用于油气管道线路工程施工的无人机的制作方法

1.本发明涉及无人机领域，具体来讲，涉及对用于油气管道线路工程施工的无人机。


背景技术：

2.在过去的几十年里，我国科技与工业实现了突飞猛进的发展，为了满足发展需求实施了大量的地下管道工程。由于管道工程复杂，传统的监管方式耗时、耗力，而且对现场人员存在很大的潜在危险。而无人机机动性强、快捷便利，能在油气管道重点线路、站场、地质灾害点等人工作业无法到达的区域快速、准确、高效地进行测量测绘,并制作出三维模型及大比例尺地形图，使油气管道设计的直观性、准确性及工效显著提升。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决相关技术存在的上述不足中的至少一项。例如，提供用于油气管道线路工程施工的无人机，解决油气管道线路工程管沟施工传统监管方式耗时、耗力，而且对现场人员存在很大的潜在危险等问题，同时提升油气管道设计的直观性、准确性、施工工效、施工安全及施工管理。
4.为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种用于油气管道线路工程施工的无人机，所述无人机包括：对同一里程区段，获取管沟开挖前的原始地貌影像数据和管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据，所述原始地貌影像数据和所述管沟开挖影像数据带有空间位置坐标信息；根据所述原始地貌影像数据和管沟开挖影像数据，构建原始地貌三维模型和管沟开挖三维模型；基于所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，生成管沟实际中线，进行施工路由核准，管沟沟底、边坡平整度自动识别分析，管沟超挖、欠挖区域自动识别分析，堆土高度和边坡距离自动识别分析，以及作业带宽度和面积自动识别分析。
5.可选地，所述生成管沟实际中线可以包括：选取管沟在原始地貌模型和管沟开挖模型的任意指定截面；在任意指定截面上，计算原始地貌模型与管沟开挖模型上各点的高程差；以及根据高程差筛选实际管沟施工区域，并结合边缘识别算法，识别出管沟任意指定断面的下底位置，获得沟底边界坐标，并取中间值连成线，生成管沟中线。
6.可选地，所述施工路由核准可以包括：将实际管沟中线与设计中线对比，来确定实际管沟中线与设计中线的偏差。
7.可选地，所述作业带宽度和面积自动识别分析可以包括：沿管沟宽度方向上向两侧各延伸预定距离，生成两条平行线，两条平行线之间的区域为作业带；以任意选择管沟中线上两点位置或两桩，计算两点或两桩之间的间距，通过边缘计算，自动计算两点位置或两桩之间的作业带面积。
8.可选地，通过对比两期三维模型，筛选高程数据规律差异区域，识别出实际管沟施工区域，得到实际管沟模型；生成标准管沟模型；将标准管沟模型与实际管沟模型进行对比，识别出管沟超挖和/或欠挖区域，识别出管沟边坡平整度、边坡平整度。
9.可选地，所述管沟超挖、欠挖区域自动识别分析可以包括：对比所述原始地貌三维
模型和所述管沟开挖三维模型，识别出沟口标高和沟口边界坐标，并生成管沟长度方向上的沟口边缘线；对比所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，识别出堆土边缘，将堆土边缘沿管沟长度方向连线，得到堆土边缘线；以及根据所述堆土边缘线与所述沟口边缘线之间的距离，来判断沟边土方滑落风险。
10.可选地，在所述堆土边缘线与所述沟口边缘线之间的距离小于边坡距下限阈值时，发送告警信息，其中，所述告警信息用于指示有堆土塌方风险。
11.可选地，所述数据处理系统，还可被配置为：对比所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，识别出堆土高度，取所述管沟任意点横截面上堆土最高点，并沿管沟长度方向上的多个堆土最高点连成线，其中，所述横截面沿所述管沟长度方向垂直的方向截取，形成堆土高度线；在所述堆土高度超过堆土上限阈值时，发送告警信息，其中，所述告警信息用于指示有堆土塌方风险。
12.可选地，所述数据处理系统还可以被配置为：计算土石方量，所述计算土石方量可以包括：在原始地貌三维模型中以相同的采样距离构建三角网格；以网格处的高度差为积分高度，以单位网格的面积为积分单元，将开挖范围内的体积累加后即为土石方量。
13.本发明另一方面提供了一种用于油气管道线路工程施工的无人机，所述系统包括：影像获取模块，被配置为：对同一里程区段，获取管沟开挖前的原始地貌影像数据和管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据，所述原始地貌影像数据和所述管沟开挖影像数据带有空间位置坐标信息；建模模块，被配置为根据所述原始地貌影像数据和管沟开挖影像数据，构建原始地貌三维模型和管沟开挖三维模型；以及数据处理系统，被配置为：基于所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，生成管沟实际中线，进行施工路由核准，管沟沟底、边坡平整度自动识别分析，管沟超挖、欠挖区域自动识别分析，堆土高度和边坡距离自动识别分析，以及作业带宽度和面积自动识别分析。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：能够使用高效、直观、快捷、且不受地形影响的方式获取管沟开挖情况；将设计管沟模型与无人机航飞的管沟开挖模型按实际坐标轻量化导入系统，实现堆土高度及边坡堆土距离等方面的自动识别、分析及预警应用。持续提升山地管道的建设质量和安全管控水平，减少建设成本。
附图说明
15.图1示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机。
16.图2示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机的航测范围示意图。
17.图3示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机建模得到的dem模型示意图。
18.图4a示出了开挖前dem模型的局部示意图。
19.图4b示出了开挖完成dem模型的局部示意图。
20.图5示出了本发明示例性实施例的沟体处高程模型截面比对示意图。
21.图6示出了图5模型截面比对结果(各点高程差)示意图。
22.图7示出了本发明示例性实施例的沟体处高程模型截面比对示意图。
23.图8示出了图7模型截面比对结果(各点高程差)示意图。
24.图9示出了本发明示例性实施例的两期dem模型高程比对得出得规律差异区域示意图。
25.图10示出了本发明示例性实施例的管沟示意图。
26.图11示出了沿图10的a-a截面截取的剖视图。
