基于傾斜攝影技術(shù)的地鐵車站場地建模研究

何印　鄭進(jìn)龍

摘? 要：文章以蘇州地鐵5號線車斜路站為實(shí)例，采用傾斜攝影技術(shù)創(chuàng)建了實(shí)景場地模型，直觀展示了車站與周邊場地的位置關(guān)系;模型單體化，利于要素的空間查詢和拆復(fù)建分析;與Skyline 3D GIS平臺相結(jié)合，創(chuàng)建交通疏解可視化模型，提高了方案匯報與評審效率。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);傾斜攝影;地鐵車站;場地模型

中圖分類號：U239.5? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0152-02

Abstract： Taking the Chexie Lu Station of Suzhou Rail Transit Line 5 as an example， this paper creates a real-scene site model by using oblique photography technology， which visually shows the position relationship between the station and the surrounding site， and the model is simplified， which is beneficial to the spatial query and demolition and reconstruction analysis of the elements. Combined with Skyline 3D GIS platform， a traffic evacuation visualization model is created， which improves the efficiency of scheme reporting and evaluation.

Keywords： BIM technology; tilt photography; subway station; site model

引言

近年來，隨著BIM技術(shù)的日漸成熟，國家政策的支持，其在城市軌道交通工程中的應(yīng)用進(jìn)入了快速發(fā)展期。BIM技術(shù)三維可視化用于分析、優(yōu)化工程設(shè)計方案具有巨大的優(yōu)勢，越來越被建設(shè)、設(shè)計、施工等各方重視。

城市軌道交通場地建模一般包括城市街道、建構(gòu)筑物、地下建構(gòu)筑物等要素，涉及數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是建模過程中的主要特點(diǎn)和難點(diǎn)。

傾斜攝影技術(shù)作為一種新型的創(chuàng)建實(shí)景場地模型的BIM設(shè)計手段，能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵車站與周邊實(shí)景環(huán)境實(shí)時的三維視角觀察、拆遷分析、方案優(yōu)化、環(huán)境評價，對提高車站方案設(shè)計效率、設(shè)計質(zhì)量具有重要的作用。

1 傾斜攝影技術(shù)簡介

傾斜攝影技術(shù)起源于攝影測量與遙感學(xué)科，是對傳統(tǒng)航空攝影的補(bǔ)充和突破。通過在同一飛行平臺搭載多臺傳感器，同時從不同角度拍攝地面，能夠同時采集地表物體頂面和側(cè)面高分辨率影像，進(jìn)而從中提取更完整的地物信息。利用現(xiàn)有具備集群并行處理能力的傾斜攝影處理軟件，實(shí)現(xiàn)快速建立城市實(shí)景三維模型，大大提高建模效率。傾斜攝影技術(shù)建模具備快速性、真實(shí)性、完整性的特點(diǎn)，影響各個應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)生著顛覆性的變化，成為城市軌道交通周邊場地實(shí)景建模的主流趨勢。

2 傾斜攝影技術(shù)場地建模

2.1 車斜路站概況

車斜路站為在建5號線與8號線T形節(jié)點(diǎn)換乘的車站。車站周邊規(guī)劃主要為商業(yè)用地及居住用地，東北側(cè)象限現(xiàn)狀為空地;西北側(cè)象限現(xiàn)狀為在建鄰里中心及金色尚城;東南側(cè)象限現(xiàn)狀為在建高揚(yáng)國際廣場;西南側(cè)象限現(xiàn)狀為荷花公園。

2.2 傾斜攝影場地建模

2.2.1 場地建模數(shù)據(jù)獲取

（1）沿著道路兩側(cè)均勻布設(shè)一定數(shù)量的控制點(diǎn)，控制測量成果包含蘇州地方坐標(biāo)系及WGS84坐標(biāo)系兩套成果。

（2）采用無人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)對目標(biāo)區(qū)進(jìn)行攝影成像，獲取作業(yè)區(qū)多視角傾斜航攝影像數(shù)據(jù)。航帶內(nèi)和航帶間影像重疊率應(yīng)滿足實(shí)景模型的建模要求，飛行高度須滿足空間分辨率優(yōu)于2cm影像數(shù)據(jù)的獲取，影像對整個作業(yè)區(qū)的覆蓋須完整。

（3）利用外業(yè)采集的傾斜影像數(shù)據(jù)、無人機(jī)POS（定位系統(tǒng)）數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)坐標(biāo)等進(jìn)行無人機(jī)航測內(nèi)業(yè)平差處理，解算每張原始影像的高精度外方位元素，作為后續(xù)建模的依據(jù)。

