BIM+傾斜攝影在市政交通工程中的應(yīng)用研究

鄧 迅

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

隨著市政交通事業(yè)的發(fā)展，市政交通工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，BI M技術(shù)在市政交通行業(yè)的應(yīng)用逐漸興起，三維可視化模型作為其主要部分，越來越被人們關(guān)注。傾斜攝影作為一種新型的測繪手段，具有效率高、成本低、數(shù)據(jù)真實、操作靈活等特點，特別適合在自然環(huán)境苛刻的地方快速采集實景模型。相比傳統(tǒng)的效果圖，BI M+傾斜攝影更能真實地反映工程與周邊環(huán)境的融合度，可廣泛應(yīng)用于市政交通工程的規(guī)劃設(shè)計、施工調(diào)查、施工管理和運維管理等環(huán)節(jié)，輔助工程全生命周期管理[1-6]。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)抽稀和分段處理

大型市政交通工程全線里程可達百余公里，數(shù)據(jù)量T B級，如直接用于瀏覽顯示效果不理想。通過對模型數(shù)據(jù)進行抽稀和合理的分段，重建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織方式，可大幅提升瀏覽顯示效果和用戶體驗。

抽稀主要針對傾斜攝影模型，目前市面上常用的傾斜攝影模型一般是O S GB格式，其具有文件碎、數(shù)量多、高級別金字塔文件大等特點。通過數(shù)據(jù)抽稀、合并數(shù)據(jù)節(jié)點可以優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，專門用于宏觀視角顯示（見圖1）。

圖1 傾斜攝影模型節(jié)點抽稀示意圖

分段針對傾斜攝影模型和BI M，通常設(shè)計施工階段按照工程標(biāo)段劃分，運維階段按照養(yǎng)護段劃分。傾斜攝影模型的分段要結(jié)合航飛測區(qū)進行，通過合并和拆分測區(qū)數(shù)據(jù)完成。分段后，每段獨立進行后續(xù)處理和制作緩存。

1.2 BIM輕量化

BI M輕量化方法多種多樣，要綜合考慮模型現(xiàn)狀和應(yīng)用需求進行選擇。BI M輕量化可以有效地提高加載效率。市政交通工程中的BI M數(shù)據(jù)通常是道路和橋梁模型，可以選擇以下的處理方法。

（1）篩選特殊構(gòu)件單獨處理。比如一些橋梁模型中的螺栓，一個螺栓的面片數(shù)達到數(shù)十萬甚至上百萬，如果直接可視化應(yīng)用效果很差，而從信息化管理的角度，并不關(guān)注螺栓的形態(tài)和屬性，理應(yīng)刪除或者替換。人們根據(jù)螺栓的特征信息，對螺栓進行實例化，批量篩選出螺栓，進而根據(jù)需要刪除或者減面。

（2）刪除重復(fù)點。在保持了模型拓撲結(jié)構(gòu)的前提下，刪除模型中的重復(fù)點。降低模型幾何信息復(fù)雜度，提高加載效率。

（3）三角網(wǎng)簡化。三角網(wǎng)的數(shù)量是影響模型顯示效率的重要因素。三角網(wǎng)簡化的原理，是統(tǒng)計場景中模型對象的三角面數(shù)的極大極小范圍值，按指定簡化過濾范圍，以及簡化率，對場景中的全部對象或選中對象進行簡化的方法（見圖2）。簡化三角網(wǎng)可以大幅提升加載效率。

圖2 三角網(wǎng)簡化圖示

1.3 傾斜攝影模型壓平

傾斜攝影模型數(shù)據(jù)反映的是現(xiàn)狀地物，往往和工程BI M模型疊加后，山體、待拆遷房屋會和BI M模型出現(xiàn)遮擋、重疊，影響顯示效果。如圖3所示，傾斜攝影模型中的現(xiàn)狀房屋和橋梁BI M模型出現(xiàn)重疊，蓋住了部分橋梁。需要提取BI M模型的范圍面，將范圍面內(nèi)的傾斜攝影模型壓平之后再疊加顯示。

圖3 傾斜攝影模型壓平前后對比示意圖

1.4 WebGL無插件瀏覽

W e b G L是一項可以在瀏覽器中繪制、顯示三維計算圖形并與之交互的技術(shù)。曾經(jīng)只有高端的計算機或?qū)ｉT的游戲終端才能渲染三維圖形，因為這需要大量復(fù)雜的編程才能實現(xiàn)[5]。然而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和H TM L5標(biāo)準(zhǔn)的成熟，使用網(wǎng)頁技術(shù)渲染三維圖形也成為可能。與O p e n G L和Di re c t3D不同，W e b G L程序可存在于網(wǎng)頁中并在瀏覽器中執(zhí)行，而不必安裝任何其他的插件和庫。

在B/S架構(gòu)下，將處理好的傾斜攝影和BI M數(shù)據(jù)通過S er v er發(fā)布為標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，在前端利用W e b G L加載顯示，帶來流暢的體驗效果。

2 典型應(yīng)用

2.1 BIM+傾斜攝影模型瀏覽和查詢

通過前期的壓平處理，BI M和傾斜攝影模型已經(jīng)可以很好地貼合。通過統(tǒng)一的地理空間坐標(biāo)，兩者可以實現(xiàn)疊加瀏覽、相互補充，在宏觀和微觀上達到良好的瀏覽效果（見圖4）。在宏觀視角，通過傾斜攝影快速獲取市政交通工程的整體走向和分布；在微觀視角，可以借助BI M了解構(gòu)筑物的幾何細節(jié)、查詢屬性，并通過傾斜攝影模型獲取周邊環(huán)境信息。

圖4 宏觀微觀瀏覽圖示

2.2 輔助沿線建筑拆遷

高速公路工程的拆遷工作，因為工程規(guī)模大，建設(shè)面積廣，涉及的居民和企業(yè)很多，工作變化無常，紛繁復(fù)雜[3]。傾斜攝影模型可以幫助管理部門掌握交通工程沿線的建筑物相關(guān)信息，為拆遷工作提供輔助參考（見圖5）。公路拆遷的對象一般是從公路用地外緣起向外一定距離的建筑物，可以通過對建筑物矢量面和道路中心線做緩沖分析，快速提取待拆遷的建筑物，再利用傾斜攝影單體化，就可以直觀地查看建筑物形態(tài)和屬性，并量測建筑物面積等。

圖5 BIM+傾斜攝影輔助建筑拆遷之圖示

3 結(jié)語

BI M和傾斜攝影的融合應(yīng)用是當(dāng)前技術(shù)的熱點，兩者的優(yōu)勢互補構(gòu)建了一種多尺度全方位的應(yīng)用模式。在未來，兩者還將深度融合，在地理環(huán)境中有效地支撐大范圍的數(shù)據(jù)集、更好地支持對大規(guī)模市政交通工程的協(xié)同分析和共享應(yīng)用，提升市政交通行業(yè)的核心競爭力。