在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统的制作方法

专利2022-05-10  4


1.本发明涉及一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统。


背景技术:

2.一般而言,在公路工程完成了初步设计之后,在展开施工图勘察设计工作之前,需要开展该公路设计项目的外业调查工作,即针对设计范围内的公路沿线的路线总体、路基、排水、桥梁涵洞、隧道、互通、三改、施工场地、临时工程、筑路材料等一系列相关专业展开外业调查。外业调查前,一般要地形图测量完成、路线平纵设计完成、现场中桩放样完成,地质勘察工作同步进行,万事俱备,就要开始外业调查了。
3.现场实地放样中桩,表明了路线桩号与走向,是测量人员扛着gps 给我们做出的成果,设计人员的外业调查就是沿着中桩一路前行,仔细调查和路线走向相关的一切现场情况,即:采取“调查”手段,采集、搜集路线所经地区的社会现状、经济发展、人文景观、地形、地质、气象等资料,进行必要的计算、绘制图表,以取得满足公路设计需要的数据、信息,指导方案设计和优化工作。
4.除了地形地貌与沿线构筑物调查,沿线地质特别是不良地质也是调查重点之一。
5.外业调查的核心:结合图纸与实地情况随时发现难点,讨论技术问题,寻求最优解决方案。设计人员根据外业调查情况及时在图纸上或者其他记录工具中做好记录,并详细汇总到外业调查本或软件工具的数据库中。
6.白天外业调查,晚上整理调查资料,研究分析并及时优化在调查时发现的设计方案调整优化等技术问题。
7.在外业调查过程中,经常会出现:在现场踏勘时调查发现了在之前公路设计过程中未曾考虑到的某个影响因素(如:不可拆除或拆迁代价巨大的大型建筑物——高压电线塔、大型工厂、大片居民区等,严重不良地质、极端不利地形等)严重影响到“已经设计完成的设计方案”的可行性(或后续工程施工的可实施性等);针对此,道路设计工程师必须在后续工作中重新考虑该“影响因素”,进一步研究分析并优化调整该设计方案,以确保设计方案的合理性和可行性。传统模式下,设计方案的调整优化,需要在外业调查完成、回到内业办公室后,才能由设计工程师根据外业调查的反馈信息来进一步调整、修改、改进方案。一方面,存在较长的时间滞后;另一方面,调整修改后的方案仍然需要开展补充的外业调查工作以确保新方案的合理性,从而导致确定方案的周期拉长。


技术实现要素:

