土方量計算是建筑工程施工的一個重要步驟，它直接關系到工程量計算和工程費用概算。在現實的一些工程項目中，因土方量計算的精準性而產生的糾紛也是經常遇到的。傳統的土方量測量方法是使用RTK等設備，每隔一定間距打一個點，再把這些點數據導入到CAD軟件中進行計算。而如今，更先進的方法是使用無人機對施工場地按一定航線進行拍照，隨后把照片導入到無人機測繪軟件Pix4Dmapper進行整體建模和土方量計算。2020年9月，上海弘縝測量技術有限公司利用一臺無人機+一套Pix4Dmapper軟件，根據業主提供的18個起算面，在2天內即完成了80000m2場地的土方量計算。
效率 | 耗時短 |
精度 | 精度高，現場還原度高 |
勞動強度 | 勞動強度小，安全性高 |
上海弘縝測量技術有限公司成立于2015年，是一家為影像及點云提供軟硬產品、技術服務和應用開發的公司。去年秋天，上海弘縝受浙江臨安的一家業主委托，對一處未來將建成為培訓基地的地塊進行土方測量。施工場地位于浙江丘陵地帶，面積約80000平方米，高差達30米，場地上原本覆蓋的林木已基本被清除，但山體土質疏松不便于行走，不方便用傳統的RTK進行測量。所以上海弘縝為業主推薦了更先進的無人機測繪技術來實施土方測量。
項目地點 | 浙江，臨安 |
測區面積 | 80000平方米
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項目周期 | 2天 |
| 圖像數量 | 1024 |
軟件
| Pix4Dmapper
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硬件 | 大疆精靈4 RTK
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成果 | 土方量計算成果，DSM（地表模型），三維模型，正射影像鑲嵌圖
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成果分辨率
| 3.2厘米
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無人機測繪首先首先需要進行影像采集，影像采集需要覆蓋到整個場地，并且照片之間具有一定重疊度。本次項目使用的無人機為精靈4 RTK，飛行高度為80米。無人機總共飛行了3個架次，共獲得1024張影像。另外工作人員還采集了12個相控點，用于進一步提高成果精度，并設置3個檢查點，用于檢查成果精度。影像和相控點采集由2人在1天內完成，上海弘縝的工作人員告訴我們，使用傳統RTK打點的測量方法，同樣的區域需要2天才能完成。且測區面積越大，無人機和傳統方法在效率上的差別越明顯。無人機影像和相控點數據被導入Pix4Dmapper中進行處理建模，再根據建好的模型計算土方量。Pix4Dmapper對數據處理的計算機配置具有較大的寬容度，可適應配置一般的筆記本電腦，在本項目中，工作人員的數據處理就是在一臺筆記本電腦中完成的（i7 7700HQ, GTX1070, 48GB內存）。約13小時后，建模完成，生成了高精度的三維點云，三維紋理模型，正射影像鑲嵌圖和DSM（數字地表模型）。
△在Pix4Dmapper中生成的三維模型
工作人員首先使用檢查點來驗證成果精度，通過比較檢查點的原始位置和計算位置，得到平面誤差為1-6厘米，高程誤差為1-4厘米，完全可以滿足業主在精度上的需求。DSM（數字地表模型）代表了地面的起伏情況，是Pix4Dmapper中計算土方量的基礎。軟件會根據用戶自定義的起算面，自動算出起算面上方和下方的挖方量和填方量。在本項目中，業主提供了18個起算面，把這些起算面導入到Pix4Dmapper中，按“計算”按鍵，幾秒鐘內就能得到某一地塊的填挖方量。
業主得到的最終成果為一張土方量成果統計表，包括每個區塊的面積、挖方量/填方量（含Pix4Dmapper計算的誤差值）。根據Pix4Dmapper的計算，本項目的土石方工程總量約為38萬m3，總誤差值約為0.24萬m3。
上海弘縝的工作人員為我們總結了本項目中使用的無人機測繪解決方案，對比傳統測量在土方量計算上的優點：
- 外業作業時間短，自動化程度高，人員只需在現場邊緣地區操控無人機。安全性也更高。
- 成果精度高，分辨率高，有利于更精準地測量土方量：傳統測量每隔5-10米測一個點，點的密度是有限的，無法很好體現土石方的細節情況；而無人機測繪能實現測區影像全覆蓋，其分辨率輕松就能達到厘米級。
- Pix4Dmapper測量土方量的同時生成地表模型，三維點云模型、正射影像等成果。方便進行可視化演示，和如有必要的其他分析。
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