27.图12示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机显示沟边距预警信息的示意图。
28.图13示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机显示堆土高度预警信息的示意图。
29.图14示出了本发明示例性实施例的管沟中线与设计中线的对比图。
30.图15示出了本发明示例性实施例方法生成的作业带的示意图。
31.图16示出了本发明示例性实施例方法生成的设计管沟模型示意图。
32.图17示出了本发明示例性实施例的设计管沟模型与实际管沟模型对比后的示意图。
33.图18示出了本发明示例性实施例的设计管沟模型与实际管沟模型对比后的截面示意图。
34.图19示出了根据示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机的土石方计算示意图。
35.图20示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机所包括软件系统所执行方法的流程示意图。
36.图中标记：
37.1-设计路由，11-沟底，12-沟壁，13-上底，15-设计中线，2-原始地貌dem模型的高程线，3-管沟开挖dem模型的高程线，4-实际管沟，41-管沟中线，5-沟口边缘线，6-堆土边缘线，7-堆土高度线，71-堆土高度线的第一部分，72-堆土高度线的第二部分，a1-欠挖区，a2-超挖区。
具体实施方式
38.在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的用于油气管道线路工程施工的无人机。本文中，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或具有严格的顺序性。
39.在本发明中，沟底标高是指海拔高度，沟底深度是通过两期模型不同海拔高度(高程)相减得出沟底深度，沟底宽度指下底宽度。
40.无人机在油气管道建设的应用解决了传统监管方式耗时、耗力,而且对现场人员存在很大的潜在危险等问题，同时提升油气管道设计的直观性、准确性、施工工效、施工安全及施工管理。
41.图1示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机。
42.如图1中所示，根据本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机，可以包括影像获取模块、建模模块以及数据处理系统。
43.影像获取模块被配置为获取带空间位置坐标信息的两期影像数据，两期影像数据是通过对同一里程区段，在管沟施工不同阶段分别进行无人机倾斜摄影航飞获得。在原始
地貌和管沟成型两个阶段分别进行无人机倾斜摄影航飞，获取带空间位置坐标信息的影像数据。
44.在本实施例中，影像获取模块被配置为获取前期现场影像和后期现场影像以及空间坐标，所述前期现场影像为管沟开挖前的原始地貌影像数据，后期现场影像为管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据，所述空间坐标包括经纬度和高程数据。
45.其中，影像获取模块可以通过无人机的摄像头获得，所述无人机航拍管沟开挖前的原始地貌影像数据和管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据的航线为同一航线，所述无人机不带rtk，所述无人机在航飞时，未设置像控点。
46.如上所述，两期影像数据包括：前期现场影像和后期现场影像。获取前期现场影像包括：在施工单位放完线进行第一次无人机倾斜摄影航飞，以获取管沟开挖前的原始地貌影像数据。获取后期现场影像包括：在管沟开挖成型后、管道下沟前，进行第二次航飞，以获取管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据。
47.建模模块被配置为根据所述带空间位置坐标信息的两期影像数据，构建两期三维模型。两期三维模型包括原始地貌三维模型和管沟开挖三维模型。所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型的高程不同。根据原始地貌视频构建原始地貌模型，根据管沟开挖视频构建管沟开挖模型。
48.数据处理系统被配置为：基于所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，生成管沟实际中线，进行施工路由核准，管沟沟底、边坡平整度自动识别分析，管沟超挖、欠挖区域自动识别分析，堆土高度和边坡距离自动识别分析，以及作业带宽度和面积自动识别分析。
49.数据处理系统可以包括管沟实际中线生成模块，施工路由核准模块，管沟沟底、边坡平整度自动识别分析模块，管沟超挖、欠挖区域自动识别分析模块，堆土高度和边坡距离自动识别分析模块，以及作业带宽度和面积自动识别分析模块。
50.数据处理系统通过智能算法自动生成管沟实际中线、施工路由核准、计算堆土高度和边坡距离、管沟沟底、边坡平整度，作业带宽度和面积自动识，最终将三维建模、工程参数进行展示，其为确保工程顺利竣工投产提供支持。
51.数据处理系统可包括管沟实际中线生成模块，施工路由核准模块，管沟沟底、边坡平整度自动识别分析模块，堆土高度和边坡距离自动识别分析模块，以及作业带宽度和面积自动识别分析模块。
52.管沟实际中线的生成模块被配置为：通过无人机原始地貌和管沟开挖航飞，构建三维模型并按实际坐标匹配后导入系统，通过两期模型对比，自动识别沟谷底标高和沟底宽度及沟底边界坐标，结合系统运算生成管沟实际中线。
53.施工路由核准模块被配置为：通过无人机原始地貌和管沟开挖航飞所采集的数据建立三维模型从而生成实际中线，同时将设计中线数据导入，系统将自动与实际中线对比，偏差超过2米，系统自动将实际中线以不同颜色标识，同时可以查询任一点的偏差值。
54.管沟沟底、边坡平整度自动识别分析模块被配置为：将无人机原始地貌和管沟开挖航飞所采集的数据建立实际施工区域的三维模型，同时系统自动将管沟深度、下底宽度、上底宽度的超挖、欠挖部分进行颜色提醒以及显示详细超挖、欠挖数据。
55.堆土高度和边坡距离自动识别分析模块被配置为：通过无人机建立原始地貌模型
与管沟开挖后的模型，然后按实际坐标轻量化导入系统，通过两期模型对比，系统自动识别、分析堆土与管沟边坡的距离和堆土高度。
56.作业带宽度和面积自动识别分析模块被配置为：通过无人机建立原始地貌模型与管沟开挖后的模型，然后按实际坐标轻量化导入系统，系统自动识别分析生成施工作业带及面积，同时支持输入桩号或桩加里程值自己计算两点间的作业面积。
57.在实施例中，数据处理系统可以包括处理器，处理器用于执行软件，该软件用于执行如下步骤：生成沟实际中线，进行施工路由核准，管沟沟底、边坡平整度自动识别分析，管沟超挖、欠挖区域自动识别分析，堆土高度和边坡距离自动识别分析，以及作业带宽度和面积自动识别分析。
