电子沙盘量测建模.docx
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电子沙盘量测建模
电子沙盘的量测、建模
1、测量工具
根据现场测量条件、信号强度等情况综合比较后选择主要设备如下：
（1）全站仪：
是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，本次用它进行水利工程高程和一些河道断面的测量。
（2）GPS-RTK测量系统：
包括GPS接收设备、数据传输系统和软件系统三部分，是一种高精度的测量仪器，本次用它进行河流断面数据的测量和采集。
（3）电子水准仪：
考虑到精度、速度、效率等方面，选用“天宝”电子水准仪。
（4）软件：
水上测图软件和绘图软件经综合比较后推荐南方测绘相关软件。
（5）辅助设备：
测量船只根据现场情况进行租赁。
2、高程测量
根据要求，对台州市内有关高程数据缺乏的水利工程的进行测量。
2.1测前准备
为了充分做好准备工作，为下一步的工程工程测量作业打下坚实的基础，按照以下原则进行前期准备：
（1）收集整理资料，确定测量对象：
根据收集到的资料，确定需要进行测量的工程高程信息。
（2）制定测量计划、项目技术指导书等方案；
为了有助于明确测量任务和方法，我方根据实际情况制定相应的测量计划书和项目技术指导书，保证实地测量过程中的顺畅沟通，跟踪和控制测量进度，从宏观上控制实地测量。
计划书和指导书主要包括以下几个内容：
①高程测量范围；
②高程测量对象；
③高程测量内容；
④高程测量要求；
⑤高程测量方案；
⑥高程数据提交时间。
2.2实地测量
（1）水准点的选点布设，统一高程系，控制网内或控制网不远处应有已存在的高程点；高程控制网的观测，采用全站仪进行测量，严格按照仪器测量步骤要求进行，可在任意站点（与已知高程点通视）上架设仪器，架设棱镜；仪器整平，保持一个测站上的仪器高和棱镜高不变，通过计算得出测量点的高程值；每一测段都进行往返测量；当误差不大于规定限值，则视为有效数值，否则重新进行测量。
（2）在高程测量工作中，若已知点到测量点之间的距离较远或高差较大，仅安置一次仪器无法测得两点之间的高差，这样就要在两点之间设置若干个测站及转点，测量过程同上。
2.3数据处理
将已经收集的数据信息，进行校核，确认正确后，结合已有数据，按照工程名称统一进行整理。
3、断面测量
根据方案要求，对台州市范围内的主要河道进行断面测量，断面位置根据现场踏勘情况确定。
测量工具以GPS-RTK测量系统为主，全站仪配合进行河道断面的测量。
3.1测前准备
为了充分做好准备工作，为下一步的工程工程测量作业打下坚实的基础，按照以下原则进行前期准备：
（1）收集前期工作资料，确定测量对象：
根据测量河道的特性，结合河段内原有的水文断面及固定断面进行选设，确定测量对象、控制点和横断面。
选定并收集控制点的资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系。
（2）制定测量计划、项目技术指导书等：
为了有助于明确测量任务和方法，我方根据实际情况制定相应的测量计划书和项目技术指导书，保证实地测量过程中的顺畅沟通，跟踪和控制测量进度，从宏观上控制实地测量。
计划书和指导书主要包括以下几个内容：
①河道断面测量范围；
②河道断面测量对象；
③河道断面测量内容；
④河道断面测量要求；
⑤河道断面测量方案；
⑥河道断面数据提交时间。
3.2实地测量：
为了保证测量成果的严谨和完整，根据实际情况，我方按照以下工作流程进行现场测量：
（1）在控制点上或者在开阔稳固的地方架设基站，基站正常工作后设置启动移动站，待一切正常后，开始进行断面数据的采集。
（2）在放样模式下，把待测断面生成直线放样，以河道水面中间线为边界，根据系统提示，把移动站放置在断面线特征点上进行数据的采集。
一边采集，一边记录。
（3）在地形高差变化大或树木多等导致GPS信号不好的区域则采用全站仪进行数据采集。
在本次的断面测量过程中，以GPS-RTK为主，全站仪为辅。
