无人机土方测量:如何跟踪施工现场的土方进度

在土方工程中,每周要回答的问题都一样:已经动了多少,还剩多少。地面测量小组只能采几百个点,而一次无人机测量就能给出整个场地的答案。但一次飞行只产出一个表面。进度数字来自把这个表面与另外两个表面比较——设计面和上一期测量——而这两种比较回答的是不同的问题。本文讲解这两种比较、挖填方图怎么看,以及两期测量必须满足什么条件,数字才站得住。

三个表面

土方监测依靠三个表面:开工前的原始地面、工程据以施工的设计面,以及当前测量。每一个进度数字都是其中两个表面之差。

哪种比较回答哪个问题
比较对象相对于回答的问题
当前测量设计面剩余挖填方:还要动多少、在哪里
当前测量上一期测量本期进度:自上次飞行以来动了多少
当前测量原始地面累计完成量:工程到目前为止动了多少
设计面原始地面工程计价所依据的计划工程量

相对设计面:还剩多少

当前测量与设计面之间的挖填方就是剩余土方量。地面高于设计的地方还要挖,低于设计的地方还要填。合计数是未完成的工程量,图则显示它们在哪里。

这种比较能及早发现超挖。挖到设计标高以下的区域,会在本应处于挖方的部位显示为“需要回填”——在图上看到它,比在最后精平时才发现要便宜得多。

相对上一期测量:动了多少

两期带日期的测量之差就是该时段的进度:挖走的体积、填筑的体积以及净值。月度计量或生产报表正是建立在这个数字上,它与设计无关。

小的差值需要谨慎。每期测量都有噪声,两个带噪声的表面相减,处处都会出现变化——没人动过的地面上也会有几厘米的表观挖填。最小可探测变化量设定一个阈值,低于它的差值按噪声处理,这样报告的体积只包含超出测量自身所能解释范围的变化。

怎么看挖填方图

挖填方图按两个表面之间的高差给每个格网着色:上层表面较高处用一组颜色,较低处用另一组,零值附近通常是中性色带。颜色深浅表示的是深度,不是体积——一条又深又窄的沟和一片又浅又宽的条带,可以是同样的方量,看上去却完全不同。

读图之前先确认图是按哪个方向做的。两个表面一对调,挖和填也就对调,而且各单位的习惯并不一致。哪个是挖、哪个是填,由图例说明,而不是由颜色说明。

两期测量必须一致的东西

只有处于同一坐标系、同一高程基准并联测到同一控制的两期测量才能相减。两次飞行之间恒定的高程偏差——因像控点或基站不同而产生的几厘米——乘以整个场地面积,就会变成一个很大却完全虚构的体积。

以相近的分辨率飞同样的范围,在未施工的稳定地面上——道路、硬化地坪、施工界线外的原状地面——检查两期测量,并在计算变化之前改正系统性偏移。当天的积水、停放的机械和堆放的材料都会进入表面,请记录下来。

STREAM 中的土方进度

STREAM 处理的是飞行的成果——DEM、正射影像、点云——并把每期测量保存为各自的场景,因此早先的表面不会被覆盖。它不做航线规划,也不处理照片。

挖填方可以相对一个水平设计标高、过区域各角点的面、区域最低点或另一个场景来计算,并绘成带合计数的挖填热力图;“按模型计算方量”在设计 TIN 与实测地面之间量算。变化检测比较两个场景,给出沉积、侵蚀和净体积及其不确定度区间,只保留超过您设定的最小可探测变化量的变化,并可先消除两期测量之间的系统性高程偏移。“比较模式”用一条可拖动的卷帘把视图分开,两侧各一期测量,便于量算之前先目视检查。

设计面以 TIN 表面导入,也可以来自 LandXML。成果可输出为 PDF 报告,变化图输出为栅格,图件输出为 DXF。一切都在本机运行,任何测量数据都不会上传。

常见问题

无人机如何用于监测施工现场的土方?

按一定间隔对场地进行飞行,每次飞行处理成一个表面。把当前表面与设计面比较,得到剩余挖填方;与上一期测量比较,得到该时段移动的体积。

如何用两期无人机测量来量测施工进度?

在施工范围内用后期表面减去前期表面。降低的格网是挖走的材料,升高的格网是填筑的材料,合计数就是该时段的进度。两期测量必须采用同一坐标系、同一高程基准和同一控制。

什么是挖填方图?

按两个表面之间的高差给每个格网着色的图——挖方用一组颜色,填方用另一组。颜色深浅表示深度而不是体积,图例说明是哪个表面与哪个表面比较。

为什么两期测量在没动过的地面上也显示变化?

原因是测量噪声,或两次飞行之间的系统性偏差。两个表面相减,会把厘米级误差变成处处可见的表观挖填。最小可探测变化量阈值可以剔除小于噪声的变化,而两期测量之间的高程偏移应在计算体积之前先改正。

施工现场应该多久飞一次?

取决于有哪些决定依赖它:通常是每个计量或付款周期一次,以及在任何会掩埋前一表面的工序前后——例如在基底上填筑之前和之后。没有固定的间隔。

STREAM 处理无人机照片吗?

不处理。STREAM 处理摄影测量或 LiDAR 的成果——DEM、正射影像、点云——并由它们计算相对设计的挖填方、两期之间的变化并生成报告。

在 STREAM 中比较两期测量并量算变化

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