基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法及装置，其中，方法包括：确定测站位置；在所述测站位置上，利用三维激光扫描仪对目标区域进行全方位扫描获得三维数据，利用三维数据形成点云；利用所述点云获得目标区域的原地貌的三维地图；根据目标工程的参数信息，在所述目标区域的原地貌的三维地图上形成建筑模型；在具有建筑模型的三维地图上，设计土建临时工程；对所述土建临时工程和建筑模型进行碰撞复核，根据复核结果对所述土建临时工程进行优化设计。
【专利说明】
基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及工程设计技术领域，特别涉及一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前在高速公路行业，一般是采用勘测单位提供的地形图，进行临时道路设计。便道设计一般采用CAD等软件进行设计，设计图纸一般为二维图形。
[0003]采用目前的技术，主要存在如下缺点:
[0004]1、利用全站仪、GPS等进行数据采集，存在以下几点困难:外业采集数据工作量大；需要各种技术人员的密切配合;对人力和物力的需求较大;地形测量作业面积范围较小，在地形复杂的区域测量困难;如果遇到电磁场或者障碍物，附近则无法测量;受天空环境影响也较大。
[0005]2、采用传统的数据采集方式，对地势陡峭的山体进行测量，必须采用人工将仪器安放在地势险峻的峭壁上，作业环境安全风险高；
[0006]3、传统的土建临时工程设计软件，是采用CAD等软件，形成二维图形，进行土建工程临时便道的设计，得到的是平面图和立面图，直观效果差，尤其是设计的便道与拟建的结构物有垂直交叉的情况下，无法辨别出来。
【发明内容】
[0007]为解决现有技术的问题，本发明提出一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法及装置，降低了工作风险，提高了工作质量和效率。
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法，包括:
[0009]确定测站位置；
[0010]在所述测站位置上，利用三维激光扫描仪对目标区域进行全方位扫描获得三维数据，利用三维数据形成点云；
[0011 ]利用所述点云获得目标区域的原地貌的三维地图；
[0012]根据目标工程的参数信息，在所述目标区域的原地貌的三维地图上形成建筑模型；
[0013]在具有建筑模型的三维地图上，设计土建临时工程；
[0014]对所述土建临时工程和建筑模型进行碰撞复核，根据复核结果对所述土建临时工程进行优化设计。
[0015]优选地，所述利用三维数据形成点云的步骤之前还包括:
[0016]对所述三维数据进行抽隙处理。
[0017]优选地，所述确定测站位置的步骤包括:
[0018]根据所述三维激光扫描仪与所述目标区域之间所形成的夹角、扫描距离及是否存在障碍物进行分析，确定测站位置。
[0019]为实现上述目的，本发明还提供了一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化装置，包括:
[0020]测站确定单元，用于确定测站位置；
[0021 ]点云确定单元，用于在所述测站位置上，利用三维激光扫描仪对目标区域进行全方位扫描获得三维数据，利用三维数据形成点云；
[0022]三维地图确定单元，用于利用所述点云获得目标区域的原地貌的三维地图；
[0023]建筑模型形成单元，用于根据目标工程的参数信息，在所述目标区域的原地貌的三维地图上形成建筑模型；
[0024]临时工程设计单元，用于在具有建筑模型的三维地图上，设计土建临时工程；
[0025]优化单元，用于对所述土建临时工程和建筑模型进行碰撞复核，根据复核结果对所述土建临时工程进行优化设计。
[0026]优选地，所述点云确定单元进一步地用于对所述三维数据进行抽隙处理，利用抽隙处理之后的三维数据形成点云。
[0027]优选地，所述测站确定单元具体用于根据所述三维激光扫描仪与所述目标区域之间所形成的夹角、扫描距离及是否存在障碍物进行分析，确定测站位置。
[0028]上述技术方案具有如下有益效果:
[0029]I)山区地带进行原地貌测量，采用因此引进三维激光扫描技术可以大大提高测量的效率，减少测量人员数量，加快测量速度。
