本發(fā)明涉及水利工程，尤其涉及基于ai的水利工程土石方測(cè)量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于水利工程來(lái)說(shuō)，為了準(zhǔn)確計(jì)算工程成本，提高工程的質(zhì)量，其中，高效、準(zhǔn)確地計(jì)算填挖的土石方量是重要的流程，土石方測(cè)量是測(cè)繪工程領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要組成部分，土石方測(cè)量的結(jié)果直接影響到工程的成本和進(jìn)程。?目前的水利工程中的土石方的測(cè)量一般是通過(guò)無(wú)人機(jī)基于傾斜攝影技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)填挖區(qū)域的高程信息的測(cè)量，然后基于填挖標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)土石方的預(yù)估。但是，這種基于高程信息的測(cè)量來(lái)說(shuō)，其作業(yè)工作量較大，操作復(fù)雜，不利于工程人員使用，效率不高等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供基于ai的水利工程土石方測(cè)量方法，其能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中土石方測(cè)量作業(yè)復(fù)雜、操作門檻高等問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供基于ai的水利工程土石方測(cè)量系統(tǒng)，其能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中土石方測(cè)量作業(yè)復(fù)雜、操作門檻高等問(wèn)題。

3、本發(fā)明的目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、基于ai的水利工程土石方測(cè)量方法，所述水利工程土石方測(cè)量方法包括：

5、整體掃描步驟：根據(jù)待測(cè)區(qū)域的地形特征和位置范圍設(shè)置掃描路徑，進(jìn)而根據(jù)所述掃描路徑通過(guò)啟動(dòng)無(wú)人機(jī)攜帶激光雷達(dá)設(shè)備對(duì)所述待測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描以得出所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

6、局部掃描步驟：根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的地形特征設(shè)置多個(gè)特征區(qū)域并對(duì)每個(gè)特征區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)云掃描以得出每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

7、點(diǎn)云融合步驟：通過(guò)將所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)和每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換構(gòu)建到同一坐標(biāo)系內(nèi)后，根據(jù)每個(gè)特征區(qū)域在所述待測(cè)區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)位置將每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)補(bǔ)全到所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中以得出所述待測(cè)區(qū)域的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建點(diǎn)云模型；

8、計(jì)算步驟：根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云模型和所述待測(cè)區(qū)域的填挖標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出所述待測(cè)區(qū)域所需要的土石方量。

9、進(jìn)一步地，所述點(diǎn)云融合步驟包括：通過(guò)無(wú)人機(jī)基于傾斜攝影技術(shù)獲取待測(cè)區(qū)域的3d圖像并根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的3d圖像進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并結(jié)合gis地圖得出所述待測(cè)區(qū)域的3d網(wǎng)格地圖；將所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)和所述待測(cè)區(qū)域的3d網(wǎng)格地圖進(jìn)行匹配以得出每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的點(diǎn)云集，并結(jié)合每個(gè)特征區(qū)域所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格得出每個(gè)特征區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將每個(gè)特征區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)從所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中刪除后，將每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)補(bǔ)全到所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中以得出所述待測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

10、進(jìn)一步地，所述計(jì)算步驟具體包括：根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的坐標(biāo)位置范圍和所述待測(cè)區(qū)域的設(shè)計(jì)參數(shù)得出所述待測(cè)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)模型，并將所述待測(cè)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)模型與點(diǎn)云模型進(jìn)行匹配以得出差異模型，進(jìn)而根據(jù)所述差異模型得出填方區(qū)域、挖方區(qū)域以及填方區(qū)域的填土石方量、挖方區(qū)域的挖土石方量；

11、還包括：報(bào)告生成步驟：根據(jù)所述計(jì)算步驟得出的待測(cè)區(qū)域的填方區(qū)域、挖方區(qū)域以及填方區(qū)域的填土石方量、挖方區(qū)域的挖土石方量，待測(cè)區(qū)域的gis地圖生成待測(cè)區(qū)域的填挖方區(qū)域分布圖以及在填挖方區(qū)域分布圖中以不同的顏色將填方區(qū)域、挖方區(qū)域進(jìn)行區(qū)分。

12、進(jìn)一步地，所述特征區(qū)域至少包括以下區(qū)域中的任意一種：植被覆蓋區(qū)域、建筑覆蓋區(qū)域、水體覆蓋區(qū)域、復(fù)雜邊坡區(qū)域；所述局部掃描步驟具體包括通過(guò)在每個(gè)特征區(qū)域內(nèi)設(shè)置對(duì)應(yīng)掃描設(shè)備以獲取每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)；所述掃描設(shè)備為全站儀或手持移動(dòng)掃描儀。

13、進(jìn)一步地，所述點(diǎn)云融合步驟還包括：對(duì)待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)和每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；所述預(yù)處理包括去除無(wú)效點(diǎn)云、異常點(diǎn)云以及不屬于待測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云。

14、進(jìn)一步地，還包括：動(dòng)態(tài)演示步驟：通過(guò)定時(shí)獲取所述待測(cè)區(qū)域的填挖完成的區(qū)域并結(jié)合待測(cè)區(qū)域的3d圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示以生成3d動(dòng)畫(huà)模型，并通過(guò)后臺(tái)顯示終端及移動(dòng)終端顯示給監(jiān)管人員查看。