野外数据采集完毕后，再进行内业的数据的整理。
3.3内业处理：
（1）测量数据的处理：
把外业采集的点导入电脑，用Excel提取出生成断面所需的距离和高程，根据软件对数据格式的要求，整理断面数据。
（2）内业绘图：
内业绘图采用相关行业软件程序进行，把所有的断面数据一次性绘制成图，选择适当的比例尺，并根据实际地形作出相应处理。
各个断面图自成一图，同时在断面图上绘制水面线等。
4、卫星地图
本次以GoogleEarth和GEtScreen软件为例，就区域卫星地图的制作进行说明，具体步骤如下：
1、获取卫星影像：
（1）将计算机显示器屏幕分辨率设置为1024×768（可得到1:
1万影像图），打开GoogleEarth，调节试点使GoogleEarth内显示区域的比例尺适当，如下图所示：
（2）提高视点高度同时移动地图，直到满足要求的范围显示在屏幕上，如下图：
（3）利用截图软件GEtScreen，显示选中的卫星图图像，如下图所示：
（4）设置选择截图方式，有“两点定位”和“输入坐标”两种方式，以“两点定位”为例，将鼠标移到地图中，分别在地图的左上角和右下角单击鼠标右键，出现一个方框，方框内部显示出需要进行截图的范围。
如下图：
（5）在“工具-选项”里确认“截图质量”的数值为80%，如下图：
（6）设置“截图高度”和“延迟时间”，根据地图的分辨率和得到图像的大小，分别输入0.5（公里）和500（毫秒），如下图：
（7）点击“图片计算”，当截图数量超过600张时，采用“网格截图”，以便拼成更大的无缝文件。
如下图所示：
（8）点击“网格截图”，在弹出的对话框“单个网格包含截图数量”中选择需要的数值。
对于指定的截图区域，软件自动计算并分块，截图完成后，得到顺序编号的分块卫星图像。
如下图：
2、图片整合：
（1）坐标换算：
截图完成后，得到一个为GPS绘图软件OziExplorer定义的文件，包含了图片的基准面、投影及地理校正信息，其中就记录了对应截图的四个角点的十进制坐标，将其转化为统一的国家高程坐标系；
（2）绘制图廓及公里格网：
利用CAD绘图软件，按照截图区域绘制好图廓和公里格网；
（3）拼接图像：
逐张将截图插入到CAD相对应的正确的位置，拼接成完整的图像，获得截图区域的1∶1万的高清卫星影像图。
5、三维地图
考虑到实际情况，本次分别采取不同的方法进行数字高程模型的建立，对于已有的准确测量数据，采用建立数字高程模型进行三维地形图制作；对于缺乏测量数据的区域，根据实际地形图及现场照片进行简单的三维效果图制作。
下面以前者为例进行三维地形图制作的说明：
1、数字高程模型（DEM）的建立：
图1数字高程模型示意图
DEM系统从数据结构上可以化分为：
规则网格（GRID）、不规则三角网（TIN）、混合网（GRID-TIN），在实际应用中，GRID和TIN选用较多，两者各有优缺点。
基于GRID的建模常用于处理地势较为平缓的全局数据，但对于地形破碎、地势比较陡峭的地区不太适应，恰恰相反，TIN更能适应表面变化剧烈地区，具有可变的分辨率，但是数据的存储和操作比GRID复杂。
考虑到实际情况和区域地形数据量，故采用GRID法和TIN法进行建模。
2、三维场景的建立：
本次三维场景的建立选用可移植性好和效率高的OpenGL作为开发工具。
三维场景的建立过程即地形图的可视化过程，要将高程数据和纹理数据贴图叠加成一幅三维场景图显示在计算机屏幕上，可视化过程如图2所示：
图2地形可视化实现过程
（1）地形三维模型的生成
①法向量计算和地形建模：
通过数字建立三维地形场景的集合描述，然后通过计算DEM的各个高程点得到三维明暗图；
②转换坐标系和投影变换：
利用投影变换将二维平面转换为三维立体影像显示；
③可见面识别方法和自动消隐：
通过可见面识别方法实现自动消隐，使三维场景看起来更具真实感；
④光栅化处理输出到屏幕。
（2）地物三维模型的生成：
①三维建筑物的提取；
②地形与地物的融合：
通过建立“地物模型”或“地形模型”两种解决方案，使地物、地形融合，由图3（a）最后形成如图3（b）、（c）、（d）所示：
