[发明专利]基于倾斜摄影技术的山区道路土方量计算方法

权利要求书

1.一种基于倾斜摄影技术的山区道路土方量计算方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、收集整理山区道路地理位置数据和道路施工设计图；

步骤二、根据现场踏勘和电子地图确定无人机航拍路线和航拍参数，采用无人机按航拍路线和航拍参数进行拍摄，获得各分区初步倾斜摄影数据，应用航拍pos数据去除不需要和多余的数据资料，生成拍摄区域的各分区倾斜摄影三维实景模型；

步骤三、各分区倾斜摄影三维实景模型合模，将各分区的三维实景模型导入三维修编软件，确定连续编号及相邻分区两个同样的特殊坐标点；根据两个相同的特殊坐标点完成倾斜摄影三维实景模型的合模；应用pos数据对合模后重叠的部分进行处理，使相邻分区的三维实景模型无缝结合；以此类推，完成整个倾斜摄影区域的合模；

步骤四、根据倾斜摄影三维实景模型上的高程数据，在山区道路区域按一定间距将高程数据录入道路设计模型中，并根据道路施工图建立道路设计模型；

步骤五、根据倾斜摄影三维实景模型的高程数据，在道路设计模型中生成初始路基横断面图；

步骤六、根据道路施工设计图完成山区道路施工，施工完成后按步骤二生成施工后的倾斜摄影三维实景模型；

步骤七、根据施工后的倾斜摄影三维实景模型，将施工后的高程数据替换道路设计模型中的高程数据，没有施工或不在施工范围内的高程数据不予替换，并生成施工后的路基横断面图；

步骤八、将路基横断面图和施工后的路基横断面图按同桩号生成路基横断面比较图，其中路基横断面比较图中包含原始地形地面线和施工后地形地面线；

步骤九、分别按照桩间距1m、2m、……10m进行土方工程量计算，并以1m为基准断面，计算各桩间距的道路挖、填土方量以及与基准桩间距的误差；根据山区道路桩间距与挖方误差的关系，按一次线性函数拟合为：

y₁＝k₁x+b₁ (1)

根据山区道路桩间距与填方误差的关系，按一次线性函数拟合为：

y₂＝k₂x+b₂ (2)

式中，y₁为挖方误差，y₂为填方误差，x为桩间距，k₁和b₁为与挖方误差相关的常数，k₂和b₂为与填方误差相关的常数；步骤十、设定挖、填土方量计算的最大误差，并按式(1)和式(2)分别计算出山区道路满足最大误差要求的挖、填土方量的最大直线桩间距d；

步骤十一、设定以山区道路路基坡顶到坡脚为土方量计算边界，挖方以设计高程及以上为边界，填方以设计高程以下为边界；

步骤十二、计算所有路基横断面比较图中初始地形曲面与施工后地形曲面之间以及施工区域范围内的道路土方横断面面积；

步骤十三、根据相邻两个路基横断面的有效土方横断面面积，按式(3)计算有效挖、填土方量，

V_挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×d (3)

式中，V_挖、填为有效挖、填土方量，∫∫f(x、y)dxdy为有效土方横断面面积，d为相邻两个路基横断面的距离或桩号差，x为坐标系x轴的值，y为坐标系y轴的值；

步骤十四、所有路段的有效挖、填土方量计算结果之和即为山区道路土方量。

2.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影技术的山区道路土方量计算方法，其特征在于：步骤二中，所述航拍参数包括航拍高度和速度，并且根据现场拍摄区域建筑物的分布情况设定，根据初步设定的航拍路线和参数设置无人机试飞，根据试飞结果调整航拍路线和参数设置，根据调整后的航拍路线和参数进行拍摄，获得初步倾斜摄影数据。

3.根据权利要求1或2所述的基于倾斜摄影技术的山区道路土方量计算方法，其特征在于：步骤十三中，在山区道路凹、凸曲线路段，桩间距d按照式(4)计算，

式中，x₁、x₂为凹凸曲线的前、后桩号，f(x,y,r)为道路凹、凸曲线函数表达式，x为坐标系x轴的值，y为坐标系y轴的值，r为转弯路段的曲线半径或曲率半径。