[0030]2)三维激光扫描技术不需要测量人员步行到危险的地方去作业，只需在选定的几个较为宽阔的测站进行原地貌的扫描，大大降低了安全隐患，确保测量人员的人生安全。
[0031]3)采用三维软件绘图，可以接通过设计基础数据、结构尺寸等即可完成便道三维模型的建立，并在模型中可以多角度的看出实体结构在地形中的情况，便于进行临时道路的设计。三维设计直观、准确，能够实现空间结构及相关信息的可视化，能够有效避免因设计错误、设计不恰当而为工程带来的返工，以及因“错、缺、漏、碰”导致的设计变更或修改设计，造成成本的增加。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本发明提出的一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法流程图；
[0034]图2为本发明提出的一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化装置框图；
[0035]图3为实施例的勘测设计建模流程图；
[0036]图4为本实施例目标区域点云示意图；
[0037]图5为本实施例的便道三维效果图。
【具体实施方式】
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]在山区高速公路土建工程施工前，需要提前修筑施工便道，便于工程顺利开展。但是在地势险峻的山区，山势陡峭，山坡与地面夹角达到70°以上，勘测人员无法到达的区域，无法进行准确的测量，获取的测绘资料并不准确。设计人员在设计临时道路图纸的过程中，采用了不准确的测绘资料，导致设计出的临时道路与现场情况不吻合，出现了较大的偏差，可能对施工单位造成巨大的损失。
[0040]1、解决测绘数据不准确的问题
[0041]通过三维激光扫描技术，可以准确的获取施工区域准确的测绘数据信息，为设计人员提供便利。
[0042]2、便道设计过程中出现的碰撞问题
[0043]利用三维模型软件，建立设计便道与拟建结构物的三维数据模型，发现在施工现场中出现的错、漏、碰、缺等设计错误，从而提高设计质量，减少施工现场的变更、降低成本。
[0044]针对现有技术存在的缺点，采用三维激光扫描技术进行地表扫描，形成坐标数据，再采用三维软件Bentley View V8i，将坐标数据形成地形图。同时将拟要修建的临时便道以及工程实体结构物坐标参数输入，形成建筑模型。降低了工作风险，提高了工作质量和效率。
[0045]基于上述分析，本发明提出一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法，如图1所示。包括:
[0046]步骤101):确定测站位置；
[0047]在步骤101中，具体包括:
[0048]根据所述三维激光扫描仪与所述目标区域之间所形成的夹角、扫描距离及是否存在障碍物进行分析，确定测站位置。
[0049]步骤102):在所述测站位置上，利用三维激光扫描仪对目标区域进行全方位扫描获得三维数据，利用三维数据形成点云；
[0050]所述利用三维数据形成点云的步骤之前还包括:对所述三维数据进行抽隙处理。[0051 ]步骤103):利用所述点云获得目标区域的原地貌的三维地图；
[0052]步骤104):根据目标工程的参数信息，在所述目标区域的原地貌的三维地图上形成建筑模型；
[0053]步骤105):在具有建筑模型的三维地图上，设计土建临时工程；
[0054]步骤106):对所述土建临时工程和建筑模型进行碰撞复核，根据复核结果对所述土建临时工程进行优化设计。
[0055]如图2所示，为本发明提出的一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化装置。包括:
[0056]测站确定单元201，用于确定测站位置；
[0057]在实施例中，所述测站确定单元具体用于根据所述三维激光扫描仪与所述目标区域之间所形成的夹角、扫描距离及是否存在障碍物进行分析，确定测站位置。
[0058]点云确定单元202，用于在所述测站位置上，利用三维激光扫描仪对目标区域进行全方位扫描获得三维数据，利用三维数据形成点云；
[0059]在实际情况中，所述点云确定单元202进一步地用于对所述三维数据进行抽隙处理，利用抽隙处理之后的三维数据形成点云。
