VR 和傾斜攝影技術(shù)在市政工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

邵廉琦

（深圳市合創(chuàng)建設(shè)工程顧問有限公司， 廣東 深圳 518033）

0 引 言

廣東省深圳市 2020 年重點(diǎn)投資基礎(chǔ)設(shè)施、民生服務(wù)、生態(tài)文明建設(shè)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新配套四大領(lǐng)域，市區(qū)政府投資總規(guī)模約 1 769 億元。針對(duì)城市快速發(fā)展、日益增長(zhǎng)的交通出行需求，深圳市政府著力組織開展道路設(shè)施品質(zhì)提升、交通綜合治理行動(dòng)，進(jìn)一步提升交通出行效率，增強(qiáng)城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力。此前的深圳市委六屆十次全會(huì)提出：將“著力提升城市現(xiàn)代化功能，努力走出超大型城市管理治理新路”作為“走在最前列”著力要做好的九項(xiàng)重點(diǎn)工作之一。其中，更加明確提出：謀劃高快速路網(wǎng)優(yōu)化及地下快速路布局，提升城市管理水平，開展道路設(shè)施品質(zhì)提升行動(dòng)。由此可見，市政工程是深圳市非常重視的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目之一，其中的道路設(shè)施品質(zhì)提升更是其發(fā)展的重點(diǎn)。道路設(shè)施品質(zhì)提升工程與一般的市政工程相比，具有景觀占比大、材料驗(yàn)收繁、涉及專業(yè)多、品質(zhì)要求嚴(yán)、施工場(chǎng)地?cái)D和社會(huì)關(guān)注度高等特點(diǎn)，這些基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)項(xiàng)目管理的要求非常高，若采用傳統(tǒng)的管理手段，很可能會(huì)存在以下問題。

（1）道路施工安全隱患。為了盡量減少工程建設(shè)過程對(duì)城市居民日常生活的干擾，市政府對(duì)施工進(jìn)度的要求非常嚴(yán)格。為了達(dá)到工期要求和減少交通疏解的壓力，很多時(shí)候施工作業(yè)面需要邊施工邊開放人行通道。這將不可避免地產(chǎn)生一些安全隱患，如道路孔口、材料堆放等。

（2）進(jìn)度和資金管控難度大。由于涉及眾多專業(yè)，如何充分分析和論證進(jìn)度計(jì)劃是關(guān)鍵；同時(shí)還應(yīng)對(duì)形象進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，若發(fā)現(xiàn)進(jìn)度落后，須及時(shí)給出具體的管理建議。

（3）品質(zhì)提升效果把控難度大。品質(zhì)提升的效果主要體現(xiàn)在材料、施工工藝、成品保護(hù) 3 個(gè)方面。

為此，筆者結(jié)合深圳市合創(chuàng)建設(shè)工程顧問有限公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）近期作為全過程工程咨詢服務(wù)方參與的深圳“軌道 10 號(hào)線沿線五和大道等周邊道路品質(zhì)提升”項(xiàng)目，探討和研究如何采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和傾斜攝影技術(shù)，在市政工程項(xiàng)目管理中更好地把控設(shè)計(jì)效果，掌握現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度，消除安全隱患。同時(shí)，為進(jìn)一步落實(shí)發(fā)展改革委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的《關(guān)于推進(jìn)全過程工程咨詢服務(wù)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，進(jìn)行了一些有益的探索，供相關(guān)人員參考。

1 VR 和傾斜攝影技術(shù)的解讀

1.1 VR 技術(shù)

VR，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，使用戶沉浸到該環(huán)境中。在市政工程的道路品質(zhì)提升項(xiàng)目中，可以利用該技術(shù)提前進(jìn)行道路設(shè)計(jì)方案的比選。大致思路如下：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)道路進(jìn)行三維數(shù)字建模；

（2）依照設(shè)計(jì)推薦選取的材料進(jìn)行貼圖制作；

（3）將貼圖附于模型表面，導(dǎo)入 VR 引擎進(jìn)行渲染；

（4）導(dǎo)出 VR 文件，戴上 VR 眼鏡進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)。

