基于地基工程数据自动化采集及三维建模的方法

技术领域

本发明属于房屋工程建设中地基工程的数字化的数据采集领域，具体是一种基于地基工程数据自动化采集及三维建模的方法。

背景技术

地基工程是整个房屋建造过程中的基本工程，关乎整个房屋的安全和寿命。

房屋建设在规划前期，根据地质勘探结果，会选用不同的地基方案。有些地质条件不好的地方，一般选用桩基础，来提高基础承载力。地基工程包括混凝土预制桩基的打入、沟槽的开挖、以及后面的承台和垫板的制作等工序，现有技术中对于这些施工步骤的复验都是采用人工测量，然后对比设计图纸来实现的，测量的过程繁琐，精度有限，并且人工测量后的复验的数据也没有再次形成实际图纸，后期房屋的使用和管理方还是通过设计图纸进行管理和维护，不利于后期对房屋的精细化管理和维护。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于地基工程数据自动化采集及三维建模的方法。

本发明的技术方案是：一种基于地基工程数据自动化采集及三维建模的方法，包括如下步骤：

1）.依据桩基的设计要求进打桩，打桩完成后，通过测绘无人机在打桩完成后的桩基上面上空全覆盖飞行并拍摄图片，将拍摄图片经过计算机软件运算拟合成三维模型，对打桩完成后的桩基实际情况进行三维建模，形成此时实际三维模型Zj；

2）.同时根据桩的设计参数，通过三维建模软件对桩进行设计模型建模Zs；

3）.通过计算机软件对比Zj和Zs，复验桩的施工信息，包括每个桩中心的偏差Oc、桩的直径的偏差Od、桩的轮廓的偏差Oo、以及桩的深度偏差Oh、桩的垂直度偏差Ot，多个桩的上述偏差形成偏差集合A；

4）.将偏差集合A交付给设计单位，由设计单位判断是否调整补充打桩方案以及是否调整上部承台结构形状方案，并调整原有的桩和承台的方案；

5）.若调整补充打桩方案，继续补充打桩，然后重复步骤5）-8），

6）.完成步骤1）-4）或者步骤1）-5），形成确定的实际三维模型Zj并留存，以及确定的桩的偏差集合A并留存；

7）.开挖沟槽后，通过测绘无人机在 上空全覆盖飞行并拍摄图片，将拍摄图片经过计算机软件运算合成三维模型，形成此时的三维模型Gj；

8）.根据设计要求的沟槽参数，对沟槽通过三维建模软件对桩进行设计模型建模Gs；

9）.通过电软件对比Gj和G，确定沟槽开挖的误差Gz，

10）. 依据该误差指导是否需要具体的进一步沟槽的开挖， 循环执行步骤7）-9）直至沟槽开挖误差符合要求，将符合要求时的带沟槽的三维模型Gj留存；

11）.步骤10完成后依据设计方案进行垫层和承台的制作，垫层和承台制作完成后；通过测绘无人机在上空全覆盖飞行并拍摄图片，将拍摄图片经过计算机软件运算拟合成三维模型，完成此时实际三维模型Tj；

12）. 同时根据承台的设计参数，通过三维建模软件对承台进行设计模型建模Ts；

13）.在计算机软件中融合模型Zj和Zs，然后再融合实际模型Gj和设计模型Gs、融合模型Tj和Ts；将上述融合的模型依据时间节点在空间内叠加，建立时序的地基工程的动态融合模型。

优选的，所述的测绘无人机上带有全球卫星定位终端，美国GPS，中国北斗均可，拍摄的照片带有全球定位信息，所述的三维模Gj、Zj、Tj带有全球定位信息，所述的设计模型Gs、Zs、Ts带有全球定位信息。

优选的，所述的实际三维模Gj、Zj、Tj通过ContextCapture Center Master软件进行三维建模，所述的设计三维模型Gs、Zs、Ts通过Revit软件进行三维建模，本申请只是提供两个上述软件，不是对软件进行限制，其他的同类型软件也可以使用。

优选的，所述的步骤1）、7）、11）和步骤2）、8）、12）在云服务平台上进行，所述的ContextCapture Center Master软件和Revit软件均部署在云服务平台上；测绘无人机拍摄的图片通过其机载联网通信模块传输至云服务平台，软件和数据均放置到云服务平台上，后期可以多终端调用，方便后期使用的效率提高。

优选的，所述步骤1）执行前，在周围确定某些位置为像控点，通过测绘仪器测出该像控点在的在全球定位系统中的三维坐标，并发送给云服务平台，给ContextCaptureCenter Master软件合成实际三维模型使用。

优选的，所述步骤1）、7）、11）执行前，对现场进行清理，清理与步骤1）、7）、11）无关的杂物，特别是形状与混泥土桩形状类似的那些杂物，避免影响实际三维建模。也可以在实际三维模型与设计模型融合对比时，根据对比的结果来去除实际三维模型中的杂物。

优选的，所述步骤3）桩的深度偏差Oh判断，是根据打桩过程的记录的打桩的根数、单桩的长度和实际三维模型Zj中桩头的高度来确定的。打桩过程中的记录通过手持终端直接记录上传到云服务平台上。

本发明的有益技术效果是：

本发明的基于地基工程数据自动化采集及三维建模的方法，通过测绘无人机在地基施工过程中的各个关键步骤完工后，对地基实时状态进行航拍测量，通过计算机软件形成实际三维模型，同时根据设计参数建立与之对应的设计三维模型，再将实际三维模型与设计三维模型进行对比，能够快速得出施工误差并指导施工现场进行调整，或者制定下一步骤的弥补方案，从而保证地基的施工质量，将各个步骤完成测绘后通过计算机软件形成实际三维模型进行留存，进一步与设计模型进行融合，以关键步骤的完成时间点形成时序动态三维模型，将该时序动态三维模型交付给房屋的使用者和管理者，可以作为数字化依据对房屋的精细化管理和维护。

