實(shí)景模型+BIM 技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

王立爭(zhēng) 尹 晶

（遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校，遼寧 沈陽(yáng)110112）

數(shù)字化技術(shù)越來(lái)越被應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域，應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)，生成三維實(shí)景模型傾在公路工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域逐漸被使用。三維實(shí)景模型，具有地理坐標(biāo)系統(tǒng)，真實(shí)反映測(cè)繪區(qū)域地形地貌特征。近年來(lái)由于建設(shè)行業(yè)BIM技術(shù)的興起，一定程度上也倒逼傳統(tǒng)測(cè)量手段的更新，無(wú)人機(jī)航測(cè)，三維實(shí)景模型的應(yīng)用，得到發(fā)展。公路工程行業(yè)，勘察設(shè)計(jì)傳統(tǒng)地形測(cè)繪采用全站儀、RTK 等設(shè)備技術(shù)，進(jìn)行點(diǎn)測(cè)量的方式。新的技術(shù)手段的應(yīng)用將帶來(lái)巨大的變化。

無(wú)人機(jī)航測(cè)實(shí)景模型的出現(xiàn)不僅可以在公路設(shè)計(jì)前期提供出良好的解決方案外，也可以在后期公路應(yīng)急、成果展示等多方案提供強(qiáng)有力的幫助。

某市生態(tài)廊道工程，項(xiàng)目業(yè)主要求工可研時(shí)間短，路線(xiàn)全長(zhǎng)37.5km，寬度0.5km采用勘察設(shè)計(jì)傳統(tǒng)方法，時(shí)間緊，任務(wù)重，經(jīng)綜合對(duì)比分析，最終采用新技術(shù)無(wú)人機(jī)航測(cè)實(shí)景建模技術(shù)，先生成三維實(shí)景模型，應(yīng)用BIM軟件在實(shí)景模型上，進(jìn)行公路選線(xiàn)定線(xiàn)設(shè)計(jì)。

1 無(wú)人機(jī)類(lèi)型選擇

多旋翼無(wú)人機(jī)特點(diǎn)為體積小、重量輕、噪音小、飛行高度低，飛行速度慢。適合精度高，小面積航測(cè)。固定翼無(wú)人機(jī)由于續(xù)航長(zhǎng)負(fù)重大的優(yōu)點(diǎn)較大區(qū)域的航測(cè)。根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，帶狀地形，路線(xiàn)比較長(zhǎng)，同時(shí)工期你較短，以為做工可研調(diào)查，對(duì)精度要求相對(duì)不高，經(jīng)過(guò)綜合考慮論證，最終決定采用手拋式固定翼無(wú)人機(jī)，同時(shí)搭載雙鏡頭相機(jī)。這樣滿(mǎn)足需求的同時(shí)，極大提升了數(shù)據(jù)采集的速度和效率。

2 布設(shè)像控點(diǎn)

帶狀測(cè)區(qū)，布點(diǎn)需要在帶狀的左右側(cè)布點(diǎn)，可以按“S”字型路線(xiàn)布點(diǎn)，按1:1000 的比例尺成果，每隔1000 米左右，設(shè)置相控點(diǎn)，使用GPS進(jìn)行測(cè)設(shè)，采用北京54 坐標(biāo)系，共設(shè)置相控點(diǎn)34 個(gè)，像控點(diǎn)的位置設(shè)置于平整，易識(shí)別位置。

3 數(shù)據(jù)處理

無(wú)人機(jī)航測(cè)產(chǎn)生的大量照片數(shù)據(jù)，應(yīng)用建模軟件CC成圖。CC軟件具有集群功能，本項(xiàng)目采用7 臺(tái)專(zhuān)用圖形工作站，進(jìn)行模型生成看，數(shù)據(jù)成果為3MX格式。首先建立BLOCK文件，導(dǎo)入照片數(shù)據(jù)，進(jìn)行控制點(diǎn)的定位，然后進(jìn)入空三解算，生成空三數(shù)據(jù)文件，檢查空三質(zhì)量報(bào)告。合格后，進(jìn)行模型制作。成果為帶有真實(shí)準(zhǔn)確位置信息的實(shí)景模型。

建模過(guò)程中遇到幾個(gè)問(wèn)題需求解決，空三加密后分層，分層后無(wú)法建模，應(yīng)對(duì)空三設(shè)置進(jìn)行更改，若像控點(diǎn)是均勻分布的應(yīng)在相應(yīng)控制點(diǎn)上，則通過(guò)多刺幾張不同鏡頭的照片的方式進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)空三加密分層部位下無(wú)像控點(diǎn)，可使用軟件中設(shè)置連接點(diǎn)的功能，設(shè)置若干個(gè)連接點(diǎn)進(jìn)行糾正。

