[发明专利]一种具备实景景观的土木工程设计方法

说明书

本发明公开了一种具备实景景观的土木工程设计方法，主要是在施工现场标定至少一基准点，并将该基准点的坐标系统定义为绝对坐标系统；建立一个由摄影装置取自该施工现场影像所建立的实景三维模型，令该实景三维模型以该基准点的绝对坐标系统进行校正，并以校正过的实景三维模型进行编辑，且将加入于实景三维模型的三维图元或自该实景三维模型中移除的对象，同步地编入或移出于一统计表的记录中。由于经过校正后的实景三维模型的坐标是与施工现场相同、且是精确的，因此设计者便可以由校正后的实景三维模型的坐标，正确的测量两点间距离及高程，以便精准地进行土木设计所需的各种计算，以大大降低土木设计在测量及估算上的时间及成本。

技术领域

本发明涉及土木工程设计方法，特别是一种具备实景景观的土木工程设计方法。

背景技术

传统在进行建筑设计时，必须以人员进行实地丈量建筑基地后，再通过如Autocad、3DMAX进行绘制，以建构出三维的设计模型，该设计模型为了产生临场感，往往会通过绘图的方式在所设计本体的周围加入如行道树、山坡、水池或桥梁等实地的景物，以增进临场感；但这样的设计模型全数是由设计人员所绘制、虚构而成，在真实的环境中是不存在，因此，往往在完工后会产生与真实景像相去甚远，导致设计人员与客户间的纠纷。

目前为了解决施工现场景观的真实性，有通过人造卫星空拍影像结合成三维模型的技术，如Googl e SketchUP在获取Googl e Earth上的地形和影像数据后，结合为三维的模型，以提供用户在所建立的三维模型上进行设计。

然而，人造卫星或无人机所拍摄的影像时所获取的是一个相对坐标，与真实相对应位置的绝对坐标存有误差，尤其是高程误差，此误差在设计的过程中将造成估算及测量上的不准确，图1所示，假设在实际的操作中，(f’)曲面是经由人造卫星或无人机所取得的影像结合后的三维模型曲面，其相对坐标系统的原点假设为(x’、y’、z’)，而(f)曲面表示施工现场的绝对坐标系统，原点坐标为(x、y、z)，其中(f’)、(f)两曲面并非等距离的偏移，而是具有不同高程的误差△z[△z＝z’-z；当然也会有△x＝x’-x、△y＝y’-y的平面误差，为了简化说明，本文仅就高程误差说明其重要性]，当要设计一个在绝对高程2M上方6×6的水池时，若以未经校正的(f’)曲面为设计基准曲面，便必须挖除6×6×(z-2+△z)的土方(如图1中的a’b’c’d’所构成体积)，但在真实的施工现场确只须移除6×6×(z-2)的土方(如图1中的abcd所构成的体积)，因此在设计估算中将造成极大的误差，而无法进行精准的设计。

目前虽有数字高程模型(DEM，Digita l E l evat ion Mode l)及数字正射影像图(D i gita l Orthophoto Map)可测量建筑物的高程值，其中数字高程模型(DEM)是通过投影到一特定平面以取得高程值矩阵的技术，而该数字正射影像图(Digita l OrthophotoMap)是利用经扫描处理的航空像片或卫星遥感图像数据，对逐一影像进行校正，并按一定图幅裁剪生成的数字正射影像集，该数字正射影像图所取得的也是图像所获取的相对坐标，并非施工工地的绝对坐标，该DEM必须对所有对象其地表进行扫描。在取得上述DEM、DOM后，可以通过如VRMap将影像整合为三维模型，但此方式，必须先至现场进行全面高程扫描，或扫描图像数据，使得施工过程极为繁琐不便，另外当施工现场幅员辽阔时，也将使测量极为不易。

另外，目前应用于设计的系统，并无法在设计的同时，便将设计中所使用的材料逐一收列于统计窗体上，因此当设计完成后，设计者必须以人工方式列表计算，对设计者而言不但极为耗时，也极易出错，明显有改进的必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖、有效率的具备实景景观的土木工程设计方法。