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無(wú)人機(jī)測(cè)土石方工程量

發(fā)布日期:2019-01-11我要投稿我要評(píng)論
土石方工程量的核算往往是工程預(yù)算與結(jié)算中的爭(zhēng)議與焦點(diǎn),運(yùn)用BIM建模的方法模擬土石方的開(kāi)挖與回填,讓人直觀有效地開(kāi)展土石方的挖運(yùn)分析與運(yùn)算,能做到土方平衡計(jì)算的精確化與精細(xì)化,并且大節(jié)約爭(zhēng)議的時(shí)間,對(duì)項(xiàng)目成本管控發(fā)揮了重要作用。
BIM技術(shù)在土石方工程量中的計(jì)算思路
       本篇文章使用Revit軟件來(lái)呈現(xiàn)BIM土方計(jì)算的思路。
       需解決的問(wèn)題:

1.  如何從原始地貌提取出初始數(shù)據(jù) ?

2.  如何把數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為BIM模型 ?

3.  如何從BIM模型得到土方工程量 ?

解決方法:

1.  利用無(wú)人機(jī)航拍及點(diǎn)云三維成像技術(shù)形成模型數(shù)據(jù)

2.  將影像資料通過(guò)軟件處理達(dá)到模型原材料數(shù)據(jù)

3.  把數(shù)據(jù)導(dǎo)入Revit軟件之中生成原始地貌模型

4.  再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谠匀坏仄耗P偷幕A(chǔ)上繪制基坑開(kāi)挖模型,兩模型之間的差異體量及為土石方開(kāi)挖量模型,利用Revit直接導(dǎo)出報(bào)表則得出土石方開(kāi)挖量。

① 從原始地貌提取初始數(shù)據(jù)
       無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量日益成為一項(xiàng)新興的測(cè)繪重要手段,其具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、成本低、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn),是衛(wèi)星遙感與有人機(jī)航空遙感的有力補(bǔ)充。

無(wú)人機(jī)低空航攝系統(tǒng)一般由地面系統(tǒng)、飛行平臺(tái)、傳感器、數(shù)據(jù)處理等四部分組成。地面系統(tǒng)包括用于作業(yè)指揮、后勤保障的車輛等;飛行平臺(tái)包括無(wú)人機(jī)飛機(jī)、維護(hù)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等;影像獲取系統(tǒng)包括電源、GPS程控導(dǎo)航與航攝管理系統(tǒng)、數(shù)字航空攝影儀、云臺(tái)、控制與記錄系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括空三測(cè)量、正射糾正、立體測(cè)圖等。

在某案例中我們對(duì)原始地貌進(jìn)行拍照勘測(cè),利用大疆無(wú)人機(jī)對(duì)被測(cè)繪的場(chǎng)地地形進(jìn)行全方位的拍照記錄。

用"無(wú)人機(jī)"算土石方工程量,如此高大上!

 某案例中我們讓無(wú)人機(jī)飛行到一定高度,高度由照片的精細(xì)程度而決定,較高的照片精細(xì)度需要無(wú)人機(jī)低空飛行來(lái)采集到更細(xì)致的地貌特征,但是過(guò)低的飛行高度也會(huì)造成鏡頭視角范圍有限,造成測(cè)繪工作效率過(guò)低。在無(wú)人機(jī)飛行到適當(dāng)高度以后,機(jī)載的航拍相機(jī)鏡頭垂直地面往下拍攝,無(wú)人機(jī)的航拍路線采用“之”字形沿場(chǎng)地的某一方向來(lái)回往返,而無(wú)人機(jī)的高度始終保持一個(gè)海拔面上。這樣機(jī)載鏡頭的視角范圍呈現(xiàn)帶狀按次序逐步覆蓋全部場(chǎng)地,這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)地形邏輯有序的全覆蓋拍攝。

用"無(wú)人機(jī)"算土石方工程量,如此高大上!