（4）利用內(nèi)業(yè)平差結(jié)果，創(chuàng)建實(shí)景模型數(shù)據(jù)。

（5）完成實(shí)景模型數(shù)據(jù)精度的驗(yàn)證與評估。

2.2.2 車斜路站場地建模

車斜路站利用傾斜影像在Smart3D軟件中自動化建模，無太多的人工干預(yù)，因此模型效果的好壞同軟件操作上沒有太大的關(guān)系，而與采集的航拍影像關(guān)系較大。影像分辨率高、重疊度大、清晰度高，拍攝光照條件好，建成的三維模型效果越好。

傾斜攝影建模步驟如下：

（1）新建工程

在Smart3D軟件中打開ContextCapture Center Master 模塊新建工程，設(shè)置好工程名稱及存儲路徑。

（2）導(dǎo)入數(shù)據(jù)

在軟件中導(dǎo)入預(yù)處理的航拍原始數(shù)據(jù)。進(jìn)入工程界面，選擇影像選項卡，添加影像按鈕，選擇需要影像，軟件會自動獲取和分組存儲的同一個物體的影像。影像組的影像可在預(yù)覽視圖中預(yù)覽和查看相關(guān)信息。

（3）刺點(diǎn)

刺點(diǎn)是指：在設(shè)有像控點(diǎn)的測區(qū)，將像控點(diǎn)與影像進(jìn)行人工關(guān)聯(lián)的操作。該操作主要在控制點(diǎn)選項卡的界面下完成。首先確定WGS-84大地坐標(biāo)系作為控制點(diǎn)的空間參考坐標(biāo)系。之后，添加控制點(diǎn)在相應(yīng)的列中輸入控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)。點(diǎn)擊像控點(diǎn)，影像選擇器將被打開，選擇連續(xù)的清晰的影像進(jìn)行刺點(diǎn)，刺點(diǎn)位置盡量選擇變形小、棱角分明的地方。

（4）自動空中三角測量加密

在主界面“概要”選項卡中，單擊“提交空中三”按鈕。然后運(yùn)行 ContextCapture Center Engine 外部計算引擎，執(zhí)行任務(wù)隊列中的空中三角測量任務(wù)，獲得相機(jī)與連接點(diǎn)的空三關(guān)系模型。

（5）三維重建

在保證空三精度滿足要求之后，提交模型重建任務(wù)，開始進(jìn)行模型重建。

3 車斜路站場地模型應(yīng)用

3.1 模型單體化

車斜路站周邊的小區(qū)住宅、施工工棚、商業(yè)建筑等均需要進(jìn)行單體化處理，便于分析車站與其空間關(guān)系和車站建成后周邊環(huán)境精細(xì)化處理，使模型與實(shí)際場地一致。而傾斜攝影全自動建模成果是一個連續(xù)的整體，不能進(jìn)行單獨(dú)的編輯和分析。

因此，車斜路站周邊環(huán)境實(shí)景模型采用基于點(diǎn)云的切割單體化實(shí)現(xiàn)。此方法可將城市地表的特征地物要素分離出來，并按照建筑、景觀等單獨(dú)實(shí)體進(jìn)行分層管理。

3.2 基于場地模型的交通疏解模擬

城市軌道交通施工地面交通導(dǎo)改是車站方案前期設(shè)計和施工準(zhǔn)備的重要內(nèi)容。本文利用傾斜攝影成果可量測的特性，將其導(dǎo)入到 Skyline 3D GIS平臺，并利于城市道路設(shè)計工具Urban Design按照車站分期施工區(qū)域及其交通疏解設(shè)計方案圖紙創(chuàng)建道路交通疏解模型，便于分析交通疏解方案與車站土建施工工期匹配性和交通疏解能力的適應(yīng)性，利于交管部門的可視匯報和評審。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)地鐵車站方案設(shè)計的要求，提出了基于傾斜攝影技術(shù)快速創(chuàng)建地鐵車站周邊場地實(shí)景模型的方法，解決了傾斜攝影模型單體化問題。利用場地實(shí)景模型與Skyline 3D GIS平臺結(jié)合，對施工范圍內(nèi)分期交通疏解方案進(jìn)行可視化模擬，提高了方案匯報及評審的效率。車斜路站的傾斜攝影技術(shù)BIM應(yīng)用實(shí)例，對其推廣應(yīng)用具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

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