效率高等優點。

本發明采取的技術方案為：

基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法，包括以下步驟：

步驟1：掃描土料場開挖面的三維點云數據，并且通過點云配準算法實現不同掃描批次的點云的配準，以此獲得開挖面原始不規則分布的點云。

步驟2：通過Doo-Sabin細分算法處理步驟1得到的原始不規則分布的點云，使其形成比較規則的開挖面；然后，再進行Kriging插值計算得到參與開挖方量計算的空間點云；

步驟3：通過MATLAB編寫網格細分算法，實現開挖方量的計算。

所述步驟1中，點云配準算法用于三維激光掃描儀所掃描點云從相對坐標到大地坐標的轉換，屬于坐標點云預處理。

所述步驟2中，Doo-Sabin細分算法指的是附圖1中點云處理中的部分。針對配準后的點云，即三維激光掃描儀所掃描后經過坐標轉換至大地坐標下的點云，是原始的不規則分布的點云，并且基于開挖現場的情況，會存在開挖面局部凹凸不平的情況，從而影響計算精度，因此需要運用Doo-Sabin細分算法對開挖面原始不規則點云進行光滑處理。

所述步驟2中，Kriging插值計算指的是附圖1中點云處理中的部分。針對光滑處理后的點云，并不能運用在網格細分算法的開挖方量估算中。由后述網格細分算法可知，參與開挖方量估算的點云是每個網格柱體的四個頂角坐標，因此，本發明引入Kriging插值算法用于網格單元柱體中頂角坐標的插值計算，以此獲得用于實際開挖方量估算的計算點云。

所述步驟3中，網格細分算法指的是附圖1中方量計算的部分，由上述可知，通過點云處理的過程獲得了計算點云，下一步就是開挖方量估算。

本發明一種基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法，技術效果如下：