三維項目建設(shè)進(jìn)度管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

周智勇

(重慶市勘測院，重慶 400020)

三維項目建設(shè)進(jìn)度管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

周智勇?

(重慶市勘測院，重慶 400020)

隨著無人機航攝技術(shù)的推廣，快速獲取目標(biāo)區(qū)域的高分辨率影像成為現(xiàn)實。結(jié)合日益成熟的三維仿真技術(shù)，建立項目建設(shè)三維進(jìn)度管理系統(tǒng)，為重大工程項目管理提供精準(zhǔn)和可視化的平臺。本文結(jié)合重慶國際博覽中心三維管理系統(tǒng)的建設(shè)，對系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容、系統(tǒng)設(shè)計及建設(shè)要點等進(jìn)行了闡述。

無人機航攝；三維仿真；三維進(jìn)度管理系統(tǒng)

1 引 言

近年來，隨著計算機技術(shù)、低空數(shù)字航空攝影技術(shù)、攝影測量技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、三維仿真技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的飛速發(fā)展，使得通過快速獲取地表信息，并進(jìn)行三維地表重現(xiàn)成為可能。本文在三維仿真建?；A(chǔ)上，提出了用低空無人機數(shù)字航攝影像作為三維地形可視化中地形表面紋理圖以提高真實感的想法，并且定期航飛進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，達(dá)到項目建設(shè)進(jìn)度管理的要求。以三維地形數(shù)據(jù)和低空航攝影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的可視化地形三維，疊加建筑規(guī)劃三維模型可以產(chǎn)生更逼真的三維視景。

目前國內(nèi)項目建設(shè)進(jìn)度管理存在著信息化管理水平不高、大量圖紙和文檔資料不便于保存和管理等缺點。而三維進(jìn)度管理系統(tǒng)首先根據(jù)建設(shè)進(jìn)度計劃進(jìn)行三維模擬，對建設(shè)的全過程進(jìn)行規(guī)劃效果與現(xiàn)狀情況的對照、分析，及時發(fā)現(xiàn)實施中的偏差，采取有效措施，調(diào)整工程建設(shè)施工進(jìn)度計劃，排除干擾，保證工期目標(biāo)實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)

重大工程項目建設(shè)管理是為了實現(xiàn)項目的目標(biāo)，對項目的工作內(nèi)容進(jìn)行控制的管理過程。它包括范圍的界定，范圍的規(guī)劃，范圍的調(diào)整等。項目建設(shè)三維管理系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)為:

(1)具有強大的三維展示功能；

(2)設(shè)計進(jìn)度與現(xiàn)狀對比功能；

(3)對建設(shè)進(jìn)展的精確模擬；

(4)提高項目建設(shè)管理效率和質(zhì)量。

3 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

項目建設(shè)三維管理系統(tǒng)主要建設(shè)內(nèi)容包含:

(1)數(shù)據(jù)獲取與整理

規(guī)劃資料獲取與整理:項目方案資料的收集，包括項目總平面圖、立面圖、效果圖等。獲取資料后進(jìn)行分析、整理，保證資料的一致性。

現(xiàn)狀數(shù)據(jù)獲取與整理:現(xiàn)狀數(shù)據(jù)主要依靠無人機進(jìn)行航攝獲取。首先依據(jù)項目范圍收集已有地形圖，經(jīng)過分析，確定航向、航高、重疊度等，進(jìn)行無人機航攝。獲取航攝相片后進(jìn)行沖洗、外業(yè)測量像控點、成果解算、內(nèi)業(yè)空三加密、采集特征點線面等。

(2)三維模型制作

規(guī)劃方案依據(jù)收集到的資料，在專業(yè)三維建模軟件如3ds Max里面進(jìn)行建模。得到規(guī)劃方案的建筑模型。

現(xiàn)狀模型依據(jù)采集的特征點線面等三維矢量數(shù)據(jù)生成數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖，制作帶影像貼圖的三維地形模型。

(3)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

設(shè)計友好的用戶界面、提供實用的量算功能、實現(xiàn)現(xiàn)狀與設(shè)計進(jìn)度的對比功能、并提供基本的導(dǎo)入導(dǎo)出圖片、視頻等功能，同時開發(fā)自動按進(jìn)度播放或人工進(jìn)行演示進(jìn)展計劃等功能。

(4)系統(tǒng)集成

將制作的規(guī)劃方案模型和地形三維模型數(shù)據(jù)集成到帶有豐富三維功能的系統(tǒng)中，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速調(diào)入與顯示。

(5)數(shù)據(jù)更新與維護(hù)

項目進(jìn)度隨著時間的推移而變化，根據(jù)甲方要求，制定合理的三維地形數(shù)據(jù)的更新周期，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性。依據(jù)更新周期進(jìn)行無人機航攝，提供實時的三維地形數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對進(jìn)度的全方位掌控。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 區(qū)域概述

重慶國際博覽中心總投資約 74億元，占地1.3 km2，總建筑面積60萬m2，建筑面積為西部第一，全國第二，于2010年7月開工，將于2012年10月開館。項目設(shè)計管理難度大、屋面造型特殊、項目超限、專業(yè)論證量大、地形地貌復(fù)雜，而整個工程工期僅25個月，將再一次刷新建設(shè)的重慶速度。

4.2 數(shù)據(jù)組織

(1)精細(xì)模型制作

依據(jù)業(yè)主提供的建筑平面圖、立面圖及效果圖等規(guī)劃資料，按地形模型、建筑模型、交通路網(wǎng)模型、植被模型、附屬設(shè)施模型、其他模型、紋理貼圖等類別進(jìn)行制作，并按照項目建設(shè)進(jìn)度計劃進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，滿足后期系統(tǒng)分塊調(diào)用數(shù)據(jù)要求。

