[发明专利]一种基于激光扫描仪的水电工程土石方填挖面貌监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水电工程土石方填挖面貌监控领域，更具体的说，是涉及一种基于激光扫描仪的水电工程土石方填挖面貌监控方法。

背景技术

当前，水利水电工程建设过程中涉及到大量的回填和开挖施工作业，但尚无成熟方法实现填挖作业的数字化施工。

中国专利号为：CN200710172146.4公开了一种基坑开挖实时检测方法，用于检测基坑开挖过程中的坑周边土体位移变化、坑周边土压力变化及坑底土体隆起变化，但是该方法主要针对基坑开挖作业进行检测，未涉及回填作业的监测，检测内容主要为土体的位移和压力信息，未涉及到填挖工程量与超欠挖信息，且未实现填挖信息的网络传输与远程监控；中国专利号为：CN201220356347.6公开了一种填挖工程量计量系统，该实用新型专利介绍了一种填挖工程量计量系统，包括数据采集模块、数据传输模块、断面生成模块及填挖工程量计算模块，该计量系统直接测量地表高程数据，通过数据传输模块将采集到的地表高程数据直接传输给断面生成模块生成地表断面，但是该实用新型只针对工程量信息进行计量，数据采集方式为全站仪，无法获取大量的三维点云数据以建立填挖工作面的精确三维模型，也未实现填挖作业的反馈控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有工程填挖施工作业中难以实时掌握填挖工作面的精确三维信息的不足，实现工程填挖施工作业数字化监控，提供了一种基于激光扫描仪的水电工程土石方填挖面貌监控方法，用于土石方填挖面貌的三维可视化监控。本发明方法解决了水利水电工程回填与开挖作业中工作面精确三维建模、填挖面貌信息三维分析、远程可视化交互分析以及填挖反馈信息反馈控制现场施工作业的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于激光扫描仪的水电工程土石方填挖面貌监控方法，用于回填与开挖施工作业过程中监测工作面的三维面貌并提供施工信息反馈，包括以下步骤：

(1)在施工过程中使用三维激光扫描仪对填挖工作面进行三维激光扫描，获取填挖工作面的三维点云数据；

(2)基于逆向建模技术利用所述点云数据实现填挖工作面的三维建模与实景复制；

(3)对填挖工作面三维模型信息进行三维分析，获取填挖面貌信息；

(4)在填挖面貌信息基础上进一步反馈分析得到填挖反馈信息；

(5)将填挖反馈信息发送至施工现场，反馈控制填挖施工作业。

步骤(3)中所述填挖面貌信息包括填挖工程量、超欠挖方量、超欠挖空间分布和作业面变形量。

步骤(4)中所述填挖反馈信息包括填挖工程量反馈信息、超欠挖方量反馈信息、超欠挖空间分布反馈信息和作业面变形量反馈信息。

基于互联网技术与虚拟现实技术实现填挖工作面三维模型信息、填挖面貌信息和填挖反馈信息的远程三维可视化交互分析。

通过现场工控机完成点云数据的逆向建模获得填挖工作面的三维模型信息，并完成三维模型信息的三维分析获得填挖面貌信息，通过互联网将填挖面貌信息传输并存储至数据库服务器，在数据库服务器完成填挖面貌信息的反馈分析得到填挖反馈信息。

通过现场工控机完成点云数据的逆向建模获得填挖工作面的三维模型信息，通过互联网将三维模型信息传输并存储至数据库服务器，在数据库服务器完成三维模型信息的三维分析获得填挖面貌信息并完成填挖面貌信息的反馈分析得到填挖反馈信息。

通过互联网将填挖工作面的三维点云数据传输并存储至数据库服务器，在数据库服务器完成点云数据的逆向建模获得填挖工作面的三维模型信息、完成三维模型信息的三维分析获得填挖面貌信息以及完成填挖面貌信息的反馈分析得到填挖反馈信息。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明可以实现填挖施工作业全过程的数字化实景复制，实时地掌握填挖工程量以反映工程进度、获取超欠挖信息以及超欠挖空间分布以及时反馈现场施工作业进行相应调整、取得填挖作业面变形信息用于施工作业安全控制。

2.该发明相比于现有的填挖施工作业监控方法，能够实现填挖工作面的真实面貌精确三维还原以全面掌握填挖工作面的三维信息，同时实现填挖施工面貌的远程可视化交互分析以及施工作业的实时反馈控制，从而保证施工质量与安全，提高施工效率，建立水利水电工程数字化填挖施工作业体系方法。