58.例如，具体可以包括以下步骤：步骤1、生成管沟实际中线，步骤2、施工路由核准，步骤3管沟沟底、边坡平整度自动识别分析，步骤4堆土高度和边坡距离自动识别分析，以及步骤5作业带宽度和面积自动识别分析。
59.其中，步骤1：管沟实际中线的生成包括：通过无人机原始地貌和管沟开挖航飞，构建三维模型并按实际坐标匹配后导入系统，通过两期模型对比，自动识别沟谷底标高和沟底宽度及沟底边界坐标，结合系统运算生成管沟实际中线。具体地，包括以下步骤：步骤11、将设计单位提供管道中线坐标数据植入系统，系统自动生成管道设计路由线(又称设计中线)。步骤12、系统通过两期不同高程差模型对比计算处沟体后，结合边缘识别算法识别出管沟任意指定点下底位置。取管沟任意横截面下底的两坐标中间值连成线生成管沟实际中线。步骤13、系统自动以不同颜色区分设计中线和实际中线。步骤14、系统将实际管沟坐标水平垂直投影到设计中线上，并计算两点间的距离。根据设定阈值2m，作为对比值，偏差超过2米，系统自动将实际中线以不同颜色标识。
60.步骤2：施工路由核准包括：将设计中线与系统生成的实际中线对比，偏差超过2米，系统自动将实际中线以不同颜色标识，同时可以查询任一点的偏差值，从而实现设计路由与实际路由的对比情况。
61.步骤3：管沟沟底、边坡平整度自动识别分析包括：将设计模型与开挖模型按实际坐标轻量化导入系统，系统自动将管沟深度、下底宽度、上底宽度的超挖、欠挖部分进行颜色提醒及显示详细超挖、欠挖数据。
62.具体地，步骤31可通过无人机对油气管道路由的原始地貌和管沟开挖航飞，构建原始地貌和管沟开挖三维模型并按无人航测的实际坐标、高程匹配轻量化导入系统，系统通过两期模型对比，自动识别沟底标高和沟底宽度及沟底边界坐标，结合系统运算生成管沟实际中线。
63.步骤32、将设计中线与无人机航拍模型生成的实际中线按坐标匹配，系统分别生成不同颜色的设计中线和实际中线图。同时根据系统后台运算自动对设计中线与实际中线任意一点进行对比，偏差超过2米，系统自动将实际中线以不同颜色标识，可以查询任一点的偏差值，实现设计路由与实际路由的对比情况。
64.步骤33、将设计管沟模型与无人机航飞的管沟开挖模型按实际坐标轻量化导入系统，管沟模型与设计模型重跌比对，直观的呈现管沟沟底和管沟边坡平整度，同时系统自动将管沟深度、下底宽度、上底宽度的超挖、欠挖部分进行颜色显示。同时以桩号为起始点，任意设置里程3(5、10)m,自动导出设计模型与实际模型上底、下底、深度值及上底、下底、深度
误差值，实现管沟质量的管理。
65.步骤4：堆土高度和边坡距离自动识别分析：将原始地貌模型与管沟开挖后的模型按实际坐标轻量化导入系统，通过两期模型对比，系统自动识别、分析堆土与管沟边坡的距离和堆土高度。
66.具体地，可通过无人机对油气管道路由的原始地貌和管沟开挖航飞，构建原始地貌和管沟开挖三维模型并按无人航测的实际坐标、高程匹配轻量化导入系统，系统通过两期模型对比，自动识别沟口标高和沟口边界坐标，结合系统运算生成管沟边缘。
67.通过同一位置原始地貌和管沟开挖三维模型对比，识别堆土边缘与堆土高度，将土堆边缘连线。同时取任意点推土最高点连线。可选地，设置堆土高上限阈值1.5m；系统自动计算，超1.5m以另一颜色连线进行预警。可选地，将管沟边沟口边缘线与堆土边缘线进行比对，设置下限阈值1.0m，低于1m以另一颜色连线进行预警。
68.步骤5：作业带宽度和面积自动识别分析：将原始地貌模型和管沟开挖后的模型轻量化导入系统，系统自动识别分析生成施工作业带及面积，同时支持输入桩号或桩加里程值自己计算两点间的作业面积。
69.具体地，步骤51、通过无人机对原始地貌和管沟开挖进行航飞，将采集的影像数据和高程数据上传至建模服务器，构建原始地貌和管沟开挖三维模型。步骤52、建模后得到的dem。dem是以数字形式按一定结构组织在一起的实体地面模型，可用来表示实际地形特征和空间分布。步骤53、将原始地貌模型和管沟开挖三维模型轻量化导入系统，并按航飞时测绘的空间坐标匹配。步骤54、通过两期不同高程模型对比，以沟体外其余未开挖部分的高度作为参考点定位，并针对坑体后两模型高度差异，筛选出符合该规律的区域位置并确定其边缘。同时通过区域范围计算的方法，计算符合该规律的最大区域，即为我们的沟体施工区域。步骤55、可通过两期不同高程差模型对比计算处沟体后，结合边缘识别算法识别出管沟任意指定点下底位置。取管沟任意横截面下底的两坐标中间值连成线生成管沟实际中线。步骤56、以管沟中心线为基准线，设定阈值15～20m，生成两条平行线，改线即为作业带。步骤57、以任意选择管沟中线上两点位置或选择桩号，系统自动计算两点或两桩之间的间距，通过边缘计算，自动计算两桩之间的作业带面积。
70.实施例1
71.如图20中所示，在实施例中，本发明的用于油气管道线路工程施工的无人机包括处理器，处理器用于执行软件，该软件用于执行如下步骤：：
72.s100、获取管沟开挖前的原始地貌影像数据、管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据以及空间坐标。空间坐标包括经纬度和高程数据。
73.s200、根据带空间位置坐标信息的两期影像数据，构建两期三维模型。
74.s300、基于所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，生成管沟实际中线，进行施工路由核准，管沟沟底、边坡平整度自动识别分析，管沟超挖、欠挖区域自动识别分析，堆土高度和边坡距离自动识别分析，以及作业带宽度和面积自动识别分析。
75.在s100中、采集前期现场影像和后期现场影像。这里，前期影像即为管沟开挖前的原始地貌影像数据。后期现场影像即为管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据。可以通过无人机对油气管道路由的原始地貌和管沟开挖后进行航飞，采集影像数据和高程数据。根据本发明的实施例，针对油气管道工程，对同一里程区段，在原始地貌、管沟成型两个阶段进
行倾斜摄影航飞。原始地貌在施工单位放完线进行一次航飞，以获取管沟开挖前的原始地貌影像数据；管沟开挖成型后，管道下沟前再进行一次航飞，以获取管沟开挖完成后的管沟开挖影像数据。
76.根据本发明的实施例，所采用的无人机可以为在市售无人机上开发的无人机，例如，大疆无人机。航测在野外通过无人机获取航片，并存储机载gps和惯导等传感器记录的定位数据。在实施例中，对于不同工区环境，可选择不同无人机。在地形高差过大的地方，如果飞行航高设置为一个固定值，那么测区最高和最低的地方离航拍相机的距离也会相差很大，进而影响最终的航片精度不一致。所以在高差过大的地方可以采用“变高航线”功能，以让无人机根据测区的地势起伏调整飞行高度和地面保持相同航高飞行。例如，某一工区穿越地带大部分较平坦，但小山丘较多，还有部分越山段，高差较大，所以无人机需要具备跟随地形调整航高的功能，保证所获取的影像分辨率的一致性。