8.本发明提供的一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,在外业调查的现场,外业工程师可以便捷、快速地调整和评估道路设计方案;帮助工程师更快地重新考虑、评估一些在现场踏勘时调查发现的“影响因素”,更及时地调整优化道路设计方案;以克服现有技术的缺陷。
9.本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,包括
服务器端、外业调查移动端;服务器端包括:道路设计bim 模型生成模块和模型数据库;道路设计bim模型生成模块生成道路设计 bim模型;每个生成的道路设计bim模型自动生成一个加载在该模型上的环境数据库;每个道路设计bim模型以及该模型的环境数据库都储存在模型数据库中;外业调查移动端可读取服务器端的模型数据库中任意一个道路设计bim模型以及该模型的环境数据库,并下载缓存在外业调查移动端;外业调查移动模块具有定位模块,定位模块可对当前调查所在位置、道路设计bim模型中所选对象的位置进行定位,并获取该位置最邻近于道路设计中心线的里程桩号、横向偏移量、高程;外业调查移动端具有显示模块,外业调查移动端的显示模块可显示下载在外业调查移动端的道路设计bim模型以及该模型的环境数据库;外业调查移动端具有数据采集模块以及输入模块;数据采集模块采集该道路设计bim模型的环境数据;外业调查移动端将采集到的环境数据储存到相应的环境数据库中,并同步上传至服务器端;外业调查移动端的输入模块可对下载的道路设计bim模型中的对象进行区域选定、输入操作指令;外业调查移动模块接收到操作指令后,将操作指令传输至服务器端,服务器端接收到操作指令后,道路设计bim模型生成模块根据操作指令重新更新生成道路方案调整设计bim模型,并将更新后的道路方案调整设计bim 模型传输至外业调查移动端;外业调查移动端的显示模块可同时显示更新前的道路设计bim模型和更新的道路方案调整设计bim模型,并对比展示两者的关键指标。
10.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,服务器端也具有输入模块;当服务器端的输入模块输入确认更新的指令后,更新后的道路设计bim模型覆盖原道路设计bim 模型,并储存在模型数据库中。
11.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:每个生成的道路设计bim模型自动生成一个历史数据库;历史数据库储存每次更新前的道路设计 bim模型以及更新时间。
12.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:当外业调查移动端可输入完成调查指令,完成调查指令上传至服务器端,将道路设计bim模型中完成调查的区域进行标记。
13.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:当外业调查移动端的数据采集模块采集的参数或输入模块输入的参数与读取的道路设计bim模型中的参数相干涉时,外业调查移动端的输出模块进行报警输出。
14.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:选定区域采用选中道路对象并输入起止边界的定位线。
15.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:选定区域采用先选中道路对象并输入起点和终点的里程桩号。
16.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:操作指令包括平移指定方向指定距离、偏移指定距离、绕开指定障碍物或障碍区域指定距离、绕指定点旋转指定角度、路基改为桥梁、路基改为隧道、调整桥长、调整纵坡、调整控制点标高、调整桥梁净空,和指令所施加的道路对象的索引数据。
17.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:所述外业调查移动端的显示模块,可在确认调整方案后执行