(2)地形模型

以無人機航攝影像為基礎(chǔ)，進(jìn)行外業(yè)控制測量，內(nèi)業(yè)空三加密，采集特征點線面等，生成數(shù)字高程模型，結(jié)合空三加密成果制作數(shù)字正射影像圖。利用采集的特征點線面數(shù)據(jù)生成地形三角格網(wǎng)，同時套合數(shù)字正射影像圖，得到測區(qū)的地形模型。

4.3 系統(tǒng)主要功能設(shè)計

(1)三維瀏覽

系統(tǒng)提供靈活的視點控制方式，如平移、旋轉(zhuǎn)、視點切換等。實現(xiàn)全屏顯示計劃、全屏顯示實際或同時顯示計劃和實際等。如圖1為全屏顯示2011年2月的計劃進(jìn)度。

圖1 2011年2月施工計劃進(jìn)度

(2)視頻播放

系統(tǒng)支持播放視頻文件。導(dǎo)入事先錄制好的宣傳視頻，通過定制的播放鍵在不退出系統(tǒng)的情況下進(jìn)行播放。效果如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)支持播放視頻文件

(3)規(guī)劃與現(xiàn)狀對比

以分屏顯示的方式來進(jìn)行對比。同一時期的三維地形與進(jìn)度計劃進(jìn)行對比，全面地分析與評價進(jìn)度計劃的執(zhí)行到位情況。以左屏幕顯示計劃進(jìn)度，右屏幕顯示現(xiàn)狀情況。并支持獨立更新進(jìn)度，直觀而又準(zhǔn)確描述進(jìn)度計劃執(zhí)行情況。對比效果如圖3所示。

圖3 左為2011年8月施工進(jìn)度計劃，右為2011年8月份的實際進(jìn)度情況

(4)空間量算

實現(xiàn)常規(guī)的測量分析，如測量空間點、測量空間距離、測量水平距離、測量垂直距離、測量面積等。

(5)系統(tǒng)輸出

系統(tǒng)提供靈活的數(shù)據(jù)處理方式，如導(dǎo)入導(dǎo)出場景數(shù)據(jù)、錄制影片、效果圖輸出等功能。

4.4 系統(tǒng)應(yīng)用

以重慶國際博覽中心項目建設(shè)工程為例，項目單位要求按月度將進(jìn)度計劃體現(xiàn)在三維進(jìn)度管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)對進(jìn)度實施的精細(xì)化管理。同時要求以2個月為周期，對建設(shè)區(qū)域影像進(jìn)行更新，實現(xiàn)對工程進(jìn)度的全面掌握，及時調(diào)整施工計劃。圖4為施工前地塊地形與2011年7月施工現(xiàn)狀對比。圖5為2011年7月施工計劃與現(xiàn)狀的對比。圖6為規(guī)劃建成后的效果與2011年7月現(xiàn)狀進(jìn)行對比。

圖4 左屏為施工前地塊地形，右屏為2011年7月時的施工狀況

圖5 為2011年7月施工計劃與現(xiàn)狀的對比

圖6 規(guī)劃建成后的效果與2011年7月現(xiàn)狀進(jìn)行對比

5 建設(shè)要點

為了實現(xiàn)一體化應(yīng)用集成的目標(biāo)，及達(dá)到現(xiàn)狀與實際的對比功能，重點開展和實現(xiàn)了以下關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用:

(1)建筑規(guī)劃模型和地形模型的有機結(jié)合。隨著時間的推移，建筑模型在不斷的生長，地形也隨著時間的推移而發(fā)生著變化，將兩者完美的結(jié)合是在建模過程中必須處理好的問題。

(2)地形模型的更新需以無人機航攝為保證。無人機航攝可以快速獲取目標(biāo)區(qū)域的高分辨率影像，進(jìn)而快速生成數(shù)字高程模型和數(shù)字正射影像圖，滿足地形模型的更新速度和質(zhì)量要求。

6 結(jié) 語

系統(tǒng)建成后，通過采用三維仿真可視化的形式，極大地方便了項目進(jìn)度數(shù)據(jù)的管理、查詢與分析，用戶可以方便地對項目建設(shè)過程中甲方施工進(jìn)度進(jìn)行準(zhǔn)確分析與對照，免去了到現(xiàn)場才能檢查施工進(jìn)度的缺陷，能全面仔細(xì)地分析施工進(jìn)度情況，并依據(jù)實際施工進(jìn)展及時調(diào)整項目建設(shè)計劃，保證重大工程項目建設(shè)在工期內(nèi)按時完成。

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The Design and Implementation of Three－dimensional Project Construction Schedule Management System

Zhou Zhiyong
(Chongqing Survey Institute，Chongqing 400020，China)

Obtaining high resolution images has been came true with the popularization of aerial photography by UAV.Constructing the three dimensional project progress management system to provide a convenient and visual platform based on the three dimensional simulation technology.This paper interprets the content and key point of the system construction and system design combined with the construction of the three dimensional management system for Chongqing International Expo Center.

aerial photography by UAV；three dimensional simulation；three dimensional project progress management system

2012—03—05

周智勇(1979—)，男，工程師，主要從事攝影測量與地理信息系統(tǒng)的生產(chǎn)與管理工作。

“十二五”國家科技支撐計劃重點項目“高性能航空遙感數(shù)據(jù)自動處理與加工軟件研制”(2011BAH12B07－04)。

1672－8262(2012)02－8－03

P208.2

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