在高速公路工程中的應(yīng)用

黃鐳

在高速公路工程建設(shè)中，利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)采集信息，通過Bentley系列的ContextCapture軟件處理，自動化建模，生成的實(shí)景模型具備可量測性，便于土石方量的計算；具有空間信息特征，便于優(yōu)化場地設(shè)計，合理進(jìn)行資源配置分析；融合BIM技術(shù)，能全方位展示工程結(jié)構(gòu)形象，直觀編輯與查詢，豐富了虛擬現(xiàn)實(shí)。

隨著科技發(fā)展及我國對智慧城市的推動，民用消費(fèi)級無人機(jī)市場的興起，產(chǎn)業(yè)鏈的成熟及成本曲線的大幅下降，無人機(jī)以其機(jī)動靈活及交互性強(qiáng)特點(diǎn)，快速進(jìn)入了工程建設(shè)領(lǐng)域。

BIM技術(shù)適應(yīng)信息化的發(fā)展、適應(yīng)產(chǎn)業(yè)升級及國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的要求，已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程的常用技術(shù)手段?；跓o人機(jī)的實(shí)景建模技術(shù)在高速公路工程中應(yīng)用，在解決實(shí)際生產(chǎn)難題中起到了積極的作用，提質(zhì)增效作用明顯。

三淅高速的灌河大橋工程，位于三門峽市盧氏縣，山區(qū)地形復(fù)雜，地形起伏大，平均落差為34m。面臨施工場地設(shè)計、道路運(yùn)輸困難、施工測設(shè)危險程度高及施工方案多變等難題。為規(guī)避常規(guī)施工測量的風(fēng)險、合理布局施工場地及空間關(guān)系的分析、形象化表達(dá)施工效果，開展了基于無人機(jī)的實(shí)景建模技術(shù)在山區(qū)公路工程中的應(yīng)用研究。

在土石方量計算的應(yīng)用

基于無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，通過Bentley系列的ContextCapture軟件處理，自動化建模，生成的實(shí)景模型，具有三維編輯、修改，測量體積、面積、長度（精確到厘米級別的數(shù)據(jù)），獲取測繪信息。對局部離散的土石方進(jìn)行傾斜攝影建模，在Acute3D Viewer軟件中進(jìn)行游覽，鼠標(biāo)點(diǎn)擊操縱視圖，選擇測量工具，讀取點(diǎn)坐標(biāo)、兩點(diǎn)之間距離、多段線包圍面積以及多段線平面上的填挖方體積。

通過外業(yè)設(shè)置的控制點(diǎn)，對傾斜攝影生成的模型進(jìn)行姿態(tài)糾正，模型精度控制在5cm，提取土石方量，與常見的數(shù)字化土石方量進(jìn)行對比。對比5種計算方法，選取各個計算結(jié)果求和，求得的平均值，進(jìn)行相對精度的驗(yàn)算對比，無人機(jī)傾斜攝影法獲取的計算結(jié)果滿足要求。

土石方量的計算原理和精度決定了各自適用的工程，表中的方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。無人機(jī)傾斜攝影法進(jìn)行的土石方量的計算，與常見的數(shù)字化土石方量的計算結(jié)果對比，更趨近于DTM法與方格網(wǎng)法的計算。相較于傳統(tǒng)的外業(yè)測量與內(nèi)業(yè)計算，節(jié)省了大量的外業(yè)工作量，節(jié)約成本。尤其對于大量離散的土石方量，可以在實(shí)景建模中一次性計算，避免冗余的工作，高效精確，具備實(shí)施性。

空間分析及場地設(shè)計

綠色施工要求日益提高，傳統(tǒng)的施工場地布置是在二維空間內(nèi)進(jìn)行規(guī)劃，對于三維的地貌和建（構(gòu)）筑物無法充分考量。以三淅高速工程為例，施工區(qū)域占用居民地、天然綠地、林地、耕地、河流、交通用地等多種地類，場地設(shè)計如何節(jié)約用地，合理利用土地資源。

借助于無人機(jī)高機(jī)動性的特點(diǎn)，多角度完成信息的采集，以數(shù)碼照片作為輸入數(shù)據(jù)源，加入各種可選的額外輔助數(shù)據(jù)，無需人工干預(yù)。采用ContextCapture軟件，短時間內(nèi)生成高分辨率且?guī)в姓鎸?shí)紋理的三角網(wǎng)格模型，能準(zhǔn)確、精細(xì)地復(fù)原出建模場景的真實(shí)色澤、幾何形態(tài)及細(xì)節(jié)構(gòu)成，呈現(xiàn)原始地形地貌的空間資料。

實(shí)景模型中物體均與實(shí)際一致，設(shè)計現(xiàn)場時能進(jìn)行模擬多個方案比對，在具有GIS特性的三維空間，完整解決土地資源的分配與統(tǒng)計，最優(yōu)解決。

融合BIM技術(shù)應(yīng)用

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)生成的三維實(shí)景模型，可切換成點(diǎn)云數(shù)據(jù)、三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)，進(jìn)入到Bentley Descartes軟件進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，可直接導(dǎo)入到BIM軟件中做實(shí)體建模、出圖等工作。可以實(shí)現(xiàn)對模型的分析、碰撞檢查、虛擬建造、模擬移動路徑等諸多應(yīng)用功能。以楊家?guī)X大橋工程的實(shí)景模型融合BIM模型為例，形成工程的整體形象。

基于無人機(jī)的實(shí)景建模技術(shù)在高速公路工程的應(yīng)用，通過無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的實(shí)景建模，依托Bentley系列的軟件，提取相關(guān)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步融合BIM技術(shù)，整合三維信息模型，為高速公路工程建設(shè)提供了一種新的智能化方式。節(jié)控資源，保障綠水青山，輔助工程項(xiàng)目建設(shè)全生命周期更為經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)工程建設(shè)的生產(chǎn)效率。