77.根据本发明的实施例中，采用能仿地形变高飞行的无人机，可以适合在管道建设项目中进行航测工作。
78.在本发明实施例中，数字高程模型(digital elevation model，简称dem)可以是通过无人机航测技术对测绘区域进行地理测绘得到产品数据，可以从完成测绘任务的无人机中的数据存储设备中获取得到，数据存储设备例如可以是存储卡。在其他实施例中，也可以从测绘区域数据库中获取得到，该测绘区域数据库是为了保存各个测绘区域的数字高程模型建立的数据库。
79.在本实施例中，可以通过无人机航拍来获取原始地貌视频和管沟开挖视频。通过无人机对原始地貌和管沟开挖进行倾斜摄影航飞时，不仅是获取航飞影像，同时对航飞的位置进行空间坐标测绘。但本发明不限于此，还可以通过其它方式来采集管道工程开挖前后的影像数据和空间坐标。
80.进一步地，可以提前规划航线。例如，在实施例中，可以在航线规划软件中设定好采集区域及各项参数后，软件将自动规划出五条航线，其中包含一条正摄航及4条倾斜摄影航线。飞手选择一条正射及任意两条倾斜摄影航线进行影像采集即可。任务上传至无人机后，无须飞手进行切换航线及更换电池的其他动作。
81.无人机航拍原始地貌视频和管沟开挖视频的航线为同一航线，也就是说，无人机在航拍原始地貌视频和管沟开挖视频时，两次航飞行驶的路径基本一致，以确保原始地貌视频和管沟开挖视频的拍摄范围、角度、清晰度等保持一致，减少所建立的管沟开挖dem模型是实际管沟开挖情况的误差。
82.另外，为了后续建模需要，航测范围可以按设计中线沿截面左右延伸预定距离的带状范围，例如，如图2中所示，以设计线路100(也可称为设计路由)为准，在某一截面a-a上，在宽度方向向外各延伸预定距离d，考虑到线路曲折，并且各小段线路有搭接，预定距离可以为200～300米。
83.根据本发明实施例，充分利用最新的信息化和无人机技术，结合无人机的机动、灵活、快速、经济等特点，以无人机作为航空摄影平台快速高效获取高质量、高分辨率的影像，同时输出具有空间位置信息影像数据的技术手段，对倾斜摄影模型深入挖掘应用，实现智能识别管沟。
84.在s200中、根据原始地貌影像数据、管沟开挖影像数据和高程数据，构建原始地貌
dem模型和管沟开挖dem模型。
85.根据本发明的实施例，通过无人机对管沟开挖前后进行两次航拍建模，对原始地貌和管沟开挖进行航飞，将采集的影像数据和高程数据上传至建模服务器，构建原始地貌和管沟开挖三维模型。
86.根据本发明的实施例，建模数据可以包括：原始影像和对应的pos坐标；相机参数。但本发明不限于此，还可以包括；地面控制点资料，用于对无人机数据进行校对，后文将详细描述。
87.根据本发明的实施例，建模可以采用的航测处理软件有inphouasmaster、pix4dmapper、smart 3d(context capture简称cc)，大疆智图等。通过建模软件，对倾斜摄影航拍进行模型构建，获取影像文件后即可对施工现场进行模型重建，建模完成后可将先输出一个dem(数字高程模型)用于模型比对测量，再输出一个可视化的模型文件用于展示。
88.数字高程模型通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，可用来表示实际地形特征和空间分布。一般认为，dtm是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中dem是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在dem的基础上派生。
89.图3示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机建模得到的dem模型示意图。图4a示出了开挖前dem模型的局部示意图。图4b示出了开挖完成dem模型的局部示意图。
90.将建模后得到的dem如图4a和图4b所示(dem是以数字形式按一定结构组织在一起的实体地面模型，可用来表示实际地形特征和空间分布)，植入系统。系统可将直接两期模型进行叠加对比模型数据，得的更精确的操作管沟数据，筛选出实际管沟施工区域。以下，将详细描述。
91.可以将原始地貌dem模型和管沟开挖dem模型按航飞建模时测绘的空间坐标、高程进行匹配并导入数据处理系统，对比原始地貌dem模型和管沟开挖dem模型，筛选出沟体位置并识别出沟体边缘，确定识别出沟口标高和沟口边界坐标，生成管沟长度方向上的沟口边缘线。可以通过高程数据叠加，筛选出高程数据差异大的区域，截取管沟位置高程模型。
92.具体地，s310、将原始地貌dem模型和管沟开挖三维模型轻量化导入系统，并按航飞时测绘的空间坐标匹配。
93.通过无人机对原始地貌和管沟开挖进行倾斜摄影航飞时，不仅是获取航飞影像，同时对航飞的位置进行空间坐标测绘。根据空间坐标植入数据处理系统，在三维地图进行定位。原始地貌或管沟建模时，模型都很大，往往都是按g算，如10公里的原始地貌模型往往要10g左右，下载模型要很长时间。数据处理系统对模型进行自动化减面，压缩等处理(处理后往往只有两三个g)，实现3d模型的不失真压缩保障系统中快速下载呈现。
94.s320、对比分析管沟在原始地貌dem模型和管沟开挖dem模型的任意指定截面上的高程差异，筛选出符合预定规律的区域位置并确定沟体边缘。具体可以包括：s321、初步确定管沟的区域。s322、选取管沟在原始地貌dem模型和管沟开挖dem模型的任意指定截面，截面是指沿垂直于管沟长度方向截取的截面，图10中所示的zx平面，或者a-a截面。s323、在任
意指定截面上，计算原始地貌dem模型与管沟开挖dem模型上各点的高程差。
95.在实施例中，由于不带rtk的无人机采集高程时存在一定误差且为了简化工序取消了像控点，导致两期模型的海拔高度存在一定差异，因此无法使用两期模型相减法直接得出沟体。所以，根据本发明实施例，直接对两期高程模型进行对比。两期dem模型做布尔运算，计算出两期模型有差异的区域，再优化去除非施工区域，最终筛选出施工区域模型。
96.如图5中所示，在某一截面上，原始地貌dem模型的高程线(一期模型高程线)2与管沟开挖dem模型的高程线(二期模型高程线)3，原始地貌dem模型的高程线2比管沟开挖dem模型的高程线3高，说明本实施例示出的是挖方模型，图6示出了图5中原始地貌dem模型与管沟开挖dem模型上各点的高程差。
97.图7示出了本发明示例性实施例的沟体处高程模型截面比对示意图；图8示出了图7模型截面比对结果(各点高程差)示意图。但本发明不限于此，例如，在另一实施例中，如图7中所示，原始地貌dem模型的高程线2比管沟开挖dem模型的高程线3低，说明该实施例有一部分是填方。图8示出了图7中原始地貌dem模型与管沟开挖dem模型上各点的高程差。