15、進(jìn)一步地，所述整體掃描步驟中根據(jù)待測(cè)區(qū)域的地形特征和位置范圍設(shè)置掃描路徑具體包括：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或攝像頭采集到的待測(cè)區(qū)域的多張圖片并基于圖像處理技術(shù)從所述待測(cè)區(qū)域的多張圖片中提取得出待測(cè)區(qū)域的地形特征和位置范圍，并根據(jù)待測(cè)區(qū)域的地形特征和位置范圍對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行模擬得出所述待測(cè)區(qū)域的二維平面圖像，然后借助ai大模型對(duì)所述待測(cè)區(qū)域的二維平面圖像設(shè)計(jì)多種不同的掃描路徑，并模擬每種掃描路徑進(jìn)行點(diǎn)云掃描，進(jìn)而根據(jù)得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)結(jié)果選擇最優(yōu)的掃描路徑作為最終的掃描路徑。

16、進(jìn)一步地，還包括：任務(wù)生成步驟：根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的坐標(biāo)位置范圍、待測(cè)區(qū)域所需土石方量、系統(tǒng)內(nèi)可用的填挖車輛的數(shù)量并結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘和模型得出填挖所需天數(shù)，并基于填挖起始日、填挖所需天數(shù)和未來(lái)天氣預(yù)報(bào)預(yù)估得出填挖結(jié)束日及填挖計(jì)劃表；以及根據(jù)填挖計(jì)劃表、填挖起始日、填挖結(jié)束日和每日派遣的填挖車輛數(shù)分配每日填挖任務(wù)計(jì)劃表，并將每日填挖任務(wù)計(jì)劃表推送給車輛調(diào)度中心，由車輛調(diào)度中心對(duì)填挖車輛進(jìn)行調(diào)度；所述每日填挖任務(wù)計(jì)劃表包括多個(gè)填挖任務(wù)，每個(gè)填挖任務(wù)包括填挖坐標(biāo)范圍和填挖土石方量；當(dāng)每日填挖任務(wù)計(jì)劃表完成時(shí)，對(duì)待測(cè)區(qū)域所需土石方量和填挖起始日進(jìn)行更新，并返回任務(wù)生成步驟，重新預(yù)估填挖所需天數(shù)及生成新的填挖計(jì)劃表；直到待測(cè)區(qū)域所需的土石方量填挖完成；

17、根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的坐標(biāo)位置范圍和所需要的土石方量結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘和模型得出填挖所需天數(shù)具體包括：首先通過(guò)收集歷史相同類型的水利工程的填挖土石方量和填挖天數(shù)、填挖車輛以挖掘，并結(jié)合模型訓(xùn)練以得出填挖天數(shù)、填挖車輛、填挖土石方量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型，然后根據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系模型和所述待測(cè)區(qū)域的坐標(biāo)位置范圍、所需土石方量、填挖車輛預(yù)估得出填挖天數(shù)；

18、任務(wù)檢測(cè)步驟：當(dāng)每個(gè)填挖車輛完成對(duì)應(yīng)填挖任務(wù)時(shí)上報(bào)填挖任務(wù)的完成時(shí)間以及根據(jù)每個(gè)填挖車輛的填挖任務(wù)的完成時(shí)間判斷每個(gè)填挖車輛的工作是否存在異常，以便及時(shí)對(duì)存在異常的填挖車輛進(jìn)行維護(hù)并調(diào)遣新的填挖車輛進(jìn)行工作。

19、本發(fā)明的目的之二采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

20、基于ai的水利工程土石方測(cè)量系統(tǒng)，包括：

21、整體掃描模塊，用于根據(jù)待測(cè)區(qū)域的地形特征和位置范圍設(shè)置掃描路徑，進(jìn)而根據(jù)所述掃描路徑通過(guò)啟動(dòng)無(wú)人機(jī)攜帶激光雷達(dá)設(shè)備對(duì)所述待測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描以得出所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

22、局部掃描模塊，用于根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的地形特征設(shè)置多個(gè)特征區(qū)域并對(duì)每個(gè)特征區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)云掃描以得出每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

23、點(diǎn)云融合模塊，用于通過(guò)將所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)和每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換構(gòu)建到同一坐標(biāo)系內(nèi)后，根據(jù)每個(gè)特征區(qū)域在所述待測(cè)區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)位置將每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)補(bǔ)全到所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中以得出所述待測(cè)區(qū)域的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建點(diǎn)云模型；

24、計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云模型和所述待測(cè)區(qū)域的填挖標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出所述待測(cè)區(qū)域所需要的土石方量。

25、進(jìn)一步地，所述點(diǎn)云融合模塊，還用于通過(guò)無(wú)人機(jī)基于傾斜攝影技術(shù)獲取待測(cè)區(qū)域的3d圖像并根據(jù)所述待測(cè)區(qū)域的3d圖像進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并結(jié)合gis地圖得出所述待測(cè)區(qū)域的3d網(wǎng)格地圖；將所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)和所述待測(cè)區(qū)域的3d網(wǎng)格地圖進(jìn)行匹配以得出每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的點(diǎn)云集，并結(jié)合每個(gè)特征區(qū)域所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格得出每個(gè)特征區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將每個(gè)特征區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)從所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中刪除后，將每個(gè)特征區(qū)域的局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)補(bǔ)全到所述待測(cè)區(qū)域的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)中以得出所述待測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

26、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

27、本發(fā)明通過(guò)結(jié)合無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)填挖區(qū)域的大范圍掃描得出點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并結(jié)合局部區(qū)域的掃描實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍掃描中的復(fù)雜區(qū)域的點(diǎn)云補(bǔ)償以得出更為完整的待測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云模型，進(jìn)而根據(jù)填挖標(biāo)準(zhǔn)來(lái)預(yù)估得出待測(cè)區(qū)域所需的土石方量。本發(fā)明利用點(diǎn)云來(lái)實(shí)現(xiàn)填挖土石方量的預(yù)估，避免采用較為復(fù)雜的計(jì)算方法，提高系統(tǒng)性能，操作簡(jiǎn)單。