一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统

1.本发明涉及崩岸治理工程领域，具体是一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统。


背景技术：

2.近年来，受长江洪道拓宽工程和三峡蓄水后清水下泄等综合因素影响，长江中下游存在崩岸问题，严重影响长江堤防安全，直接制约着长江经济带发展。
3.为了缓解崩岸险情，必须对险工险段进行崩岸治理，定期对崩岸险情处进行抛石与护坡工程修复；在崩岸治理工程中精确计算施工量能够为精确制定施工方案、准确估算工程费用提供科学依据，做到崩岸治理施工测算的精确化与精细化，保证施工的质量要求，从而促进施工过程的科学规范。
4.目前，长江崩岸治理工程中通常需要大量的外业人员采用传统的方法对施工堤段进行测绘，测绘点位散乱，测量精度不均，易受主观性影响，外业人员的工作量大、时间、设备投入成本高，且测绘成果单一，无法快速直观展示河道实景，精确测算崩岸堤段施工量；针对传统方法崩岸堤段的施工量测算方法存在的不足；因此，针对上述问题提出一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，解决外业人员采用传统的方法对施工堤段进行测绘，测绘点位散乱，测量精度不均，易受主观性影响，外业人员的工作量大、时间、设备投入成本高，且测绘成果单一，无法快速直观展示河道实景，精确测算崩岸堤段施工量的问题，本发明提出一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统，该崩岸治理施工效果评价系统包括以下步骤：
7.s1：采集水下点云数据；
8.s2：点云数据预处理；
9.s3：水下点云数据建模；
10.s4：计算崩岸治理施工量；
11.通过三维建模软件对崩岸堤段水下地形进行三维重建，获取水下地形的精确尺寸及位置信息，利用崩岸治理施工量算法对水下地形三维模型进行分析，精确计算崩岸治理工程施工量。
12.优选的，所述s1中采集水下点云数据通过在船只的下表面安装多波束测深装置；多波束测深装置通过水下发射及接收换能器、表面声速探头电性连接组成，测线时船只沿着测线直线行进。
13.优选的，所述s2中点云数据预处理，将采集的点云数据进行滤波、抽稀、平滑和渲染预处理，通过对水下点云数据预处理包括删除噪声点，对点云密度大，影响三维重建的点
云区域进行抽稀，对不同高程的点云数据渲染不同的颜色便于区分；在点云数据预处理重，从不同角度观察点云数据，对两条相邻测线重合覆盖区域的多余观测数据进行筛选、删除，以保留高精度的点云数据。
14.优选的，所述s3中水下点云数据建模，利用处理后的水下点云数据，倒入三维建模软件对崩岸堤段水下地形进行三维重建，获取水下地形的精确尺寸及位置关系立体图。
15.优选的，所述s4中计算崩岸治理施工量，利用基于dtm的崩岸治理工程量算法，通过获取到的崩岸堤段水下地形的精确尺寸及位置关系，计算出工程所需施工量，生成治理施工报表，打印施工报表纸质存储备份。
16.优选的，所述s1中采集水下点云数据中，相邻测线覆盖范围重叠度大于等于50％，对于重点部位需要进行多次覆盖扫测，提高测量精度；在采集水下点云数据之前，通过gps-rtk技术设备确定定位坐标系。
17.本发明的有益之处在于：
18.1.本发明通过解决传统崩岸治理工程中施工量测算所存在的不精确与低效率问题，提出一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统，能够有效建立崩岸堤段水下三维模型，通过基于dtm的崩岸治理工程量算法计算施工量，能够精确高效的得出崩岸治理工程所需施工量，准确估算工程费用提供科学依据，做到崩岸治理施工测算的精确化与精细化，保证施工的质量要求，从而促进施工过程的科学规范。
附图说明
19.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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1为实施例一的系统框图。
具体实施方式
21.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它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1所示，一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统，包括该崩岸治理施工效果评价系统包括以下步骤：
23.s1：采集水下点云数据；
24.s2：点云数据预处理；
25.s3：水下点云数据建模；
26.s4：计算崩岸治理施工量；