98.在本实施例中，为降低航拍测量的复杂度，无人机在飞行过程中没有设置像控点，二维测量数据误差在3％以内，如长度、宽度；涉及高程测量数据误差在10％以内。
99.s324、筛选待测区域并确定沟体边缘。
100.根据高程差筛选实际管沟施工区域，识别出沟口标高和沟口边界坐标，并结合边缘识别算法，识别出管沟管沟长度方向上的沟口边缘线。
101.根据模型对比，以沟体外其余未开挖部分的高度作为参考点定位，并针对沟体后两模型高度差异，筛选出符合该规律的区域位置并确定其边缘。同时通过区域范围计算的方法，计算符合该规律的最大区域，即为沟体施工区域，并可通过高程差计算管沟深度。
102.如图6和图8中所示，可以看出，除沟外其余未开挖部分的高度差稳定在某个值左右，但进入沟体后两模型高度差开始出现明显变化，且呈现差值先增大后减小趋势。因此，可根据这一规律筛选出待测沟体(或实际沟体)，确定沟体位置并识别出沟体边缘。
103.图9示出了本发明示例性实施例的两期dem模型高程比对得出得规律差异区域示意图。通过两期不同高程在图9中，深色区域为比对后识别出的沟体轮廓及位置，浅色区域为高度差无明显改变的其他区域。可以找到颜色最深区域，并沿宽度方向向外辐射，确定出沟体。此时已经掌握了两期模型比对后各点的高程差，两期模型比对后各点的高程差，高程差数据由图9中所示，将高程差数据转换成了颜色表示，由浅至深，颜色越深表示高程差越大。根据筛选结果即可筛选出沟体及沟内各点的高程差数据。
104.进一步地，所述无人机还可以包括：根据比对结果得出的两期三维模型的固定高程差，计算实际的高程差。具体地，上述已经得到了沟体内各点的高程差。但是当前高程差中包含两期模型的固定高程差。因此需要根据比对结果得出的两模型固定高程差，计算沟体处开挖前后实际的高程差。如图5中所示，两模型固定高程差为2m，则需要将沟体处各点的高程差都减2，即可得到实际的高程差，同时也可直接得出该沟体的深度。
105.a、堆土高度和边坡距离监管
106.为了解决管道建设中管沟开挖的堆土高度和边坡距离的监管时效性低、效率低下、人员投入大等问题，以保证管道建设的施工安全。本发明公开了一种将无人机航拍管沟原始地貌模型与管沟开挖后的模型按实际坐标轻量化导入系统，通过两期模型高程对比，
系统自动识别、分析堆土与管沟边坡的距离和堆土高度，堆土距边坡低于规定值，及堆土高度超过规定高度，系统自动颜色标会，识别坐标点，推送到项目管理人员。
107.根据本发明实施例，研究同一位置的管沟原始地貌和管沟开挖倾斜摄影模型，高程数据叠加，筛选出高程数据差异大的区域，截取出管沟位置高程模型，即，实际管沟模型数据。然后，自动识别沟口标高和沟口边界坐标，结合系统运算生成管沟边缘，并对管沟堆土距离沟口太近以及堆土高度过高的区域进行颜色标绘，提示预警。
108.对比两期三维模型，筛选高程数据规律差异区域，识别出实际管沟施工区域，得到实际管沟模型，识别出沟口标高和沟口边界坐标，生成管沟长度方向上的沟口边缘线。对比原始地貌三维模型和管沟开挖三维模型，识别出堆土边缘，将堆土边缘沿管沟长度方向连线，得到堆土边缘线。
109.根据堆土边缘线与沟口边缘线之间的距离、堆土高度，来判断沟边土方滑落、堆土塌方风险。
110.图10示出了本发明示例性实施例的管沟示意图。如图10所示，设计路由1的管沟包括沟底11、沟壁12和上底13。图11示出了沿图10的a-a截面截取的剖视图。堆土边缘线与沟口边缘线之间距离为l1。堆土高度为h。根据堆土边缘线与沟口边缘线之间的距离，来判断沟边土方滑落风险。
111.图12示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机显示沟边距预警信息的示意图。如图12中所示，在堆土边缘线6与沟口边缘线5之间的距离小于边坡距下限阈值时，发送告警信息，其中，告警信息用于指示有堆土塌方风险。其中，边坡距下限阈值可以为1.0m。
112.以第一颜色显示堆土边缘线的与沟口边缘线之间的距离小于边坡距下限阈值的部分，以第二颜色显示堆土边缘线的其余部分，第一颜色与第二颜色不同。对比原始地貌三维模型和管沟开挖三维模型，识别出堆土高度，取管沟任意点横截面上堆土最高点，并沿管沟长度方向上的多个堆土最高点连成线，其中，横截面沿管沟长度方向垂直的方向截取，形成堆土高度线7。
113.图13示出了本发明示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机显示堆土高度预警信息的示意图。如图11和13中所示，在堆土高度h超过堆土上限阈值时，发送告警信息，其中，告警信息用于指示有堆土塌方风险。其中，堆土上限阈值可以为1.5m。以第三颜色显示堆土高度线的超过堆土上限阈值的部分，例如如图13中堆土高度线的第一部分71以红色显示，以第四颜色显示堆土高度线的其余部分，例如如图13中，堆土高度线的第二部分72以绿色显示，第三颜色与第四颜色不同。
114.根据本发明的实施例，通过将原始地貌和管沟开挖模型的高程数据进行对比，自动识别沟口标高和沟口边界坐标，结合系统运算生成管沟边缘，判断是否有堆土滑落、塌方的情况，并对可能堆土滑落、塌方的区段进行标绘，提示预警。提高工程建设施工质量，杜绝堆土及沟边土方滑落等问题。
115.b、生成管沟实际中线
116.通过无人机对油气管道路由的原始地貌和管沟开挖航飞，构建原始地貌和管沟开挖三维模型并按无人航测的实际坐标、高程匹配轻量化导入系统，系统通过两期模型对比，自动识别沟底标高和沟底宽度及沟底边界坐标，结合系统运算生成管沟实际中线。
117.具体地，可以通过两期不同高程差模型对比计算识别出沟体后，结合边缘识别算法识别出管沟任意指定点的下底位置。取管沟任意横截面下底的两坐标中间值连成线生成管沟实际中线。例如，选取管沟在原始地貌模型和管沟开挖模型的任意指定截面；在任意指定截面上，计算原始地貌模型与管沟开挖模型上各点的高程差；以及根据高程差筛选实际管沟施工区域，并结合边缘识别算法，识别出管沟任意指定断面的下底位置，获得沟底边界坐标，并取中间值连成线，生成管沟中线。
118.根据本发明的实施例，通过不同阶段管沟模型对，识别管沟，自动计算管沟实际中线数据。但本发明不限于此，进一步地，还可以将设计中线与无人机航拍模型生成的实际中线按坐标匹配，系统分别生成不同颜色的设计中线和实际中线图。例如，以第一颜色显示所述生成的管沟中线，以第二颜色显示设计中线，所述第一颜色与第二颜色不同。例如，第一颜色为红色，第二颜色为蓝色。
119.c、施工路由核准
120.将实际管沟中线与设计中线对比，来确定实际管沟中线与设计中线的偏差。对设计中线与实际中线任意一点进行对比，当偏差超过阈值时，以第三颜色显示实际中线，第三颜色与所述第一颜色、第二颜色不同。例如，第一颜色为红色，第二颜色为蓝色，第三颜色为绿色。