[0060]三维地图确定单元203，用于利用所述点云获得目标区域的原地貌的三维地图；[0061 ]建筑模型形成单元204，用于根据目标工程的参数信息，在所述目标区域的原地貌的三维地图上形成建筑模型；
[0062]临时工程设计单元205，用于在具有建筑模型的三维地图上，设计土建临时工程；
[0063]优化单元206，用于对所述土建临时工程和建筑模型进行碰撞复核，根据复核结果对所述土建临时工程进行优化设计。
[0064]实施例:
[0065]如图3所示，为实施例的勘测设计建模流程图。在本实施例中，临时工程为便道。
[0066]项目与泰来兴业信息(北京)有限公司签订合同，由其提供三维激光扫描仪及PowerCivil for China V8i建模软件，并协助项目进行数据分析和模型的建立。
[0067]根据仪器与扫描区域所形成的夹角、扫描的距离及是否存在障碍物等因素进行综合分析后，项目决定设置3个测站，包括I个主测站，2个辅助测站。
[0068]通过两天的时间以主测站为中心，精准扫描半径2000m范围内的地形地貌，根据扫描情况，现场再增加两个扫描小区域，确定测站位置和扫描范围，至此整个区域地形地貌扫描完毕。最终形成了点云，如图4所示。
[0069]扫描完成的三维数据进行抽隙处理，通过输入三维软件，形成原地貌的三维地图。
[0070]输入设计参数，软件自动完成便道空间图形和目标工程量。最终形成的便道三维模型。如图5所示。
[0071]由于便道设计资料由省规划设计院提供，因时间紧迫及勘测设计工作量大的原因，现场未施作地勘，设计时采用在航拍等高线地形图上定线，配合软件进行纵横断面设计，设计资料和工程量可能存在与现场实际情况不符的现象，因此，本项目利用本技术方案，通过三维模型图直观显示设计存在不足之处，从而在施工阶段进行相应的调整，使其满足质量、安全、工期要求。
[0072]以上【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化方法，其特征在于，包括: 确定测站位置； 在所述测站位置上，利用三维激光扫描仪对目标区域进行全方位扫描获得三维数据，利用三维数据形成点云； 利用所述点云获得目标区域的原地貌的三维地图； 根据目标工程的参数信息，在所述目标区域的原地貌的三维地图上形成建筑模型； 在具有建筑模型的三维地图上，设计土建临时工程； 对所述土建临时工程和建筑模型进行碰撞复核，根据复核结果对所述土建临时工程进行优化设计。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用三维数据形成点云的步骤之前还包括: 对所述三维数据进行抽隙处理。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定测站位置的步骤包括: 根据所述三维激光扫描仪与所述目标区域之间所形成的夹角、扫描距离及是否存在障碍物进行分析，确定测站位置。4.一种基于三维激光扫描的土建临时工程的设计优化装置，其特征在于，包括: 测站确定单元，用于确定测站位置； 点云确定单元，用于在所述测站位置上，利用三维激光扫描仪对目标区域进行全方位扫描获得三维数据，利用三维数据形成点云； 三维地图确定单元，用于利用所述点云获得目标区域的原地貌的三维地图； 建筑模型形成单元，用于根据目标工程的参数信息，在所述目标区域的原地貌的三维地图上形成建筑模型； 临时工程设计单元，用于在具有建筑模型的三维地图上，设计土建临时工程； 优化单元，用于对所述土建临时工程和建筑模型进行碰撞复核，根据复核结果对所述土建临时工程进行优化设计。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述点云确定单元进一步地用于对所述三维数据进行抽隙处理，利用抽隙处理之后的三维数据形成点云。6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测站确定单元具体用于根据所述三维激光扫描仪与所述目标区域之间所形成的夹角、扫描距离及是否存在障碍物进行分析，确定测站位置。
【文档编号】G01B11/00GK106052553SQ201610380434
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】李斌, 皇甫海军, 郝建财, 肖赵谦, 王永刚
【申请人】中交第公路工程局有限公司, 中交第一公路工程局有限公司, 中交公局海威工程建设有限公司, 中交一公局海威工程建设有限公司