更新调查”操作,根据确认后的道路方案调整设计bim模型自动新增“拟调查对象”并以“未调查”的状态显示。
18.进一步,本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,还可以具有这样的特征:所述数据采集模块辅助快速识别障碍物或障碍区域;
19.所述服务器端通过外业调查移动端获取的环境数据,在地形图上选择区域,识别出该“障碍对象”的类型、面积、规模,并根据服务器端获取的拆迁造价数据库识别出该“障碍对象”的拆迁造价预估值,生成“障碍对象”并提示用户自定义命名、修正参数、保存;
20.所述服务器端结合环境数据记录的经纬度数据运算出该“障碍对象”与道路设计bim模型的邻近距离及相对位置关系,添加“尺寸标注”对象予以标注;并判断出“障碍影响程度参数”的建议值并以不同颜色予以标记、报警提示。
21.本发明提供一种在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统根据调整后的设计方案可以实时地新增拟调查位置或对象,提示调查工程师在现场附近补充踏勘调查,避免了后续再次到达外业现场补充踏勘;在云端数据库中保存了在外业调查现场所做的局部方案调整,方便在后续设计细化阶段再详细对比各种可能方案;克服了之前:需要在外业调查获取现场资料之后,设计师必须回到内业办公室之后才能在电脑上结合常用的道路设计软件来调整设计方案,从外业调查到调整设计方案并确定比较合理的方案之间有比较长时间的时间差;另外,内业调整完设计方案后,往往需要再到新方案对应的外业现场针对新增的“拟调查对象”再次调查踏勘,导致外业工作的反复。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
23.实施例
24.本实施例中,在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统,包括服务器端、外业调查移动端。
25.服务器端包括:输入模块、道路设计bim模型生成模块和模型数据库。服务器端可以为一台或多台电脑构成的计算计系统。外业调查移动端可以加载在ipad或智能手机上。
26.服务器端的输入模块可以输入各种道路设计的参数。道路设计bim 模型生成模块根据输入的道路设计参数生成道路设计bim模型(此为现有技术)。
27.每个生成的道路设计bim模型自动生成一个加载在该模型上的环境数据库。每个道路设计bim模型以及该模型的环境数据库都储存在模型数据库中。所述道路设计bim模型还可以生成道路方案调整设计bim模型。每个道路设计bim模型当然具有各类模型参数。
28.本实施例中,所述服务器端所述道路设计bim模型生成模块,具有生成轻量化道路设计bim模型功能,能生成适合于无线网络环境中下载传输、移动端显示、满足外业调查需求的经过三角网合并简化后的模型。
29.外业调查移动端可读取服务器端的模型数据库中任意一个道路设计 bim模型以及该模型的环境数据库,并下载缓存在外业调查移动端。
30.外业调查移动模块具有定位模块,定位模块可对当前调查所在位置、道路设计bim模型中所选对象的位置进行定位,并获取该位置最邻近于道路设计中心线的里程桩号、横向偏移量、高程。
31.外业调查移动端具有显示模块,显示模块可显示下载在外业调查移动端的道路设计bim模型以及该模型的环境数据库。
32.外业调查移动端具有数据采集模块以及输入模块。
33.数据采集模块采集该道路设计bim模型的环境数据。外业调查移动端将采集到的环境数据储存到相应的环境数据库中,并同步上传至服务器端。
34.本实施例中,数据采集模块采集的环境数据以照片为主。所述数据采集模块根据采集到的照片,可以辅助快速识别障碍物或障碍区域。
35.所述服务器端通过外业调查移动端获取的环境数据,在地形图上选择区域,识别出该“障碍对象”的类型、面积、规模,并根据服务器端获取的拆迁造价数据库识别出该“障碍对象”的拆迁造价预估值,生成“障碍对象”并提示用户自定义命名、修正参数、保存。
36.所述服务器端结合环境数据记录的经纬度数据运算出该“障碍对象”与道路设计bim模型的邻近距离及相对位置关系,添加“尺寸标注”对象予以标注;并判断出“障碍影响程度参数”的建议值并以不同颜色予以标记、报警提示。
37.所述障碍物或障碍区域,包括:城镇、大型工厂区、大片居民区、历史文物、风景名胜区、旅游景区、铁路设施、航空设施、水利设施、高压电线塔、已建桥梁隧道、严重不良地质等影响到道路设计方案可行性的物体或区域。
38.外业调查移动端的输入模块可对下载的道路设计bim模型中的对象进行区域选定、输入操作指令。
39.外业调查移动模块接收到操作指令后,将操作指令传输至服务器端,服务器端接收到操作指令后,道路设计bim模型生成模块根据操作指令重新更新生成道路方案调整设计bim模型,并将更新后的道路方案调整设计bim模型传输至外业调查移动端。
40.所述外业调查移动端的显示模块可同时显示更新前的道路设计bim 模型和更新后的道路方案调整设计bim模型,并对比展示两者的关键指标。关键指标对比包括:更新前后的工程量、造价、道路线形指标、道路边界与周边建筑物或障碍物的距离,以及各指标的变化幅度值。
41.本实施例中,所述外业调查移动端的显示模块,可在确认调整方案合理后执行“更新调查”操作,根据确认后的道路方案调整设计bim模型自动新增“拟调查对象”并以“未调查”的状态显示,提示调查工程师在外业调查现场附近及时补充踏勘调查。
42.在公路外业调查现场快速调整和评估道路设计方案的系统的具体工作过程:
43.准备步骤、获取建立道路设计bim模型所在位置周边的基础环境信息。
44.步骤1、服务器端的输入模块可以输入各种道路设计的参数。道路设计bim模型生成模块根据输入的道路设计参数以及基础环境信息生成道路设计bim模型。
45.步骤2、外业调查移动端可读取服务器端的模型数据库中需要调查的一个道路设计bim模型以及该模型的环境数据库,并下载缓存在外业调查移动端。环境数据库中含有已输入的调查位置附近的基础资料详细信息。当然路设计bim模型包括模型中所携带的各种参数的详细信息。外业调查移动端的显示模块可显示下载在外业调查移动端的道路设计 bim模型以及该模型的环境数据库。
46.步骤3、外场调查员根据当前的位置需要调查的位置,需要调查的位置。外业调查移动模块的定位模块可对道路设计bim模型中所选调查位置进行实时定位。调查对象所在
位置信息包括:经度、纬度,大地坐标(与设计时所选择坐标系一致),以及该位置与所设计道路的相对位置 (里程桩号、偏移量等)。
47.步骤4、外业调查移动端的数据采集模块可以采集环境照片,还可以补充输入环境数据库中缺少的环境数据,采集或者输入的环境数据同步至服务器端,以完善环境数据。
48.步骤5、环境数据完善后,现场调查是否出现了严重影响到“已经设计完成的设计方案”的可行性的影响因素(如:不可拆除或拆迁代价巨大的大型建筑物——高压电线塔、大型工厂、大片居民等,严重不良地质、极端不利地形等)时,该道路的设计方案需要调整或修改变更以确保设计方案合理性。
49.本实施例中,当外业调查移动端的数据采集模块采集的参数或输入模块输入的参数与读取的道路设计bim模型中的参数相干涉时,外业调查移动端的输出模块进行报警输出。
50.步骤6、当需要调整或修改时,在外业调查移动端中选定需要修改或调整的区域。限定的方式包括以下两种方式:
51.方式一:指定“选定区域”起止点的里程桩号;在当前选中位置处弹出输入框,输入两个数字miledelta、miledelta2(其中,第二个数字 miledelta2可以不输入,默认等于第一个输入的数字miledelta); miledelta、miledelta2分别表示:起点、终点距离当前位置的里程桩号;(注:当前选中位置,可以根据最近原则计算出:当前位置在拟调整道路上的里程桩号mile0;则起点里程桩号miles为: mile0