27.工作时，通过多波束测深系统、测量船只基于多波束测深系统采集水下地形数据，对水下点云数据进行预处理，通过三维建模软件cloundcompare对崩岸堤段水下地形进行三维重建，获得水下地形的精确尺寸及位置信息，利用基于dtm的崩岸治理施工量算法对崩
岸堤段水下三维模型进行分析，精确计算崩岸治理工程施工量，准确估算工程费用提供科学依据，做到崩岸治理施工测算的精确化与精细化，保证施工的质量要求，从而促进施工过程的科学规范。
28.作为本发明的一种实施方式，所述s1中采集水下点云数据通过在船只的下表面安装多波束测深装置；多波束测深装置通过水下发射及接收换能器、表面声速探头电性连接组成，测线时船只沿着测线直线行进；工作时，水下点云数据采集中，只需要一到两位外业人员采集水下点云数据。
29.作为本发明的一种实施方式，所述s2中点云数据预处理，将采集的点云数据进行滤波、抽稀、平滑和渲染预处理，通过对水下点云数据预处理包括删除噪声点，对点云密度大，影响三维重建的点云区域进行抽稀，对不同高程的点云数据渲染不同的颜色便于区分；在点云数据预处理重，从不同角度观察点云数据，对两条相邻测线重合覆盖区域的多余观测数据进行筛选、删除，以保留高精度的点云数据；工作时，通过在作业之前需要定位坐标系，利用gps-rtk技术采集定位参数，从而获得精确的初始坐标系，从而对于后期的运算更加的精确方便。
30.作为本发明的一种实施方式，所述s3中水下点云数据建模，利用处理后的水下点云数据，倒入三维建模软件对崩岸堤段水下地形进行三维重建，获取水下地形的精确尺寸及位置关系立体图；工作时，通过在测量船只上安装多波束测深系统装置，包括水下发射及接收换能器、表面声速探头等等；通过在作业过程中，测线需要保持直线，相邻测线覆盖范围重叠度至少50％，对于重点部位需要进行多次覆盖扫测，提高测量精度。
31.作为本发明的一种实施方式，所述s4中计算崩岸治理施工量，利用基于dtm的崩岸治理工程量算法，通过获取到的崩岸堤段水下地形的精确尺寸及位置关系，计算出工程所需施工量，生成治理施工报表，打印施工报表纸质存储备份；工作时，通过对水下点云数据预处理包括删除噪声点，对点云密度大，影响三维重建的点云区域进行抽稀，对不同高程的点云数据渲染不同的颜色便于区分；通过对水下点云数据处理包括对点云数据进行坐标转换、对点云图像进行平移、旋转、放大等操作；通过在点云处理软件中从不同角度观察点云数据，对两条相邻测线重合覆盖区域的多余观测数据进行筛选、删除，以保留高精度的点云数据。
32.作为本发明的一种实施方式，所述s1中采集水下点云数据中，相邻测线覆盖范围重叠度大于等于50％，对于重点部位需要进行多次覆盖扫测，提高测量精度；在采集水下点云数据之前，通过gps-rtk技术设备确定定位坐标系；工作时，通过重复测线，使得测量的精度提升，保证数据的准确性，从而保证崩岸治理的精确性。
33.工作原理，通过一种基于三维点云数据的崩岸治理施工量测算系统，能够有效采集崩岸堤段水下点云数据，建立水下地形三维模型，精确计算崩岸治理工程施工量，解决了传统方式需要大量外业人员、花费时间长、效率低、成本高，且无法直观有效的查看结果等问题，有利于崩岸治理工程降低施工成本，提高施工效率，做到崩岸治理施工测算的精确化与精细化，保证施工的质量要求，从而促进施工过程的科学规范；
34.工作方法；通过多波束测深系统、测量船只基于多波束测深系统采集水下地形数据，对水下点云数据进行预处理，通过三维建模软件cloundcompare对崩岸堤段水下地形进行三维重建，获得水下地形的精确尺寸及位置信息，利用基于dtm的崩岸治理施工量算法对
崩岸堤段水下三维模型进行分析，精确计算崩岸治理工程施工量，准确估算工程费用提供科学依据，做到崩岸治理施工测算的精确化与精细化，保证施工的质量要求，从而促进施工过程的科学规范；水下点云数据采集中，只需要一到两位外业人员采集水下点云数据；通过在作业之前需要定位坐标系，利用gps-rtk技术采集定位参数，从而获得精确的初始坐标系，从而对于后期的运算更加的精确方便；通过在测量船只上安装多波束测深系统装置，包括水下发射及接收换能器、表面声速探头等等；通过在作业过程中，测线需要保持直线，相邻测线覆盖范围重叠度至少50％，对于重点部位需要进行多次覆盖扫测，提高测量精度；通过对水下点云数据预处理包括删除噪声点，对点云密度大，影响三维重建的点云区域进行抽稀，对不同高程的点云数据渲染不同的颜色便于区分；通过对水下点云数据处理包括对点云数据进行坐标转换、对点云图像进行平移、旋转、放大等操作；通过在点云处理软件中从不同角度观察点云数据，对两条相邻测线重合覆盖区域的多余观测数据进行筛选、删除，以保留高精度的点云数据；通过重复测线，使得测量的精度提升，保证数据的准确性，从而保证崩岸治理的精确性。
35.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。