图3地形与地物融合
（3）纹理映射：
根据地形实景选取相同材质，对所选材质进行颜色调配等修改，对建筑及地形模型进行材质贴图。
通过以上的几个步骤，将三维地形图和建筑模型进行了融合，并通过其他技术手段，展示三维建筑模型的相关动画效果。
6全景照片
6.1原始图像
为了更好的展现全景效果，我方安排专业人士进行现场拍摄，为保证拍摄想过，相关人员在拍摄过程中应遵守以下要求：
（1）根据具体拍摄对象选择合适的天气、光线、拍摄点；
（2）拍摄每一幅照片时要保持照像机在同一个高度；
（3）以一个固定点为圆心，顺时针方向旋转拍摄每一幅照片；
（4） 每一幅照片的边界要有30%右的重叠区域；
（5）要注意将移动的物体拍摄在照片的中间，不要让移动物体出现的照片相交错的边界上，以免对以后照片的边界处理带来不便。
6.2全景图的制作
将拍摄照片可通过相关软件制作可形成全景图，下面以“PTGuiPro”和“Pano2VR”软件为例，说明全景图的制作步骤：
（1）使用“PTGuiPro”软件合成全景图片。
根据提示，点击“加载图像”，将拍摄的全景图原始素材导入，如下图：
（2）点击“对准图像”，根据需要手动的方式来对图片进行调整，具体见下图：
（3）创建“全景图”，点击“创建全景图”，获得了加工好了全景图片，见下图：
（4）打开Pano2VR，将图片直接拖入“将全景拖到此处”或都选择“选择输入”按钮，将全景图导入，如图所示：
（5）在中部输出面板中点击下拉菜单，然后选择要输出的格式，然后点击增加按钮。
通过以上步骤，全景效果图制作完成，通过上下左右四个方向移动来观看全景，也可以通过导航栏的图标控制浏览。
7、总价
电子地图、量测、建模概算总表
序号
名称
型号
厂家
主要技术参数
单位
数量
单价（元）
总价（万元）
1
RTKGPS（1＋2）
X90
华测
水平精度：
±（2.5+0.5×10-6×D）mm垂直精度：
±（5+0.5×10-6×D）mm
台
3
29000
8.7
2
全站仪
GPT-3002LND
拓普康
台
1
59000
5.9
3
电子水准仪
DINI03
天宝
精度：
0.3mm
台
1
68000
6.8
4
水上测图软件
自由行
南方
套
1
10000
1
5
绘图软件
南方CASS
南方
套
1
10000
1
6
高程测量
个
400
50
2
7
断面测量
个
700
780
54.6
8
大型工程区域三维地图
个
4
10000
4
9
典型中小区域三维地图
个
15
4000
6
10
卫星地图
项
1
100000
10
11
合计（万元）
100.00
1单价说明
（1）设备单价：
本次设备均通过相关厂家进行询家后报价；
（2）高程测量单价：
人工单价：
400元/工日
车辆租赁费（包括人工）：
600元/台班
按照1个人工＋车辆以每天测20个高程计算，每个高程为50元/个
（3）断面测量单价：
人工单价：
400元/工日；
车辆租赁费（包括人工）：
600元/台班；
按照测2个人工＋车辆以每天测2个断面计算，每个断面为700元/个
（4）区域三维地形图制作单价：
人工单价：
500元/工日
大型水利工程区域三维地图以20个工日计；
（5）区域三维地形图制作单价：
人工单价：
500元/工日；
典型中小型水利工程区域三维地图以8个工日计；
（6）全景照片
根据现场踏勘照片进行制作，相关费用包括在三维地形图制作中；
2工日等说明
参照《浙江省建设工程其他费用定额》2010版，初级及以下专业技术职称监理与相关服务人员的工日费用标准为（300－600）元/工日，调整系数为1.2；《工程造价咨询服务收费管理暂行办法》工程咨询人员工日费用标准为（300－600）元/工日。
根据以上两个标准综合考虑，确定测量人工单价为400元/工日。
三维地形图和全景照片的制作人工单价为500元/工日；
现场断面测量车辆租赁费用根据市价调查选定为600元/工日；
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