121.根据本发明的实施例，生成设计中线的步骤包括：生成标准管沟模型。这里，标准管沟即为设计管沟。具体包括：(1)根据标准管沟截面数据(上下底宽、深度等)、阈值，确定标准截面值；(2)确定管沟区段：选择生成标准管沟的里程区段；(3)中线数据获取：获取所选里程区段中线数据；(4)标准管沟模型自动生成：根据给定的条件自动生成标准管沟模型。
122.在实施例中，管沟中线对比包括：(1)根据设计桩号点坐标数据，在三维场景中生成对应的设计中心线数据；(2)以设计中线为中心，阈值为半径做缓冲分析；(3)将缓冲后的区域与识别后的中线做空间分析，不在缓冲范围的为偏移的位置；(4)红色表示设计中心线，蓝色表示实际中心线。
123.图14示出了本发明示例性实施例的管沟中线与设计中线的对比图。红色表示设计中心线数据，蓝色表示识别后的中心线数据。
124.若管沟中线41与设计中线15在任意一点处的中线偏差值a大于2米，则将该点的处的管沟中线以第三颜色进行显示，例如图14中第三颜色显示部分6表示管沟中线41与设计中线15的偏差值大于2米的部分。
125.在本实施例中，系统后台运算自动对设计中线与实际中线任意一点进行对比，偏差超过阈值，例如2米，自动将实际中线以不同颜色标识，可以查询任一点的偏差值，实现设计路由与实际路由的对比情况。
126.据本发明的实施例，管沟中线作用是与设计中线比对，通过中线偏差是判断施工单位是否按照设计路由进行开挖，管沟焊接时是根据设计路由进行物资采购(钢管、弯头)，并由物资厂家提前预制，如果路由的改变造成采购的物资数量变化、预制的物质不适用、征地的费用等，影响工期、成本。
127.根据本发明的实施例，采集原始地貌模型与管沟模型，基于智能工地系统进行对比，识别作业区域，生成管沟实际中线，与设计路由比对，识别、判断路由偏差。
128.在实施例中，还可以包括：对所选区段内的中线数据对比后的结果，支持对差异点的定位、查看。
129.d、作业带宽度和面积自动识别分析
130.所述作业带宽度和面积自动识别分析可以包括：
131.沿管沟宽度方向上向两侧各延伸预定距离，生成两条平行线，两条平行线之间的区域为作业带；以任意选择管沟中线上两点位置或两桩，计算两点或两桩之间的间距，通过边缘计算，自动计算两点位置或两桩之间的作业带面积。
132.图15示出了本发明示例性实施例方法生成的作业带的示意图。
133.如图15中所示，通过两期不同高程差模型对比计算识别出沟体后，结合边缘识别算法识别出管沟任意指定点的下底位置。取管沟任意横截面下底的两坐标中间值连成线生成管沟实际中线41。
134.沿管沟宽度方向上向两侧各延伸预定距离，生成两条平行线，两条平行线之间的区域为作业带。预定距离可以为15～20m，预设作业带范围为l。
135.其中，可以设置第一坐标和第二坐标，对比第一坐标和第二坐标之间的原始地貌模型和管沟开挖模型，得到第一坐标和第二坐标之间的施工作业带面积；所述第一坐标为桩号或坐标点，所述第二坐标为桩号、坐标点或与第一坐标的距离。
136.还可以包括对比施工作业带与预设作业带范围，在管沟开挖模型中以第一颜色显示施工作业带超出预设作业带范围的区域，以第二颜色显示施工作业带少于预设作业带范围的区域。
137.可以将存在第一颜色显示的区域和/或第二颜色显示的区域作为预警区进行推送。例如，第一颜色为红色，第二颜色为蓝色。
138.根据本发明的实施例，结合作业宽数据要求，超出要求范围值，系统自动标绘，同时支持输入桩号或桩加里程值自己计算两点间的作业面积。
139.e、清征统计
140.在以往外协工作中，对于地面附着物及地面构建筑物清登测量均是地方政府、施工单位现场清点登记，由于赔付的标准与村民赔付标准诉求不统一不能达成共识，这种情况下项目上往往出现增加地面附着物数量和地面构建筑物数量等问题，由于没有高清影像记录和其他资料支撑查证、核准，以至外协赔付工作无法核查溯源，难以开展赔付工作，导致工程延期。
141.进一步地，所述无人机还可以包括：统计管沟作业带以及作业带周边的地面附着物数量和地面构建筑物数量，进行清征统计。
142.通过原始地貌的航飞，构建高清三维模型，能够较为清晰的还原开挖前地面附着物数量、种类等，对外协工作提供数据支撑，更好的加强外协工作的开展。将外协涉及到的管线周边环境进行数据统计，来辅助外协赔付工作，对于结算提供数据支持，协助进行清征的统计，加强外协工作的管控。
143.无人机倾斜摄影建模可以真实还原管线周边环境，可以将三维模型作为与土地权属人沟通的凭证，可以协助进行外协的赔付工作，并且可以防止外协征地纠纷带来的二次赔付、进度滞后等问题，对于外协费用的管控和施工进度的保障可以起到关键作用。
144.f、管沟边坡平整度、边坡平整度
145.将标准管沟模型与实际管沟模型进行对比，识别出管沟超挖和/或欠挖区域，识别出管沟边坡平整度。
146.图16示出了本发明示例性实施例方法生成的设计管沟模型示意图。图17示出了本发明示例性实施例的设计管沟模型与实际管沟模型对比后的示意图。图18示出了本发明示例性实施例的设计管沟模型与实际管沟模型对比后的截面示意图。管沟包括沟底11、沟壁12和上底13。
147.生成标准管沟模型，包括：输入设计的标准管沟截面数据、阈值，确定标准截面值，所述标准管沟截面数据包括设计的上底宽度、下底宽度以及深度；确定管沟区段：以所述里程区段来生成标准管沟的里程区段；获取所选里程区段的中线数据；生成标准管沟模型，如图16中所示。
148.将标准管沟模型与实际管沟模型进行对比，识别出管沟超挖和/或欠挖区域的步骤包括：在管沟任意点位的横截面上，将管沟的上底宽度、下底宽度、深度的实际值与设计值对比，在偏差超出阈值的情况下，识别为超挖或欠挖位置。例如，在上底宽度、下底宽度、深度的实际值超过设计值0.3m的情况下，判断为超挖；在上底宽度、下底宽度、深度的实际值低于设计值判断为欠挖。这是判断管沟质量是否符合设计，从而判断管沟开挖质量，同时避免施工单位故意进行超挖，多算土石方量。
149.进一步地，还可以以不同颜色显示超挖区域和欠挖区域，例如，以第一颜色显示超挖位置，以第二颜色显示欠挖位置，所述第一颜色与第二颜色不同。如图17中所示，a1为欠挖位置(欠挖区)，a2为超挖位置(超挖区)。
150.获得的任意点位管沟深度、上低宽度和下底宽度的超挖和欠挖值，主要是用于判断管沟质量是否满足设计要求，保障管沟质量，同时避免施工故意超挖，多报土石方量。
151.根据本发明的实施例，通过将原始地貌和管沟开挖模型的高程数据进行对比，测算管沟横截面数据，结合预先植入的设计管沟数据，自动对比管沟测算数据与设计数据，计算管沟超挖、欠挖情况，并对管沟超挖和欠挖区域进行标绘，提示预警。提高工程建设施工质量，杜绝因管沟开挖质量不达标导致管道安装位置、埋深不合格等问题。
152.g、土石方计算