附图说明

图1是本发明中打桩完成后获取的实际三维模型Zj的图片示意图；

图2是本发明中根据桩的设计参数建立的设计三维模型Zs的图片示意图；

图3是本发明中沟槽开挖完成后获取的实际三维模型Gj的图片示意图；

图4是本发明中根据沟槽的设计参数建立的设计三维模型Gs的图片示意图；

图5是本发明中垫板和承台完成后获取的实际三维模型Tj的图片示意图；

图6是本发明中根据垫板和承台的设计参数建立的设计三维模型Ts的图片示意图。

图7为本发明方法的整体构思流程图；

图8为本发明方法的详细流程图；

具体实施方式

实施例：参见图1-8，图中一种基于地基工程数据自动化采集及三维建模的方法，包括如下步骤：

1）.依据桩基的设计要求进打桩，打桩完成后， 通过测绘无人机在打桩完成后的桩基上面上空全覆盖飞行并拍摄图片，将拍摄图片经过计算机软件运算拟合成三维模型，对打桩完成后的桩基实际情况进行三维建模，形成此时实际三维模型Zj；

2）.同时根据桩的设计参数，通过三维建模软件对桩进行设计模型建模Zs；

3）.通过计算机软件对比Zj和Zs，复验桩的施工信息，包括每个桩中心的偏差Oc、桩的直径的偏差Od、桩的轮廓的偏差Oo、以及桩的深度偏差Oh、桩的垂直度偏差Ot，多个桩的上述偏差形成偏差集合A，实际三维模型和设计三维模型的对比，能将桩基的各个形位偏差对比出来，相比与通过平面的测量来对比偏差来说，偏差的参数更多，更立体，更全方位，后面的；

4）.将偏差集合A交付给设计单位，由设计单位判断是否调整补充打桩方案以及是否调整上部承台结构形状方案，并调整原有的桩和承台的方案；

5）.若调整补充打桩方案，继续补充打桩，然后重复步骤5）-8），

6）.完成步骤1）-4）或者步骤1）-5），形成确定的实际三维模型Zj并留存，以及确定的桩的偏差集合A并留存；

7）.开挖沟槽后，通过测绘无人机在上空全覆盖飞行并拍摄图片，将拍摄图片经过计算机软件运算合成三维模型，形成此时的三维模型Gj；

8）.根据设计要求的沟槽参数，对沟槽通过三维建模软件对桩进行设计模型建模Gs；

9）.通过电软件对比Gj和G，确定沟槽开挖的误差Gz，

10）. 依据该误差指导是否需要具体的进一步沟槽的开挖， 循环执行步骤7）-9）直至沟槽开挖误差符合要求，将符合要求时的带沟槽的三维模型Gj留存；

11）.步骤10完成后依据设计方案进行垫层和承台的制作，垫层和承台制作完成后；通过测绘无人机在 上空全覆盖飞行并拍摄图片，将拍摄图片经过计算机软件运算拟合成三维模型，完成此时实际三维模型Tj；

12）. 同时根据承台的设计参数，通过三维建模软件对承台进行设计模型建模Ts；

13）.在计算机软件中融合模型Zj和Zs，然后融合实际模型Gj和设计模型Gs，再融合模型Tj和Ts；融合过程，将设计模型Zs中的桩的规格参数、材料特性，结构特性等信息赋予实际三维模型中的各个桩，将对比步骤得到的各种偏差信息赋予各个桩，这样在后期管理人员选定某个桩时就知道该桩的实际情况。将上述融合的模型依据时间节点在空间内叠加，建立时序的地基工程的动态融合模型。

所述的测绘无人机上带有全球卫星定位终端，拍摄的照片带有全球定位信息，所述的三维模Gj、Zj、Tj带有全球定位信息，所述的设计模型Gs、Zs、Ts带有全球定位信息，全球定位系统采用中国北斗、美国GPS等均可。

所述的实际三维模Gj、Zj、Tj通过ContextCapture Center Master软件进行三维建模，所述的设计三维模型Gs、Zs、Ts通过Revit软件进行三维建模。

所述的步骤1）、7）、11）和步骤2）、8）、12）在云服务平台上进行，所述的ContextCapture Center Master软件和Revit软件均部署在云服务平台上；测绘无人机拍摄的图片通过其机载联网通信模块传输至云服务平台。形成的各个实际三维模型和设计三维模型也在云服务平台存储，以及时序融合模型也在该云服务平台存储，后期数字化交付时，给客户帐号和密码即可。

所述步骤1）执行前，在周围确定某些位置为像控点，通过测绘仪器测出该像控点在的在全球定位系统中的三维坐标。该像控点的设置用于高精度的形成设计三维模型。

所述步骤1）、7）、11）执行前，对现场进行清理，清理与步骤1）、7）、11）无关的杂物，避免杂物对后期拟合三维模型产生影响，影响对比误差的判断。

所述步骤3）桩的深度偏差Oh判断，是根据打桩过程的记录的打桩的根数、单桩的长度和实际三维模型Zj中桩头的高度来确定的。打桩的根数和单桩的长度根据实际打桩时根据桩的编号逐个进行记录，记录的数据直接通过网络发送到云服务平台，作为实际桩的信息数据进行存储和对比运算偏差使用。