本發(fā)明涉及測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種道路工程土方量測(cè)量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在資源性企業(yè)盤存工作中應(yīng)用廣泛，目前大多采用人工丈量或是激光測(cè)距打點(diǎn)等方法，工作量大，時(shí)間長(zhǎng)，精度低，耗費(fèi)大量人力物力。每一次測(cè)量立項(xiàng)，對(duì)業(yè)主和測(cè)量人員都是一次身心考驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述不足的缺陷，本發(fā)明提供了一種道路工程土方量測(cè)量方法及系統(tǒng)，具有良好的機(jī)動(dòng)性、靈活性和安全性，可通過(guò)自動(dòng)方式對(duì)地物進(jìn)行飛行掃描測(cè)量和成像，獲得地表高精度點(diǎn)云和影像數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)道路工程土方量的測(cè)量。

本發(fā)明提供了一種道路工程土方量測(cè)量方法，包括以下步驟：

在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)，并測(cè)量所述布設(shè)像控點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)布設(shè)的像控點(diǎn)，利用無(wú)人機(jī)獲取航攝影像數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)、以及POS數(shù)據(jù)和像控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

對(duì)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)化，形成格網(wǎng)化的點(diǎn)集數(shù)組；

判斷點(diǎn)集數(shù)組中的各點(diǎn)與測(cè)區(qū)范圍的位置關(guān)系，當(dāng)點(diǎn)云在任一凸多邊形的內(nèi)部或邊界上時(shí)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的立方體體積進(jìn)行計(jì)算；

基于上述的立方體體積的計(jì)算結(jié)果針對(duì)挖方和填方對(duì)應(yīng)的土方量進(jìn)行積分求和，既可以得到道路工程土方量土方量。

上述的方法，其中，所述在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)，并測(cè)量所述布設(shè)像控點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)布設(shè)的像控點(diǎn)，利用無(wú)人機(jī)獲取航攝影像數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)、以及POS數(shù)據(jù)和像控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)的步驟包括：對(duì)三維激光掃描儀采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、平滑預(yù)處理；然后提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)的邊界點(diǎn)并進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)。

上述的方法，其中，所述對(duì)三維激光掃描儀采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、平滑預(yù)處理；然后提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)的邊界點(diǎn)并進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)的步驟包括：

使用Delaunay三角網(wǎng)格化建立道路的網(wǎng)格模型，利用紋理映射的方法繪制出逼真的道路模型。

上述的方法，其中，所述對(duì)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)化，形成格網(wǎng)化的點(diǎn)集數(shù)組的步驟包括：

對(duì)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

上述的方法，其中，所述判斷點(diǎn)集數(shù)組中的各點(diǎn)與測(cè)區(qū)范圍的位置關(guān)系，當(dāng)點(diǎn)云在任一凸多邊形的內(nèi)部或邊界上時(shí)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的立方體體積進(jìn)行計(jì)算的步驟包括：

堆料邊界的得出；

根據(jù)堆料邊界范圍，以邊界地平面為基準(zhǔn)建立等高線創(chuàng)建計(jì)劃面。

本發(fā)明的另一面，本發(fā)明還提供了一種道路工程土方量測(cè)量的系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)，所述無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)用以獲取影像數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)與所述無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理終端，所述數(shù)據(jù)處理終端與所述無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)相連。

上述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括第一對(duì)比電路、濾波電路和信號(hào)放大電路，所述信號(hào)放大電路分別與所述第一對(duì)比電路和濾波電路相連。

上述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還包括多個(gè)對(duì)接模塊和第二對(duì)比電路，所述第二對(duì)比電路用以對(duì)接收的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比并將對(duì)比之后的數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)分析模塊。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：具備良好的機(jī)動(dòng)性、靈活性和安全性，可通過(guò)自動(dòng)方式對(duì)地物進(jìn)行飛行掃描測(cè)量和成像，獲得地表高精度點(diǎn)云和影像數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)道路工程土方量的測(cè)量。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1為本發(fā)明的一種道路工程土方量測(cè)量方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