模型出現(xiàn)水面漏洞可通過(guò)重建約束功能實(shí)現(xiàn)。先測(cè)量出漏洞邊緣高程，在谷歌相應(yīng)位置繪制出相應(yīng)水域并輸入漏洞邊緣高程，建立修復(fù)文件，在之前生成的模型產(chǎn)品中提交更新。

CC 刺控制點(diǎn)

3MX格式實(shí)景模型

4 路線(xiàn)方案設(shè)計(jì)

路線(xiàn)方案設(shè)計(jì)，采用BIM技術(shù)，應(yīng)用本特利軟公路概念化設(shè)計(jì)軟件OpenRoadsConceptStation，首先在軟件中地圖上查找并選定到工程項(xiàng)目所在區(qū)域，選擇區(qū)域時(shí)，按夠用原則選用，不要選擇過(guò)大，同時(shí)選擇和實(shí)景模型相同的坐標(biāo)系統(tǒng)BEIJING54，打開(kāi)界面后，選擇軟件里面鏈接功能，注意鏈接文件的格式只有兩種，一種是3MX，另一種是3SM。

將3MX格式的實(shí)景模型鏈接進(jìn)入概念化設(shè)計(jì)軟件，電腦界面出現(xiàn)整個(gè)實(shí)景模型，前提條件是上述步驟正確，否則模型鏈接不進(jìn)來(lái)。

在實(shí)景模型上，選擇軟件道路選項(xiàng)，包括路面等級(jí)、交通量數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置。軟件中路面寬度及結(jié)構(gòu)為美國(guó)規(guī)范，所以需自建模板，模板參數(shù)按實(shí)際工程確立。

根據(jù)公路工程設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行選線(xiàn)、定線(xiàn)，此時(shí)，選擇新建項(xiàng)目的路面參數(shù)的模板，選線(xiàn)的同時(shí)，公路的BIM模型就直接出現(xiàn)在實(shí)景模型上，可是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整路面的曲線(xiàn)半徑、縱斷高程，完成路線(xiàn)的線(xiàn)形設(shè)計(jì)。

選擇軟件中的橋梁菜單，可以選定橋梁的模型結(jié)構(gòu)，可以選擇需要的基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)等形式，在路線(xiàn)設(shè)置橋梁位置，插入橋梁模型，擬定橋梁，橋梁模型的跨境可以實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)路線(xiàn)設(shè)計(jì)完成后，BIM模型與實(shí)景模型結(jié)合一體，可以用統(tǒng)計(jì)工程量功能，軟件將根據(jù)設(shè)定的結(jié)構(gòu)模板以及實(shí)景模型的地面高程，自動(dòng)計(jì)算公路工程的土方工程量、路面材料工程量、橋涵工程量。

采用實(shí)景模型+BIM概念化設(shè)計(jì)軟件，可以直觀(guān)、準(zhǔn)確的進(jìn)行路線(xiàn)的初步設(shè)計(jì)，同時(shí)可以做到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整路線(xiàn)，數(shù)小時(shí)內(nèi)，完成公路、橋梁、路燈等模型創(chuàng)建，最大限度地降低開(kāi)發(fā)成本。

路線(xiàn)選線(xiàn)、定線(xiàn)

5 動(dòng)畫(huà)輸出

通過(guò)概念化設(shè)計(jì)軟件可視化功能，將公路設(shè)計(jì)輸出動(dòng)畫(huà)，可加入車(chē)輛、交通信號(hào)、全局照明、季節(jié)變化等等視覺(jué)效果。

傳統(tǒng)公路工程選線(xiàn)定線(xiàn)及初步設(shè)計(jì)，是在二維圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行，不能直觀(guān)展現(xiàn)實(shí)景情況，有一定的局限性和模糊性。而實(shí)景建模+BIM技術(shù)的應(yīng)用，使公路初步設(shè)計(jì)在真實(shí)場(chǎng)景的三維條件下進(jìn)行，地理位置信息符合規(guī)范要求，節(jié)約成本、節(jié)約時(shí)間、真實(shí)直觀(guān)、工程量準(zhǔn)確、具有可視化等諸多優(yōu)勢(shì)，將給公路工程的傳統(tǒng)勘察設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大的變化。