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UAS用于基础设施设计的地形测量

归档日期:06-10       文本归类:地形控制点      文章编辑:爱尚语录

  德克萨斯A&M RELLIS是一个占地1,900英亩的研究园区,位于德克萨斯州布拉索斯县西北部的布拉索斯河畔。该网站最初成立于20世纪40年代末,是陆军航空兵训练基地。它已退役并交给德克萨斯州。从那里开始,它被德克萨斯A&M大学系统(TAMUS)所取代,并被称为Riverside Campus。校园更名为RELLIS校园,这是德克萨斯A&M核心价值观(尊重,卓越,领导,忠诚,诚信和无私服务)的首字母缩写。

  TAMUS寻求重建RELLIS校园,为公共和私人研究机会提供场所。为了发展现代教学和研究实践,校园需要新的基础设施和公用设施。TAMUS提供的初始范围是覆盖在商业卫星图像上的概念布局。重建项目包括新建和修复的街道,排水沟和结构,供暖和制冷的水循环水管,生活用水,卫生下水道,电力和通讯管道以及天然气管道。重建的土木工程部分包括分析和设计约4.5英里的街道和排水设施,每个家庭用水和水力(热水和冷水)供水和返回6,200 LF,4.1英里的电力和数据管道,3,

  校园改进的目标是根据未来最终用户的特定兴趣制定的。这些目标决定了基础设施的设计要求并推动了进度。TAMUS承诺向计划在校园开放设施的公共和私人最终用户提供可用的公用设施和基础设施。RELLIS的最终用户包括从事研究和开发的私营企业,提供学术和研究设施的TAMUS实体,以及致力于提供额外学术和劳动力培训的第三方公立高等教育机构。如果没有必要的基础设施来服务这些设施,TAMUS将遭受重大的合同和政治影响。

  最初,整个项目范围需要9到12个月的设计,从大约3个月的调查现场工作和工程分析和设计开始所需的数据处理开始。主题网站的总体规模和广泛的改进范围决定了调查工作非常详细。天气是影响调查小组及时完成实地工作的能力的一个因素。

  设计团队需要现场信息来开始初步布局和设计。这些信息必须尽可能准确,以确保设计能够在初步设计获得批准后无缝地向前推进。任何与现场条件调整相关的重新设计都意味着项目进度表无法吸收的关键设计延迟。

  有几种来源可以获得卫星航空影像。这些来源中的每一个都在获得设计RELLIS基础设施和公用设施所需的准确性方面提出了不同的挑战。有些来源可以在进行实地调查的同一坐标系上进行地理参考。这个卫星图像的主要根本问题是它被发现有两到三年的历史,并且在许多情况下并不代表在主题网站上发生的变化。与图像相关联的可用LIDAR和点云数据未经过现场验证,并且被认为不够准确,无法开始工程分析和设计。由于时间紧迫和准确性需求,我们的调查团队的任务是使用senseFly ebee(UAS - 无人驾驶飞机系统)收集数据。

  在设计阶段,设计的每次修改都需要额外的时间。这进一步压缩了设计时间表,为项目调查现场工作期间每天花费增加了价值。调查工作立即开始。但是,设计团队需要尽可能快的信息才能满足项目里程碑。

  在项目开始时,Gessner Engineering用senseFly eBee飞越整个项目区域。该流程首先采用eMotion软件(一种senseFly专有软件)为项目区域准备必要的飞行计划。在现场,使用GNSS系统在整个项目区域内设置了多个地面控制点(GCP)。使用标准调查技术设定GCP并在地面上用油漆标记。GCP为未来的数据处理提供了水平和垂直控制。对于我们的标准,每40英亩就设置一个GCP。调查人员确保在飞行区域周围设置GCP。这确保了整个区域的调查控制。在规划了该区域并确定了GCP之后,现场工作人员驾驶UAS。