miledelta,终点里程桩号milee为:mile0 miledelta2)。
52.方式二:绘制“选定区域”起止边界的定位线;点击触发菜单或快捷键,进入绘制状态,在当前选中位置附近绘制依次两根线作为起止“定位线”,该定位线与当前道路的交点则视为“局部区域”的起点、终点。
53.步骤7、外业调查移动端对选定区域选择操作指令。
54.操作指令的具体功能包括以下类型:
55.op1,move:平移指定距离;
56.op2,offset:偏移指定距离;
57.op3、bridge:路改桥;
58.op4、tunnel:路改隧;
59.op5、length:选定桥梁,调整桥长(增减跨、调跨径、);
60.op6、slope:调坡;
61.op7、elevation:调标高(或调净空)。
62.选定操作指令后,外业调查移动端将操作指令传输至服务器端,服务器端根据操作指令后,道路设计bim模型生成模块根据操作指令重新更新道路设计bim模型,并将更新后的道路设计bim模型传输至外业调查移动端。需要说明的是,服务器端接收到操作指令后对于道路设计bim 模型的更新运算过程为现有技术。
63.步骤8、外业调查移动端的显示模块可同时显示更新前后的道路方案调整设计bim模型。
64.外业调查移动端可通过“鸟瞰”、“漫游”、“指标对比”等操作指令,辅助外业调查现场的工程师们进行方案对比;其中,“指标对比”会展示系统计算好的两个方案的关键技术
指标,包括:工程量、造价、道路线形指标(如:平均纵坡、坡长、缓和曲线长度等)、与周边重要建筑物(或“不可拆”障碍物)邻近距离等,可以更高效地指导工程师评估方案的合理性。
65.若修改和调整发现不合理,可以重新选定区域,下达新的操作指令,即重复步骤6

8。
66.步骤9、当外业调查移动端可输入完成调查指令,完成调查指令上传至服务器端,将道路设计bim模型中完成调查的区域进行标记,表示该路段已经完成现场调查。
67.步骤10、另外,为了确保修改的方案合理性,外业调查移动端发出操作指令更新的道路设计bim模型,需要服务器端确认更新的指令后,才能将更新后的道路设计bim模型覆盖原道路设计bim模型,并储存在模型数据库中。
68.另外,每个生成的道路设计bim模型自动生成一个历史数据库;历史数据库储存每次更新前的道路设计bim模型以及更新时间。方便后期调取对比。
69.以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
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