基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法和平台技术

本发明专利技术涉及路基土石方自动算量技术领域，特别是涉及基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法和平台。具体包括以下步骤：S1，通过无人机倾斜摄影方法采集原始影像数据；S2，根据现场已知控制点的坐标值，求得转换参数，所述转换参数用于将所述原始影像数据中的源坐标系转换为目标坐标系；S3，根据所述转换参数将所述原始影像数据批量转换到所述目标坐标系下，得到转换后的数据；S4，根据所述转换后的数据建立三维实景模型；S5，采用机器学习清除所述三维实景模型中的杂物，得到优化后的三维实景模型；S6，根据所述优化后的三维实景模型计算出路基土石方量。将无人机倾斜摄影技术并自动识别并清除植被和施工器械等，提高算量精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法和平台


[0001]本专利技术涉及路基土石方自动算量
，特别是涉及一种基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法和平台。

技术介绍

[0002]土石方工程是项目建设的重要环节之一，其费用投入大，近年来，随着国家基础建设项目越来越多，工程建设效率越来越高，为了高效准确计算工程量大小及费用，需要一种快速合理的方法，传统的土石方量测量计算方法有水准仪测量法、全站仪测量法和GPS测量法，这些方法各自存在着一些局限性，在工程应用中普适性不强，无人机航测技术是近年来新兴的技术，在工程测绘时具有灵活高效且具有较高精度等优点，同时避免了大量的人工现场作业，大幅度提高了测量人员的安全保障，但现阶段无人机航测技术计算土石方量过程较为繁琐，对人员技术要求较高，成本投入较高，由于无人机坐标系与工程坐标系不一致，需要通过添加像控点来进行坐标匹配；且现场施工环境复杂，土石方算量时往往会有植被干扰，影响计算结果的精度；且土石方量计量涉及到工程结算款问题，人为干预会降低计算结果的公信力。
[0003]现有航测技术测算土石方量主要存在以下三个问题：(1)无人机采集影像建立的三维实景模型，存在植被和施工器械等干扰土石方量计算结果的影响因素；(2)使用到的软件较多，计算处理过程繁杂，人工干预因素多；(3)计算出来的结果为总量，无法与项目计量规则对应，适用性差。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，将无人机倾斜摄影技术与机器学习、三维表面模型的剖切计算技术以及坐标转换等方法相结合，研发形成一种基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法和平台。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1，通过无人机倾斜摄影方法采集原始影像数据；
[0008]S2，根据现场已知控制点的坐标值，求得转换参数，所述转换参数用于将所述原始影像数据中的源坐标系转换为目标坐标系；
[0009]S3，根据所述转换参数将所述原始影像数据批量转换到所述目标坐标系下，得到转换后的数据；
[0010]S4，根据所述转换后的数据建立三维实景模型；
[0011]S5，清除所述三维实景模型中的杂物，得到优化后的三维实景模型；
[0012]S6，根据所述优化后的三维实景模型计算出路基土石方量。
[0013]作为本专利技术的优选方案，步骤S5具体包括以下步骤：
[0014]S51，将所述三维实景模型的数据输入mesh智能分类模型，实现对所述三维实景模
型中的物体的分类和杂物提取，所述杂物包括地表植被、机械；
[0015]S52，对提取的杂物进行删除，生成存在孔洞的三维实景网络模型；
[0016]S53，采用径向基函数方法对所述孔洞进行补洞，实现三维实景网络模型的地表重建。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述mesh智能分类模型的前提是采用机器学习对实景三维模型进行三维语义分割，基于分割后的数据进行物体的分类，具体包括以下步骤：
[0018]S511，建立深度学习样本数据；
[0019]S512，基于所述样本数据生成模型库，模型库是深度学习算法对样本数据进行训练后生成的网络模型和相关参数的数据，深度学习框架可根据该模型，重建网络模型并导入网络参数，实现三维模型的特征提取分类。
[0020]作为本专利技术的优选方案，步骤S6具体包括以下步骤：
[0021]S61，从所述优化后的三维实景模型中提取出横断面数据；
[0022]S62，将提取出的横断面数据与设计横断面进行套合，判断出填挖状态；
[0023]S63，根据所述填挖状态计算路基土石方量。
[0024]作为本专利技术的优选方案，步骤S61具体包括：
[0025]S611，根据施工红线和道路中心线将所述优化后的三维实景模型进行剖切；
[0026]S612，计算剖切面与实景三维模型的相交的轮廓线，生成横断面。
[0027]作为本专利技术的优选方案，步骤S611中，剖切所述优化后的三维实景模型采用三维表面模型的剖切计算，具体包括以下步骤：
[0028]将所述优化后的三维实景模型划分为三角网格；
[0029]采用八叉树空间区域划分和区域划分算法，将三角网格划分到空间各个子区域中，三角格网格信息被保存到八叉树的各个子结点中；被存储在八叉树各个结点中的三角网格信息通过指针衔接起来；
