无人机倾斜建模在土方量计算中的应用

发布时间: 2020-03-25 15:35:19阅读:

无人机倾斜建模应用于土方量计算,生成的地形表达完整,外业工作量小,内业自动化程度高。
 
倾斜摄影测量的方法计算土方量普遍适用于各种地形和工程项目中,其基本计算原理与三角网法计算方法相同。计算精度可靠,计算结果受测量方法和计算方法影响小。四种方法特点对比见下表:

土方量计算方法
 
作业流程
 
1 数据获取
 
数据的获取可采用旋翼或固定翼无人机飞行平台,无人机搭载 5 镜头倾斜相机,从 5 个不同的视角( 1 个垂直方向和 4 个倾斜方向) 同步采集地表影像,或者搭载单镜头相机,根据重叠度以及拍摄航高进行航线设计,获取地表固定物体顶面及侧视的高分辨率影像数据及纹理信息并对影像质量进行检查。
 
2 数据处理
 
对通过影像质量检查的照片进行多视几何影像匹配获得稀疏点云。通过相应的算法对稀疏点云加密得到密集点云,再对密集点云进行网格化和纹理映射得到三维模型。
 
3 成果输出
 
由得到的三维模型获取 4D 产品。数据处理软件可选用 PhotoScan 软件进行全自动化的处理,通过给予的控制点生成测量坐标系统下的真实坐标的三维模型。并以该高精度实景三维模型为基础,获取 DSM、DOM、DLG 等测量成果。具体作业流程见图 1。
 
倾斜建模作业流程

4 根据 DEM 土方量计算
 
土方计算的关键在于原始地形地貌和开挖后地貌的准确表达。ARCGIS 计算土方量以数字高程模型( DEM) 作为基础通过空间分析和叠加分析功能对开挖前后地形模型进行分析并用 ARCGIS 软件所带的统计分析模块计算填挖区域的体积,得到最终的填挖土方量。
 
ARCGIS软件利用栅格数据计算土方量的。栅格数据结构简单,非常利于计算机操作和处理,是GIS 常用的空间基础数据格式。基于栅格数据的空间分析是 GIS 空间分析的基础。ArcGIS 栅格数据空间分析模块 ( Spatial Analyst) 提供有效工具集,方便执行土方量的计算问题。通过倾斜摄影测量的方法获得将前期地表数据和后期地表数据网格化数据,对两个格网数据进行差计算,其差值就是该格网点的填( 挖) 高度。
 
基于 ArcGIS 计算挖填土方量的基本原理,应用软件进行土方量计算的具体工作可归纳为以下几个步骤。
 
4.1 数据准备
 
准备通过倾斜摄影测量得到的开挖前 DEM 和开挖后 DEM 或由设计数据生成的 DEM 数据。
 
4.2 数据处理
 
检查数据坐标系统的一致性,保证两期数据具有相同的坐标系统和高程系统,坐标系统应为高斯投影平面坐标。
 
4. 3 土方量计算
 
通过 3D Analyst 工具→栅格表面→填挖方工具来计算土方量。图 2 对话窗口中选择输入两期 DEM数据,输出栅格为最终提取出的开挖或回填范围内的 DEM 数据存储位置。

土方量计算
 
4.4 土方量统计
 
根据最终提取出的开挖或回填范围内的 DEM数据,利用 ArcGIS 的统计功能统计填挖方量。

土方量统计

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