將無(wú)人機(jī)對(duì)土方施工場(chǎng)地全方位航拍到位后,在現(xiàn)場(chǎng)或辦公區(qū)用電腦查看無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)SD卡照片文件夾,這時(shí)文件夾內(nèi)的照片是通過(guò)編號(hào)有序排列的,通過(guò)觀察照片范圍可以看出相機(jī)位置在往一個(gè)方向平移,上下兩張照片之間有重疊區(qū)域。這時(shí),每張照片都帶有該片拍攝時(shí)的經(jīng)緯度、海拔高度、拍攝姿態(tài)(角度)等POS信息,這是初始的關(guān)鍵信息。
② 初始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為BIM模型

Revit軟件對(duì)帶有經(jīng)緯度、海拔高度、拍攝姿態(tài)(角度)等POS信息的照片是不能直接識(shí)別的,需要通過(guò)一個(gè)“中轉(zhuǎn)站”對(duì)照片進(jìn)行處理。運(yùn)用專業(yè)的平面影響構(gòu)建3D模型軟件能夠?qū)⒄掌幚沓牲c(diǎn)云數(shù)據(jù),本篇文章以PHOTOCSAN軟件為例講述。

1. 對(duì)齊照片:Photoscan會(huì)按照每張照片的經(jīng)緯度、高度和角度還原出每個(gè)鏡頭的位置,如圖示藍(lán)色鏡頭示意圖按照“之”字形依序排列▼

用"無(wú)人機(jī)"算土石方工程量,如此高大上!

2. 建立密集云:Photoscan將會(huì)計(jì)算每個(gè)點(diǎn)之間的關(guān)系,將每一個(gè)識(shí)別出來(lái)的點(diǎn)列入密集計(jì)算中

3. 生成網(wǎng)格:有了各個(gè)點(diǎn)間的矢量函數(shù)關(guān)系,Photoscan變了將它們按照實(shí)際情況連接起來(lái),構(gòu)建成為點(diǎn)線面的3D模型

4. 生成紋理:Photoscan根據(jù)建立密集云時(shí)的數(shù)據(jù),將平面影像分配給3D模型,此時(shí)的模型擁有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部圖像,已經(jīng)形成了初步的3D模型

無(wú)人機(jī)測(cè)土石方工程量

至此帶有材質(zhì)覆面的點(diǎn)線面三維模型已在Photoscan中呈現(xiàn)出來(lái),軟件能夠?qū)С龆喾N格式的文件,將Photoscan導(dǎo)出點(diǎn)云文件,并加載到AutoCAD中,則可在CAD三維視圖中轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈叱绦再|(zhì)的線模型,即得到帶有高程點(diǎn)的三維CAD模型。

無(wú)人機(jī)測(cè)土石方工程量

③ BIM模型得出土方工程量
       1.  把三維CAD模型導(dǎo)入Revit軟件,會(huì)在三維視圖中生成一個(gè)模型,即“原始地貌模型”。

無(wú)人機(jī)測(cè)土石方工程量

   2.  如何在“原始地貌模型”的基礎(chǔ)上得到土石方的挖填方量,下面有兩種方法:
“建筑地坪“命令
a.  把“原始地貌”的創(chuàng)建階段設(shè)置為“現(xiàn)有”;

b.  選擇體量和場(chǎng)地選項(xiàng)卡中的“平整區(qū)域”命令,彈出的對(duì)話框點(diǎn)擊“創(chuàng)建與現(xiàn)有地形表面完全相同的新地形表面”,點(diǎn)選原有地形打勾確認(rèn);

c.   選擇體量和場(chǎng)地選項(xiàng)卡中的“建筑地坪”命令,我們參照已有的基坑溝槽二維圖紙,運(yùn)用繪制輪廓與設(shè)置標(biāo)高、坡度的方式自行繪制地坪草圖并打勾確認(rèn),此時(shí)新建地形為“新構(gòu)造”;

d.  點(diǎn)選“新構(gòu)造”的地形,軟件會(huì)自動(dòng)選擇“新構(gòu)造”與“現(xiàn)有”之間的土方體量,并且左側(cè)屬性欄會(huì)顯示“凈剪切/填充”、“填充”、“截面”的值,這些值即為“挖填方凈值”、“填方”、“挖方”的量,則土石方的挖方、填方與挖填方凈值直接顯示出來(lái);

e.  最后需要提出的是,這一方法有一個(gè)缺陷:不能在新構(gòu)造的“建筑地坪”的基礎(chǔ)上繼續(xù)編輯地形,即我們的地形需要在同一區(qū)域一次性編輯到位。