  “senseFly eBee是这个项目的宝贵工具。它能够获得信息的速度使我们比预期提前6周开始施工。“

  项目范围的初始阶段面积约为800英亩,该地区的总飞行时间约为6小时。这一次包括现场必要的飞行前和飞行之间的电池更换。由于多风的条件需要更长的飞行时间并且使用更多的动力,因此天气条件也影响了时间。飞行后,数据被下载并开始处理。使用Pix4D处理飞行数据并生成摄影测量模型。使用定制的计算机(6核多线 GPU,液体CPU散热器,8 - 120 mm风扇),该模型需要10个小时来处理并生成一个点云计算为119,062,073点。数据包括面积760英亩的1,807张图像,最终分辨率约为1。每像素6平方英寸。传统的地形测量需要花费三个月的时间,每10英尺只产生一个点。

  在数据处理期间,为每个地面控制点输入水平和垂直坐标。Pix4D软件使用GCP调整和映射正交航空数据并生成点云。点云被引入Civil 3D并用于创建现有的曲面模型。航拍图像进行了地理配准,并将其纳入Civil 3D模型。校园的4×6英尺航拍图像以各种形式提供给业主和最终用户,用于规划,演示和监控设计进度。使用地形数据和航拍图像,开始了街道,沟渠和公用设施的初始布局。初始数据位于正确的项目坐标系上。这为工程团队提供了从初步设计到最终交付施工文件的一致性。由于UAS提供的数据,团队在项目启动后的2周内提供了初始设计布局。

  在初步设计阶段,还收集了传统的野外工作。随着额外的实地工作的收集,它被整合到整体调查和点云中。

  “这个重建校园的成功取决于中央公用工厂,基础设施和道路项目的建设和按时和按预算运作。如果不在合同执行后立即启动无人机的功能,这个关键路径项目就不会成功。设计能力几乎可以实时记录现有条件,使我们的客户,总承包商和设计团队能够在流程早期做出关键设计和成本决策,以加快施工文档的速度。通过使用无人机,我们的土木工程师能够启动设计,为其他A / E团队提供了有用的背景,而我们的施工合作伙伴能够根据已知值进行成本估算,而不仅仅是空中覆盖。仅仅在民用和基础设施包装上,我们就能节省超过3个月的设计和文档时间。我们最初的CD截止日期是7月份,我们在1月份发布了第一个包,最后一个包是在3月中旬。真棒!“

  传统的现场数据验证了摄影测量数据。街道和排水沟是根据通过摄影测量获得的地形数据设计的,并按常规验证。这些包括根据建议的和现有的现场条件进行水文和水力分析。制作了街道和排水沟的计划/剖面图和设计。这些文件实现了设计团队提供设计文件的目标,使承包商能够为项目制定保证的最高价格(GMP)。

  eBee UAS允许土地测量资源最大化并提高团队效率。使用eBee系统可以使设计和分析提前开始,并允许土木工程团队为设计团队的其余部分和业主提供现场条件的准确表示。

  以类似的方式,为地下基础设施生产设计,包括生活用水,热水和冷水回水,电力和数据管道以及卫生下水道。为这些设计制作了计划/概况表,使设计团队能够推进整体设计。

  此外,在野外测量阶段,地面穿透雷达(GPR)用于验证地下公用设施位置,埋设深度和线路尺寸。该数据与eBee获得的现场调查数据和UAS数据相结合,以提供地表和地下条件的3D表示。这些模型在项目范围的设计,分析和文档制作中证明是有价值的。设计团队和所有者可用的3D模型和天线允许在设计期间进行详细的规划和协调,以及未来的总体规划。

  senseFly eBee能够以快速而简单的方式获取地形数据。数据经过验证是准确的,这使得设计文件的早期开始成为可能。通过提供实时图像,拟议的基础设施改进可以

  与现有条件以及未来的总体规划提案相协调。项目的性质决定了设计决策应基于未来需求和当前条件。通过UAS系统提供的数据允许基于所有这些因素进行确定。

  UAS是该项目的宝贵工具。它能够获得信息的速度推动了项目的时间表前进。通过该过程产生的数据水平使初步和GMP设计文件生成成为可能,以确保预算条件,而不是延迟建设的开始。如果没有这个工具和提供的数据,那么满足项目时间表的可能性就会大大减少。

  为我们提供了在Fort Worth和San Antonio增设办事处的机会。我们提供土木,结构和岩土工程,土地测量和建筑材料测试。这为我们提供了独特的优势,可以直接访问为项目各个阶段做出贡献的内部专家。事实证明,这种合作对团队成员和客户都是有益的。

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