【技术】一台精灵4 RTK , 一套Pix4Dmapper , 搞定土方量精准计算

土方量计算是建筑工程施工的一个重要步骤，它直接关系到工程量计算和工程费用概算。在现实的一些工程项目中，因土方量计算的精准性而产生的纠纷也是经常遇到的。

传统的土方量测量方法是使用RTK等设备，每隔一定间距打一个点，再把这些点数据导入到cad软件中进行计算。而如今，更先进的方法是使用无人机对施工场地按一定航线进行拍照，随后把照片导入到无人机测绘软件Pix4Dmapper进行整体建模和土方量计算。

2020年9月，上海弘缜测量技术有限公司利用一台无人机+一套Pix4Dmapper软件，根据业主提供的18个起算面，在2天内即完成了80000m²场地的土方量计算。

无人机方法计算土方量的优点

效率	耗时短
精度	精度高，现场还原度高
劳动强度	劳动强度小，安全性高

无人机快速采集现场数据

△ 现场工况图

上海弘缜测量技术有限公司成立于2015年，是一家为影像及点云提供软硬产品、技术服务和应用开发的公司。去年秋天，上海弘缜受浙江临安的一家业主委托，对一处未来将建成为培训基地的地块进行土方测量。

施工场地位于浙江丘陵地带，面积约80000平方米，高差达30米，场地上原本覆盖的林木已基本被清除，但山体土质疏松不便于行走，不方便用传统的RTK进行测量。所以上海弘缜为业主推荐了更先进的无人机测绘技术来实施土方测量。

项目地点	浙江，临安
测区面积	80000平方米
项目周期	2天
图像数量	1024
软件	Pix4Dmapper
硬件	大疆精灵4 RTK
成果	土方量计算成果，DSM（地表模型），三维模型，正射影像镶嵌图
成果分辨率	3.2厘米

无人机测绘首先首先需要进行影像采集，影像采集需要覆盖到整个场地，并且照片之间具有一定重叠度。本次项目使用的无人机为精灵4 RTK，飞行高度为80米。无人机总共飞行了3个架次，共获得1024张影像。另外工作人员还采集了12个相控点，用于进一步提高成果精度，并设置3个检查点，用于检查成果精度。

影像和相控点采集由2人在1天内完成，上海弘缜的工作人员告诉我们，使用传统RTK打点的测量方法，同样的区域需要2天才能完成。且测区面积越大，无人机和传统方法在效率上的差别越明显。

Pix4D生成地表模型, 秒算土方量

无人机影像和相控点数据被导入Pix4Dmapper中进行处理建模，再根据建好的模型计算土方量。Pix4Dmapper对数据处理的计算机配置具有较大的宽容度，可适应配置一般的笔记本电脑，在本项目中，工作人员的数据处理就是在一台笔记本电脑中完成的（i7 7700HQ, GTX1070, 48GB内存）。约13小时后，建模完成，生成了高精度的三维点云，三维纹理模型，正射影像镶嵌图和DSM（数字地表模型）。

△在Pix4Dmapper中生成的三维模型

工作人员首先使用检查点来验证成果精度，通过比较检查点的原始位置和计算位置，得到平面误差为1-6厘米，高程误差为1-4厘米，完全可以满足业主在精度上的需求。

DSM（数字地表模型）代表了地面的起伏情况，是Pix4Dmapper中计算土方量的基础。软件会根据用户自定义的起算面，自动算出起算面上方和下方的挖方量和填方量。在本项目中，业主提供了18个起算面，把这些起算面导入到Pix4Dmapper中，按“计算”按键，几秒钟内就能得到某一地块的填挖方量。

△Pix4Dmapper方量自动计算演示

业主得到的最终成果为一张土方量成果统计表，包括每个区块的面积、挖方量/填方量（含Pix4Dmapper计算的误差值）。根据Pix4Dmapper的计算，本项目的土石方工程总量约为38万m³，总误差值约为0.24万m³。

△Pix4Dmapper中的方量计算界面

更高效率，更精准成果

上海弘缜的工作人员为我们总结了本项目中使用的无人机测绘解决方案，对比传统测量在土方量计算上的优点：

• 外业作业时间短，自动化程度高，人员只需在现场边缘地区操控无人机。安全性也更高。
• 成果精度高，分辨率高，有利于更精准地测量土方量：传统测量每隔5-10米测一个点，点的密度是有限的，无法很好体现土石方的细节情况；而无人机测绘能实现测区影像全覆盖，其分辨率轻松就能达到厘米级。
• Pix4Dmapper测量土方量的同时生成地表模型，三维点云模型、正射影像等成果。方便进行可视化演示，和如有必要的其他分析。

△无人机测绘得到的现场三维模型

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来源：Pix4D

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