153.以往的油气管道工程结算时施工单位往往因管沟测量精度不高，土石方量难以精确计算，以至向管理单位上报土石方量时，多数结合设计图纸进行估算，并无法提供有效的资料支持。项目管理单位、监理单位无法派遣大量的人手去进行核实，通常是找几个点抽查、计算，造成上报的数量与验证数据存在较大偏差。结算时，因上报土方量大、缺少数据支持，审计单位常因石方量的问题与施工单位产生争执，影响项目结算进度和最后的关闭、审计等动作。
154.根据本发明另一示例性实施例，在上述示例性实施例1的基础上，在示例性实施例中，还可以包括：截面数据和土石方量自动计算。通过不同阶段模型对比，自动计算统计各点位高程差，测算出施工区域内管沟横截面数据和土石方量，辅助质量检查和土石方量结算。
155.a.管沟横截面计算
156.根据筛选结果从两期模型中截取出线路管沟位置的高程模型。
157.根据比对结果得出的两模型固定高程差，计算管沟开挖前、后实际的高程差。得到
实际的高程差，同时也可直接得出该沟体的深度。
158.b.土石方量自动计算
159.图19示出了根据示例性实施例的用于油气管道线路工程施工的无人机的土石方计算示意图。如图19中所示，在开挖前的模型中以相同的采样距离构建三角网格。以网格处的高度差为积分高度，以单位网格的面积为积分单元，将开挖范围内的这些体积累加后即为土石方量。其数学表达式如下式1：
160.h(x,y)＝zb(x,y)-zw(x,y)
161.式2：
162.v＝∫∫
σ
h(x,y)dx
163.在式1和2中：h(x,y)为网格点高差；zb(x，y)为地表网格点高程；zw(x，y)为开挖面网格点高程；σ为计算区域；ds＝δx2为积分单元(网格面积)；v为累计开挖量。
164.但本发明不限于此，对于相对规则的管沟，也可用断面法进行土方量测量，计算公式如下式3：
[0165][0166]
在式3中，a1、a2为横断面面积，d为两个选点横断面间的距离。也就是说，a1为管沟长度方向上的第一选点截取的横截面面积，a2为管沟长度方向上的第二选点截取的横截面面积，d为第一选点与第二选点横断面间的距离。
[0167]
根据本发明的实施例，通过两个阶段模型对比，自动识别施工区域，测算出施工区域内管沟任意点位的横截面数据和任意区段的土石方量。辅助项目管理者对管沟质量的检查和线路施工土石方方量的结算。
[0168]
实施例2
[0169]
根据本发明另一实施例，在上述实施例1的基础上，为增加数据测量的准确率，减少误差，可在地面控制点(像控点)，在建模时，利用地面控制点资料，用于对无人机数据进行校对。例如，可通过每100米设置一个像控点的方式，来辅助完成倾斜摄影建模，增加像控点后，相应二维数据测量精度可达到5cm，涉及高程数据测量精度可达到10cm，但增加像控点也会相应的增加航拍测量的工作量。
[0170]
根据本发明的实施例，像控点主要布设在管道施工作业带左右。即，在作业带宽度方向上，位于作业带的上顶面上。像控点优先选择公路路口，植被较少的路面，公园，操场，居民院坝等开阔的平坦地。
[0171]
例如，像控点根据环境有以下几种布设方式：
[0172]
a、对于路面干净，交通标线清晰，拐角明显的环境，可以选择路面上的斑马线，交通标记线的角点作为像控点位置。
[0173]
b、对于路面、田坝等有沥青、水泥铺设的环境，可以选择在路面上用红油漆画标记，标记可以呈“l”型，以内拐角点为像控点位置，即，可以为像控点以及从像控点沿第一方向以及沿与第一方向垂直的第二方向向外延伸喷涂的标示。但本发明不限于此，除了红油漆，还可以采用其它醒目的颜色来标示。
[0174]
c、对于田地，草地等现场无固定地物参照和无法用油漆标记的荒野环境，可以选择用喷绘布制作像控标志，在像控点处将其四角用固定件(例如，铁钉或石块)固定平铺在
平坦地方。利用像控标志可以为呈漏斗形，但本发明不限于此，也可以呈“十字”型。
[0175]
可选地，根据本发明的实施例，在平坦的地方，可以采用免像控的方式作业；在高差大的区域，例如山峰、山沟、山间等，以及在跨投影带的区域，由于坐标系变形较大，优选采用布设像控点进行控制。
[0176]
下面将结合优选示例，对上述实施例中涉及内容进行说明。
[0177]
示例1
[0178]
1、将设计单位提供管道中线坐标数据植入系统，生成管道设计路由模型。
[0179]
2、通过无人机对原始地貌和管沟开挖进行航飞，将采集的影像数据和高程数据上传至建模服务器，构建原始地貌和管沟开挖三维模型。
[0180]
3、建模后得到的dem。dem是以数字形式按一定结构组织在一起的实体地面模型，可用来表示实际地形特征和空间分布。
[0181]
4、将原始地貌模型和管沟开挖三维模型轻量化导入系统，并按航飞时测绘的空间坐标匹配。
[0182]
5、通过两期不同高程模型对比，以沟体外其余未开挖部分的高度作为参考点定位，并针对坑体后两模型高度差异，筛选出符合该规律的区域位置并确定其边缘。同时通过区域范围计算的方法，计算符合该规律的最大区域，即为沟体施工区域，并通过高程差计算管沟深度。
[0183]
6、通过两期不同高程差模型对比筛选处沟体后，结合边缘识别算法识别沟口标高和沟口边界坐标，生成管沟边缘。
[0184]
7、通过同一位置原始地貌和管沟开挖三维模型对比，识别堆土边缘与堆土高度，将土堆边缘连线。同时取任意点推土最高点连线。
[0185]
8、设置堆土高上限阈值1.5m；系统自动计算，超1.5m以另一颜色连线进行预警。
[0186]
9、将管沟边沟口边缘线与堆土边缘线进行比对，设置下限阈值1.0m，低于1m以另一颜色连线进行预警。
[0187]
10、以土堆最高高点为中心点进行连线，通过不同颜色标会超高部分，同理以靠近管沟测堆土边缘点进行连线，低于1.0m以另一种颜色进行标绘。
[0188]
根据本发明的实施例，通过同一位置原始地貌和管沟模型的高呈差，计算出堆土高度，堆土距离，按设计要求堆土高度设定阈值1.5m，与管沟距离1.0m，高度超过1.5m和堆土距离低于1.0m，容易引起管沟塌方，对沟底作业人员造成伤害。
[0189]
示例2
[0190]
1、将设计单位提供管道中线坐标数据植入系统，系统自动生成管道设计路由线(又称设计中线)。
[0191]
2、通过无人机对原始地貌和管沟开挖进行航飞，将采集的影像数据和高程数据上传至建模服务器，构建原始地貌和管沟开挖三维模型。
[0192]
3、建模后得到的dem。dem是以数字形式按一定结构组织在一起的实体地面模型，可用来表示实际地形特征和空间分布。
[0193]
4、将原始地貌模型和管沟开挖三维模型轻量化导入系统，并按航飞时测绘的空间坐标匹配。
[0194]
5、通过两期不同高程模型对比，以沟体外其余未开挖部分的高度作为参考点定
位，并针对坑体后两模型高度差异，筛选出符合该规律的区域位置并确定其边缘。同时通过区域范围计算的方法，计算符合该规律的最大区域，即为沟体施工区域，并通过高程差计算管沟深度。
[0195]