本發(fā)明提供了一種道路工程土方量測(cè)量方法，包括以下步驟：

參照?qǐng)D1所示，步驟S1：在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)，并測(cè)量所述布設(shè)像控點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)布設(shè)的像控點(diǎn)，利用無(wú)人機(jī)獲取航攝影像數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)、以及POS數(shù)據(jù)和像控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，例如可以通過(guò)無(wú)人機(jī)并通過(guò)GNSS衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行定位，具體包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取，例如在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)像控點(diǎn)，并測(cè)量所述布設(shè)像控點(diǎn)的坐標(biāo)值，進(jìn)一步為，根據(jù)測(cè)區(qū)范圍向外擴(kuò)展一定距離，測(cè)區(qū)范圍按照9點(diǎn)法布設(shè)像控點(diǎn)，使用GNSS接收機(jī)測(cè)量或全站儀精確測(cè)量布設(shè)像控點(diǎn)的坐標(biāo)值。進(jìn)一步，對(duì)三維激光掃描儀采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、平滑預(yù)處理；然后提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)的邊界點(diǎn)并進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)。進(jìn)一步優(yōu)選為：使用Delaunay三角網(wǎng)格化建立道路的網(wǎng)格模型，利用紋理映射的方法繪制出逼真的道路模型。

步驟S2：對(duì)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)化，形成格網(wǎng)化的點(diǎn)集數(shù)組，具體包括，對(duì)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)一步為，將獲取的影像數(shù)據(jù)、以及POS數(shù)據(jù)和像控?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站完成空三計(jì)算和密集點(diǎn)云生成，設(shè)置合理的點(diǎn)云輸出間距，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)。其中，所述POS數(shù)據(jù)為對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)傳感器的姿態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)。

步驟S3：判斷點(diǎn)集數(shù)組中的各點(diǎn)與測(cè)區(qū)范圍的位置關(guān)系，當(dāng)點(diǎn)云在任一凸多邊形的內(nèi)部或邊界上時(shí)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的立方體體積進(jìn)行計(jì)算，具體包括步驟S3a：堆料邊界的得出，具體為首先將las格式高精度激光點(diǎn)云抽稀后，轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)為軟件支持的txt格式文件，通過(guò)“創(chuàng)建曲面”創(chuàng)建一個(gè)“現(xiàn)狀面”，并導(dǎo)入點(diǎn)文件，按照實(shí)際情況添加堆料邊界，劃定其范圍；步驟S3b：根據(jù)堆料邊界范圍，以邊界地平面為基準(zhǔn)建立等高線創(chuàng)建計(jì)劃面。

步驟S4：基于上述的立方體體積的計(jì)算結(jié)果針對(duì)挖方和填方對(duì)應(yīng)的土方量進(jìn)行積分求和，既可以得到道路工程土方量土方量，具體為利用配套的專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件，基于DTM法(不規(guī)則三角網(wǎng)法)進(jìn)行直接運(yùn)算，得出道路工程土方量。

本發(fā)明的另一面，一種道路工程土方量測(cè)量的系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)用以獲取影像數(shù)據(jù)，其中無(wú)人機(jī)搭載激光掃描儀進(jìn)行影響數(shù)據(jù)的獲取，具有實(shí)時(shí)、360°、3D數(shù)據(jù)采集和測(cè)量的特點(diǎn)，支持16個(gè)通道，每秒30萬(wàn)個(gè)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)360°無(wú)死角激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲??；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)與所述無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理終端，所述數(shù)據(jù)處理終端與所述無(wú)人機(jī)搭載系統(tǒng)相連。

在本發(fā)明一可選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括第一對(duì)比電路、濾波電路和信號(hào)放大電路，所述信號(hào)放大電路分別與所述第一對(duì)比電路和濾波電路相連，可以用于對(duì)接收數(shù)據(jù)的過(guò)濾以及排除異常的數(shù)據(jù)，可以提高測(cè)量的精度。

在本發(fā)明一可選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還包括多個(gè)對(duì)接模塊和第二對(duì)比電路，所述第二對(duì)比電路用以對(duì)接收的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比并將對(duì)比之后的數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)分析模塊，可以提高測(cè)繪精度。

以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。