基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统及方法，包括测深仪模块，用于采集水深数据；全球定位系统模块，用于采集平面坐标位置、海拔高度和方向角；计算机模块，用于通过预装软件连接测深仪模块和全球定位系统模块，并记录储存采集的数据；后处理模块，用于处理水下地形测量数据并生成可视化地形图。本发明专利技术通过全球定位系统与超声波测深仪相结合，能精确测量并实时显示测点的深度、平面坐标、高程等数据，提升了测量效率；测量点位密集、数据精确，保证了测量精度，能准确反映河床的实际地形结果；通过南方CASS软件和BIM Revit软件进行后处理，并生成地形的等高线图和三维势图，为后续施工提供了可靠、有效的实际数据支撑和图形指导。

Underwater topographic mapping system and method based on building information model

【技术实现步骤摘要】
基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统及方法
本专利技术属于水下测量
，特别涉及一种基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统及方法。
技术介绍
目前，在水下地形测量中，较为原始的方法是采用全站仪或GPS—RTK仪器放样出各点位，再通过测绳量测各点位的水深，最后将测量的数据归集整理再处理，处理后的测量结果用于指导水下相关施工。该方法由于是通过人工逐个点位测量、汇总整理数据，存在位置定位难、数据精度低、测量效率慢、受水流影响较大等弊端，测量数据处理工作量大，平面位置与水深的关联性偏差较大，无法反映水下地形的真实情况，对现场水下施工的指导价值和意义较低。因此，一些用于测深的仪器和软件被研发和应用，如中海达、华测、hypack等公司的测深仪器。该类水深测量仪器、软件通过配套GPS仪器进行平面定位和导航，通过超声波回声探测的方法量测水深，并将接收到的测深数据和平面位置数据显示到软件界面并记录储存，最后通过数据后处理得到地形的高程、水深和平面坐标等数据。该方法测量点位密集、范围广，水流影响极小，操作方便、便捷，极大地提高了测量效率和精度。但是，上述测量方法所得的测量数据仅能在测量过程中实时显示在软件界面上或生成文本数据，数据的直观性和可视性较差，无法形成便于查看和判断的二维或三维的图形。对一些以水深测量结果或水下地形情况作为依据来指导、决策的施工项目，如水下基坑开挖、河床冲刷地势测量等，有可能因模棱两可、不直观可靠的测量数据导致决策失误，影响工程项目正常进展。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种基于建筑信息化模型(BuildingInformationModeling(BIM))的水下地形测量成图系统及方法，以期提高水下地形数据的直观性和可视性，为后续施工提供了可靠、有效的实际数据支撑和图形指导。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，其特征在于，包括：测深仪模块，用于采集水深数据；全球定位系统模块，用于采集平面坐标位置、海拔高度和方向角；计算机模块，用于通过操作预装软件连接所述测深仪模块和全球定位系统模块，并记录储存采集的数据；后处理模块，用于处理水下地形测量数据并生成可视化地形图。作为优选，所述测深仪模块包括换能器、蓄电池和测量船，所述换能器与所述全球定位系统模块和计算机模块连接，并通过发射超声波和接收反射波来测量计算水深，再通过所述计算机模块的控制实现水深数据的采集、传输和记录，所述蓄电池用于为所述换能器供能，所述测量船作为载体并在测量区域航行。作为优选，所述全球定位系统模块包括全球定位系统基站和全球定位系统移动站，所述全球定位系统基站与所述计算机模块连接，并实时动态测量获取测点的三维数据结果，以通过所述计算机模块实现平面坐标位置、海拔高度和方向角数据的采集、传输和记录。作为优选，所述计算机模块包括计算机设备和预装软件，所述计算机设备与所述测深仪模块和全球定位系统移动站连接，并根据水下地形测量要求操作预装软件设置各模块的参数，并记录和储存采集的所有数据。作为优选，所述预装软件包括Sounder、HydroNav、Hcconfig、SComAssistant和HydroSurvey，所述SComAssistant和Hcconfig为串口连接软件，通过参数设置将所述全球定位系统移动站和测深仪模块连接同步；所述Sounder软件用于设置所述换能器的吃水深度，并与所述测深仪模块相连以显示水深数据；所述HydroSurvey软件用于预设测量线路和坐标系统，以对测量原始数据进行偏差修正；所述HydroNav作为主界面软件，用于建立、储存测量任务，并进行坐标系参数、通讯端口和改正参数偏差等的设置，且实时显示测点的高程、经纬度、方向角和水深数据。作为优选，所述后处理模块包括南方CASS和BIMRevit软件，所述南方CASS软件将所得水下地形测量数据生成地形等高线图，所述BIMRevit软件将所得水下地形测量数据渲染为三维地形势图。一种基于建筑信息化模型的水下地形测量成图方法，包括如下步骤：1)在空旷区域架设好所述全球定位系统基站，并通过控制点对所述全球定位系统移动站进行基站平移处理，以校核平面坐标位置；2)将所述换能器、蓄电池、全球定位系统移动站、计算机设备通过数据线连接相应串口，开启所述蓄电池供能，以完成测量系统组装，准备进行水下地形测量；3)将所述换能器没入水中，量测并设置所述换能器的入水深度，通过操作所述预装软件Sounder、HydroNav、Hcconfig和SComAssistant先后设置串口适配连接、平面和高程坐标系、平面位置和高程偏差改正、数据记录控制参数，以准备进行数据测量采集；4)所述测量船作为载体在所需测量区域航行，所述计算机设备自动记录平面坐标、水深和高程测量数据，测量作业完成后保存原始数据；5)通过预装软件HydroSurvey将原始数据中的异常点或突变点修正，再保存为带三维坐标数据的格式文件。6)将三维坐标数据文件通过所述南方CASS软件进行后处理，建立三角高程网，最后生成地形的等高线图。7)将地形等高线数据文件通过所述BIMRevit软件进行后处理，导入地形进行场地建模，生成地形表面的三维势图。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：本专利技术通过将GPS的实时动态定位技术与超声波测深仪相结合，能精确测量并实时显示测点的深度、平面坐标、高程等数据，测量过程快捷方便，测量效率得到较大提升；测量点位密集、数据精确，测量精度得到有效保证，能准确反映出河床的实际地形结果；地形测量数据通过南方CASS软件和BIMRevit软件进行后处理，并生成地形的等高线图和三维势图，等高线图和三维势图对水下地形情况进行直观、直接的展示和说明，为后续施工提供了可靠、有效的实际数据支撑和图形指导。附图说明图1为本专利技术的基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统的结构示意图；图2为本专利技术的基于建筑信息化模型的水下地形测量成图方法的原理框图。图中，1.GPS基站；2.GPS移动站；3.计算机设备；4.换能器；5.蓄电池；6.测量船；7.测深仪。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术作详细说明。本专利技术的实施例公开了一种基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，包括：测深仪模块，用于采集水深数据；全球定位系统(GlobalPositioningSystem(GPS))模块，用于采集平面坐标位置、海拔高度和方向角；计算机模块，用于通过操作预装软件连接测深仪模块和全球定位系统模块，并记录储存采集的数据；后处理模块，用于处理水下地形测量数据并生成可视化地形图。本实施例中，测深仪模块包括发射超声波和接收反射波的换能器4、蓄电池5和测量船6，换能器4与蓄电池5通过电源线相连。换能器4与GPS模块和计算机模块连接，并通过发射超声波和接收反射波来测量计算水深，再通过计算机模块的控制实现水深数据的采集、传输和记录，蓄电池6用于为换能器4供能，测量船6作为载体并在测量区域航行。测量船6作为测量系统的载体，并在所需测量区域内航行，以实现测量区域的全覆盖，保证测点密度和范围满足测量要求。本实施例中，GPS模块包括GPS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，其特征在于，包括：测深仪模块，用于采集水深数据；全球定位系统模块，用于采集平面坐标位置、海拔高度和方向角；计算机模块，用于通过操作预装软件连接测深仪模块和全球定位系统模块，并记录储存采集的数据；后处理模块，用于处理水下地形测量数据并生成可视化地形图。

