当前位置: 首页 > 审计论坛

利用消费级无人机测量土方工程量的审计方法

发布日期:2017-10-26 10:44 访问次数: 信息来源:环翠区审计局 字号:[ ]

    

    土方工程土石方工程量的核算是工程预(结)算中争议的焦点,目前随着跟踪审计的深入,如何快速对土方工程工程量进行数据留存显得愈发重要,传统的测量方式包括签证记录、RTK测量,签证记录可信度存在不确定因素,RTK测量耗时较长。运用消费级无人机拍照建模的方法测算土方量,拥有现场采集数据耗时短,可操作性强,投入较低等特点。

    一、方法使用场景

    一是对中介审计机构出具报告土方量进行复核,二是对公路工程原始地形测量困难的工程进行土方测量,三是垃圾处理工程量测量。

    审计可利用无人机采集数据快的特点,在不同时间节点分别对工程不同时间段的现场情况进行拍照,复核土方结算量时,选取合适的工作节点,对数据进行处理,通过对比得到土方量。

    二、方法技术原理

    在施工的不同时期,通过旋翼无人机在工地上方按照特定轨迹和高度飞行并获取高清航片,生成区域DSM(数字表面模型 Digtal Surface Model),通过两个时期的DSM的差异计算出工地范围内土方量的变化。


    如上图,审计技术路线大致分为影像获取、DSM 数据生产、DSM 分析以及行业应用四个步骤。其中影像获取采用的是大疆等品牌消费级无人机,再使用 Esri Drone2Map 生成该区域的 DSM 数据和倾斜摄影模型,通过 ArcGIS Earth三维比对以及ArcMap的栅格计算获取两个时期 DSM 的差异值,即土方量变化。

    三、方法实施步骤

    (一)选取无人机。对于工地较小的,可采用世面上常见的消费级轻小型旋翼无人机,其优势是方便携带,低空飞行灵活稳定,起降场地要求低,飞行时间长,价格较低。

    (二)选择相应软件。本方法以Esri的Drone2Map为例,Esri是专业的轻型无人机数据处理软件,在该应用中主要用于生成测量区的倾斜摄影三维模型以及DSM。此外还需利用Arcmap自带的栅格处理工具进行DSM数据修正及栅格计算,ArcGIS Earth查看航拍生成的成果数据等。

    (三)飞行处理。一是确定飞行范围,航迹的轨迹与测区的边缘重合即可,二是确定飞行高度,要保证尽量获取最优分辨率,高度以画面中线以下建筑物低于当前飞行高度即可。三是飞行轨迹的确定,可利用Altizure软件自动设定,复杂环境中也可设置手动飞行。

    (四)成果数据处理。

    1.整理航片。不同时间的影像进行简单手工整理后,分别放进不同的文件夹。如图:


    2.生成DSM和倾斜摄影模型。启动Drone2Map以后新建2D Mapping工程。


    第1步输入工程名称;第2步点击“Browse”选择工程文件夹存储路径;第3步点击“Add Folder”按钮选择之前整理好的航片文件夹“2016_11_06gongdi”随后软件会自动读取无人机照片中的数据信息填入列表,点击OK后照片会根据元数据定位到拍摄的点位上,并连成航迹。

    点击工具栏上的 Processing Options 按钮弹出“处理选项”对话框。勾选Initial Processing选项卡,修改影像匹配规则为“Free Flight or Terrestrial”模式。


    勾选 Point Cloud and Mesh 选项卡,去掉点云的LAS输出选项,仅勾选三维倾斜摄影模型成果,输出格式Scene Layer Package(SPK 格式),系统会同时自动勾选 OBJ 格式。


    勾选 Orthomosaic and DSM 选项卡并勾选Create Digital Surface Model生成DSM 数据。由于后面需要正射影像辅助校正,此处勾选Create Orthomosaic 选项。



    点击 OK 关闭对话框,点击工具栏上的Start自动启动多线程计算。


    生成成果预览图。同理生成11月份的成果预览图。

    将两个时期的DSM数据叠加到ArcMap中,通过正摄影像,校准偏差。


    3.提取计算范围。当平面校准完成后,我们就可以将土方量计算的空间范围明确下来,保存成一个矢量的面,同时也便于后面的栅格计算。ArcMap中打开Draw 工具条,选择绘画Polygon工具,沿着工地手动勾勒出工地范围。保持该多边形的选中状态,鼠标右键点击校准后的11月DSM上,Data->Export Data,导出勾勒多边形内部的区域用于计算。


4.计算分析流程。打开工具箱内Surface Volume工具(3D Analyst Tools->Function Surface->Surface Volume),输入参数设置成提取好的11月份DSM,参考平面设置为BELOW,平面高程设置为高于这片计算区域内所有高程值的700。这样设置的含义是求解11月份时这片工地的地表与海拔700米平面之间的体积是多少。

    点击OK开始计算。


    计算的成果被写入“Result.txt”文本文件并自动添加到 ArcMap 中,右键打开该文本可以看到 Volume 属性值“5,566,893.41”,表示该工地范围内11月份时地表与700 米海拔平面之间的体积为5,566,893.41立方米。

    同样的方法我们将 6 月份的 DSM 带入 Surface Volume 工具计算(注意参考平面海拔应与 11 月份一致,为 700 米),得出该工地范围内 6 月份时地表与 700米海拔平面之间的体积为 5,736,207 立方米。

    6月份的体积减去11 月份的体积:169,313.59立方米,即5个月来,工地土方量增加了17万立方米。

    四、方法总结

    除了上述软件,可以使用PhotoScan处理无人机照片建模,利用Auto CAD来计算土方量,其原理是一致的即利用软件建模,通过对比体积差得到土方量。利用消费级无人机测量土方,其特点在于便捷,可操作性强,对于面积大、深度变化大的场景效果明显,但是对于一般小型土方,计算精度不是非常高。我们可利用该特点,对跟踪审计工程土方工程随时进行数据采集,并对报告结果进行复核。(吴佳隆)



 



分享到: 新浪微博 微信
Produced By 大汉网络 大汉版通发布系统