6、系统通过两期不同高程差模型对比计算处沟体后，结合边缘识别算法识别出管沟任意指定点下底位置。取管沟任意横截面下底的两坐标中间值连成线生成管沟实际中线。
[0196]
7、系统自动以不同颜色区分设计中线和实际中线。
[0197]
8、系统将实际管沟坐标水平垂直投影到设计中线上，并计算两点间的距离。根据设定阈值2m，作为对比值，偏差超过2米，系统自动将实际中线以不同颜色标识。
[0198]
9、可以查询任一点的偏差值，实现设计路由与实际路由的对比情况。
[0199]
示例3
[0200]
1、将设计单位提供管道中线坐标数据植入系统，生成管道设计路由模型。
[0201]
2、通过无人机对原始地貌和管沟开挖进行航飞，将采集的影像数据和高程数据上传至建模服务器，构建原始地貌和管沟开挖三维模型。
[0202]
3、建模后得到的dem。dem是以数字形式按一定结构组织在一起的实体地面模型，可用来表示实际地形特征和空间分布。
[0203]
4、将原始地貌模型和管沟开挖三维模型轻量化导入系统，并按航飞时测绘的空间坐标匹配。
[0204]
5、通过两期不同高程模型对比，以沟体外其余未开挖部分的高度作为参考点定位，并针对坑体后两模型高度差异，筛选出符合该规律的区域位置并确定其边缘。同时通过区域范围计算的方法，计算符合该规律的最大区域，即为沟体施工区域，并通过高程差计算管沟深度。
[0205]
6、通过两期不同高程差模型对比筛选处沟体后，结合边缘识别算法识别沟底标高和沟底宽度及沟底边界坐标。
[0206]
7、将设计管沟模型与无人机航飞的管沟开挖模型按实际坐标轻量化导入系统，管沟模型与设计模型重叠比对，直观的呈现管沟沟底和管沟边坡平整度，同时系统自动将管沟深度、下底宽度、上底宽度的超挖、欠挖部分进行颜色显示。同时以桩号为起始点，任意设置里程3(5、10)m，自动导出设计模型与实际模型上底、下底、深度值及上底、下底、深度误差值，实现管沟质量的管理。
[0207]
示例4
[0208]
(1)、通过无人机对原始地貌和管沟开挖进行航飞，将采集的影像数据和高程数据上传至建模服务器，构建原始地貌和管沟开挖三维模型。
[0209]
(2)、建模后得到的dem。dem是以数字形式按一定结构组织在一起的实体地面模型，可用来表示实际地形特征和空间分布。
[0210]
(3)、将原始地貌模型和管沟开挖三维模型轻量化导入系统，并按航飞时测绘的空间坐标匹配。
[0211]
(4)、通过两期不同高程模型对比，以沟体外其余未开挖部分的高度作为参考点定位，并针对坑体后两模型高度差异，筛选出符合该规律的区域位置并确定其边缘。同时通过区域范围计算的方法，计算符合该规律的最大区域，即为我们的沟体施工区域。
[0212]
(5)、系统通过两期不同高程差模型对比计算处沟体后，结合边缘识别算法识别出管沟任意指定点下底位置。取管沟任意横截面下底的两坐标中间值连成线生成管沟实际中线。
[0213]
(6)、以管沟中心线为基准线，设定阈值15～20m，自动生成两条平行线，该线即为作业带。
[0214]
(7)、系统总以任意选择管沟中线上两点位置或选择桩号，系统自动计算两点或两桩之间的间距，通过边缘计算，自动计算两桩之间的作业带面积。
[0215]
例如，堆土高度和边坡距离自动识别分析单元可以包括比对模块和预警模块。比对模块被配置为：对比所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，识别出沟口标高和沟口边界坐标，并生成管沟长度方向上的沟口边缘线；对比所述原始地貌三维模型和所述管沟开挖三维模型，识别出堆土边缘和堆土高度，将堆土边缘沿管沟长度方向连线得到堆土边缘线。预警模块被配置为：根据所述堆土边缘线与所述沟口边缘线之间的距离以及所述堆土高度，来判断沟边土方滑落、堆土塌方风险。
[0216]
具体地，可通过无人机对油气管道路由的原始地貌和管沟开挖航飞，构建原始地貌和管沟开挖三维模型并按无人航测的实际坐标、高程匹配轻量化导入系统，系统通过两期模型对比，自动识别沟口标高和沟口边界坐标，结合系统运算生成管沟边缘。
[0217]
通过统一位置原始地貌和管沟开挖三维模型对比，识别堆土边缘与堆土高度，将土堆边缘连线。同时取任意点推土最高点连线。设置堆土高上限阈值1.5m；系统自动计算，超1.5m以另一颜色连线进行预警将管沟边沟口边缘线与堆土边缘线进行比对，设置下限阈值1.0m，低于1m以另一颜色连线进行预警。
[0218]
综上所述，本发明通过无人机原始地貌和管沟开挖航飞，构建原始地貌和管沟开挖三维模型并按实际坐标匹配轻量化导入系统，根据两期模型对比，系统自动识别分析生成施工作业带，结合作业宽数据要求，超出要求范围值，系统自动标绘，同时支持输入桩号或桩加里程值自己计算两点间的作业面积。
[0219]
基于无人机的自动识别分析作业带宽度和面积更加高效、便捷并且无视地形影响，为施工作业带宽度及面积优化设计提供支持，从而降低投资、合理确定工程造价。避免施工单位因作业面积不足造成管沟开挖时堆土过高，推土位置与管沟过进造成安全隐患。
[0220]
本发明通过无人机对油气管道路由的原始地貌和管沟开挖航飞，构建原始地貌和管沟开挖三维模型并按无人航测的实际坐标、高程匹配轻量化导入系统，系统通过两期模型对比，自动识别沟底标高和沟底宽度及沟底边界坐标，结合实际管沟模型与设计模型重合比对，通过模型重合直观的判断沟底和边坡平整，如果实际管沟模型与设计模型刚重合，说明沟底和边坡平整。
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通过两期模型对比，自动识别沟口标高及沟口边界坐标，深度挖掘无人机倾斜摄影模型数据，实现堆土高度及边坡堆土距离等方面的自动识别、分析及预警应用。持续提升山地管道的建设质量和安全管控水平，减少建设成本。
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根据两期模型对比，系统自动识别分析生成施工作业带，结合作业宽数据要求，超出要求范围值，系统自动标绘，同时支持输入桩号或桩加里程值自己计算两点间的作业面积。基于无人机的自动识别分析作业带宽度和面积更加高效、便捷并且无视地形影响，为施工作业带宽度及面积优化设计提供支持，从而降低投资、合理确定工程造价。避免施工单位
因作业面积不足造成管沟开挖时堆土过高，推土位置与管沟过进造成安全隐患。
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还可以通过三维建模可以将外协涉及到的管线周边环境进行数据统计，来辅助外协赔付工作，对于结算提供数据支持，协助进行清征的统计，加强外协工作的管控。
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尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。