【技术特征摘要】
1.一种基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，其特征在于，包括：测深仪模块，用于采集水深数据；全球定位系统模块，用于采集平面坐标位置、海拔高度和方向角；计算机模块，用于通过操作预装软件连接测深仪模块和全球定位系统模块，并记录储存采集的数据；后处理模块，用于处理水下地形测量数据并生成可视化地形图。2.根据权利要求1所述的基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，其特征在于，所述测深仪模块包括换能器、蓄电池和测量船，所述换能器与全球定位系统模块和计算机模块连接，并通过发射超声波和接收反射波来测量计算水深，再通过所述计算机模块的控制实现水深数据的采集、传输和记录，所述蓄电池用于为换能器供能，所述测量船作为载体并在测量区域航行。3.根据权利要求1所述的基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，其特征在于，所述全球定位系统模块包括全球定位系统基站和全球定位系统移动站，所述全球定位系统基站与计算机模块连接，并实时动态测量获取测点的三维数据结果，以通过计算机模块实现平面坐标位置、海拔高度和方向角数据的采集、传输和记录。4.根据权利要求1所述的基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，其特征在于，所述计算机模块包括计算机设备和预装软件，所述计算机设备与测深仪模块和全球定位系统移动站连接，并根据水下地形测量要求操作预装软件设置各模块的参数，并记录和储存采集的所有数据。5.根据权利要求4所述的基于建筑信息化模型的水下地形测量成图系统，其特征在于，所述预装软件包括Sounder、HydroNav、Hcconfig、SComAssistant和HydroSurvey，所述SComAssistant和Hcconfig为串口连接软件，通过参数设置将全球定位系统移动站和测深仪模块连接同步；所述Sounder用于设置换能器的吃水深度，并与测深仪模块相连以显示水深数据；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃，刘良成，张奎，郭忠奎，陈龙，秦林，车纵横，齐昭，李卓，李军，
申请(专利权)人：中铁四局集团第三建设有限公司，中铁四局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34