[0030]在模型剖切过程中基于八叉树的区域查找算法首先确定模型的剖切区域，在该区域内检索更小的剖切区域，逐层细分，最后遍历剖切到的小区域内的三角面片获取剖切平面各点的参数。
[0031]作为本专利技术的优选方案，步骤S63具体包括：
[0032]S631，若为填方段，则模型提取的横断面线与原地面线的面积剔除掉设计横断面以上和原地面以下部分即为真实的方量计算面积；若为挖方段，则模型提取的横断面线与原地面线的面积剔除掉设计横断面以下和原地面以上部分即为真实的方量计算面积；
[0033]S632，计算得到每个横断面的填挖方面积后，根据里程桩号可得各横断面间的距离，通过横断面法计算公式即可得到填挖方量；
[0034]S633，所述填挖方量减去三背回填的方量，最终得到符合计量规则的路基土石方量。
[0035]基于相同的构思，还提出了一种基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量的平台，包括设施层、数据层、服务层和应用层，
[0036]所述设施层采用分布网络结构实现数据的高并发、大数据量的快速传输；
[0037]所述数据层提供了平台内基础数据管理功能，包含以下数据类型：时空基础数据、设计数据、栅格数据、模型数据、影像数据、矢量数据；
[0038]所述服务层为上层应用服务提供了核心的业务功能，包括自动建模服务、坐标转换服务、项目管理服务、数据交换服务、数据转换服务和业务流程服务；
[0039]所述应用层采用如上述任一所述的基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法自动计算出方量。
[0040]作为本专利技术的优选方案，所述应用层包括自动计算方量模块，所述自动计算方量模块包括数据汇集模块、空中三角测量、倾斜自动建模、场景编辑、智能清表、土方计算、超欠挖分析和成功报表输出。
[0041]作为本专利技术的优选方案，所述平台包括三维模型自动分类分布式集群计算架构，所述架构包括任务管理系统、仓库管理系统、资源管理系统和计算节点管理系统，
[0042]所述任务管理系统的功能包括任务管理、任务调度和任务状态追踪；
[0043]所述仓库管理系统包括程序和管线管理和程序和管线的记录的查询；
[0044]所述资源管理系统包括计算节点注册管理、程序仓库注册管理、任务管理节点注册管理、监测计算节点状态、最优计算节点挑选、节点故障处理；
[0045]所述计算节点管理系统包含多个计算节点，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1，通过无人机倾斜摄影方法采集原始影像数据；S2，根据现场已知控制点的坐标值求得转换参数，所述转换参数用于将所述原始影像数据中的源坐标系转换为目标坐标系；S3，根据所述转换参数将所述原始影像数据批量转换到所述目标坐标系下，得到转换后的数据；S4，根据所述转换后的数据建立三维实景模型；S5，清除所述三维实景模型中的杂物，得到优化后的三维实景模型；S6，根据所述优化后的三维实景模型计算出路基土石方量。2.如权利要求1所述的基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法，其特征在于，步骤S5具体包括以下步骤：S51，将所述三维实景模型的数据输入mesh智能分类模型，实现对所述三维实景模型中的物体的分类和杂物提取，所述杂物包括地表植被、机械；S52，对提取的杂物进行删除，生成存在孔洞的三维实景网络模型；S53，采用径向基函数方法对所述孔洞进行补洞，实现三维实景网络模型的地表重建。3.如权利要求2所述的基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法，其特征在于，所述mesh智能分类模型的前提是采用机器学习对实景三维模型进行三维语义分割，基于分割后的数据进行物体的分类，具体包括以下步骤：S511，建立深度学习样本数据；S512，基于所述样本数据生成模型库，模型库是深度学习算法对样本数据进行训练后生成的网络模型和相关参数的数据，深度学习框架可根据该模型，重建网络模型并导入网络参数，实现三维模型的特征提取分类。4.如权利要求1所述的基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法，其特征在于，步骤S6具体包括以下步骤：S61，从所述优化后的三维实景模型中提取出横断面数据；S62，将提取出的横断面数据与设计横断面进行套合，判断出填挖状态；S63，根据所述填挖状态计算路基土石方量。5.如权利要求4所述的基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法，其特征在于，步骤S61具体包括：S611，根据施工红线和道路中心线将所述优化后的三维实景模型进行剖切；S612，计算剖切面与实景三维模型的相交的轮廓线，生成横断面。6.如权利要求5所述的基于倾斜摄影技术的路基土石方自动算量方法，其特征在于，步骤S611中，剖切所述优化后的三维实景模型采用三维表面模型的剖切计算，具体包括以下步骤：将所述优化后的三维实景模型划分为三角网格；采用八叉树空间区域划分和区域划分算法，将三角网格划分到空间各个子区域中，三角格网格信息被保存到八叉树的各个子结...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雍友，林广泰，李健，陈孝强，马文安，解威威，孙辉，赵志强，谢灿荣，
申请(专利权)人：广西路桥工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：