“平整區(qū)域”命令
a.  把“原始地貌”的創(chuàng)建階段設(shè)置為“現(xiàn)有”。

b.  選擇體量和場(chǎng)地選項(xiàng)卡中的“平整區(qū)域”命令,彈出的對(duì)話框點(diǎn)擊“創(chuàng)建與現(xiàn)有地形表面完全相同的新地形表面”或“僅基于周界點(diǎn)新建地形表面”。這時(shí)我們參照已有的基坑溝槽二維圖紙,運(yùn)用消除原地形的高程點(diǎn)與創(chuàng)建開(kāi)挖后的高程點(diǎn)的方式,自行創(chuàng)建想要開(kāi)挖到的地形表面,并打勾確認(rèn)。

c.  點(diǎn)選“新構(gòu)造”的地形,軟件會(huì)自動(dòng)選擇“新構(gòu)造”與“現(xiàn)有”之間的土方體量,并且左側(cè)屬性欄會(huì)顯示“凈剪切/填充”、“填充”、“截面”的值,這些值即為“挖填方凈值”、“填方”、“挖方”的量,則土石方的挖方、填方與挖填方凈值直接顯示出來(lái)。

d.  在這個(gè)方法的基礎(chǔ)上,則能繼續(xù)編輯地形。如果要繼續(xù)開(kāi)挖并計(jì)算,將原先“現(xiàn)有”的地形刪除,將編輯過(guò)的“新構(gòu)造”地形創(chuàng)建階段設(shè)置為“現(xiàn)有”,后續(xù)方法如上。

BIM土石方算量技術(shù)優(yōu)勢(shì)
       傳統(tǒng)的土方計(jì)算方法存在著計(jì)算量大、計(jì)算精度不高、數(shù)據(jù)量大等缺點(diǎn),而利用“根據(jù)地形特征進(jìn)行區(qū)域劃分-近似簡(jiǎn)化-采取合適的測(cè)量方法取得地形三維特征數(shù)據(jù)-最后通過(guò)三維重構(gòu)的方法得出計(jì)算結(jié)果”思維的BIM方法能夠?qū)崿F(xiàn)快捷精確的計(jì)算方法,并且能做到“實(shí)際與模型的精確對(duì)應(yīng)”和“所見(jiàn)即所得”。隨著攝影成像的技術(shù)迅速崛起,大量國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的攝影成像軟件已具備了一定的模型分析和計(jì)算的能力,未來(lái)從地形測(cè)量到土方計(jì)算結(jié)果的獲得,人工成本和時(shí)間成本都將大大降低,同時(shí)測(cè)量的精度也會(huì)比傳統(tǒng)測(cè)量方法要高許多。
BIM在土石方平衡中的應(yīng)用展望
土石方挖填方量的造價(jià)分析
       運(yùn)用BIM建模的方法模擬土石方開(kāi)挖與回填,在直觀有效地開(kāi)展土石方的挖運(yùn)分析與運(yùn)算基礎(chǔ)上,做到土方平衡計(jì)算的精確化與精細(xì)化,節(jié)約解決爭(zhēng)議的時(shí)間,對(duì)項(xiàng)目成本管控發(fā)揮重要作用。
土方工程施工仿真模擬
       在REVIT之中演算好土方模型后,同時(shí)建立土方機(jī)械模型(挖掘機(jī)、運(yùn)土車),用內(nèi)建體量模型模擬單位運(yùn)土車的土方倒序鋪設(shè),把模型全導(dǎo)入Navisworks或者Lumion中制作演示動(dòng)畫(huà)。
制作土方施工方案
       運(yùn)用Microsoftproject結(jié)合施工動(dòng)畫(huà)制作初始施工進(jìn)度表,運(yùn)用Navisworks演示(盡可能考慮到現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)實(shí)際情況),得出現(xiàn)場(chǎng)車輛運(yùn)行路線、路線碰撞等預(yù)知信息,并在此信息上不斷優(yōu)化施工方案。

原標(biāo)題:用"無(wú)人機(jī)"算土石方工程量,如此高大上! 測(cè)工網(wǎng) 測(cè)量空間

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標(biāo)簽:??無(wú)人機(jī)測(cè)土石方工程量
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