1.2 傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是國(guó)際攝影測(cè)量領(lǐng)域近十幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)。該技術(shù)通過無人機(jī)從 5 個(gè)不同的視角（ 1個(gè)垂直、4 個(gè)傾斜）同步采集影像，獲取到豐富的建筑物頂面和側(cè)面的高分辨率紋理。相對(duì)于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個(gè)角度觀察地面物體，更加真實(shí)地反映地面物體的實(shí)際情況，極大地彌補(bǔ)了基于正射影像應(yīng)用的不足。例如，在觀看無人機(jī)拍攝的視頻時(shí)，以往只能看到建筑物的其中一個(gè)面，不能查看建筑物背后的具體情況，但是應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)并結(jié)合相應(yīng)的配套軟件，不僅能夠直接查看建筑物四周的情況，還能直接基于成果影像進(jìn)行包括高度、長(zhǎng)度、面積、角度和坡度等在內(nèi)的量測(cè)。該技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)廣泛被應(yīng)用于應(yīng)急指揮、國(guó)土安全、城市管理、房產(chǎn)稅收等領(lǐng)域。

在市政工程的道路品質(zhì)提升項(xiàng)目中，可以應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，如 2 周或 1 個(gè)月飛行 1 次。這樣不僅能夠更直觀地展現(xiàn)出前后進(jìn)度的差異，還能較為清晰地統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際完成的工程量，將其作為日后審核的依據(jù)。

2 VR 和傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 VR 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）輔助決策者進(jìn)行方案選取。在深圳“軌道 10 號(hào)線沿線五和大道等周邊道路品質(zhì)提升”項(xiàng)目中，原計(jì)劃需要將一段道路分為 2 個(gè)部分進(jìn)行不同材質(zhì)的比選，會(huì)導(dǎo)致對(duì)道路整體效果的把握有所欠缺，而利用 VR 技術(shù)能夠以更低的成本實(shí)現(xiàn)整體道路的效果展示。

（2）項(xiàng)目前期可快速搭建 VR 場(chǎng)景。相比于實(shí)際樣板段施工，搭建 VR 場(chǎng)景所需的時(shí)間更短，并且能夠同時(shí)生成不同的配色方案。

2.2 傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）數(shù)據(jù)量小易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。相比于 BIM 模型+GIS應(yīng)用龐大的三維數(shù)據(jù)，應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)獲取的影像，不僅數(shù)據(jù)量小得多，而且其數(shù)據(jù)格式可滿足網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)布的要求，及時(shí)實(shí)現(xiàn)共享應(yīng)用。

（2）傳統(tǒng)三維建模通常使用 Revit、Bentley、3ds Max 等建模軟件，基于影像數(shù)據(jù)、CAD 平面圖或者拍攝圖片估算建筑物輪廓與高度等信息進(jìn)行人工建模。這種采用傳統(tǒng)方式得出的模型數(shù)據(jù)精度較低、紋理與實(shí)際效果偏差較大，并且生產(chǎn)過程需要大量的人工參與，數(shù)據(jù)采集的周期較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)的時(shí)效性較低，因而無法真正滿足用戶的需要。

（3）傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠有效提升模型的生產(chǎn)效率。采用人工建模方式 1 個(gè)月才能完成的一個(gè) 3 km 市政道路的建模工作，通過傾斜攝影建模方式只需 1 d～2 d 即可完成，大大降低了三維模型數(shù)據(jù)采集的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和時(shí)間代價(jià)。

3 VR 和傾斜攝影技術(shù)的項(xiàng)目應(yīng)用案例

3.1 VR 技術(shù)的應(yīng)用案例

公司作為深圳“軌道 10 號(hào)線沿線五和大道等周邊道路品質(zhì)提升”項(xiàng)目的全過程工程咨詢服務(wù)方，服務(wù)內(nèi)容包括了設(shè)計(jì)管理，負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量、進(jìn)度以及對(duì)工程造價(jià)的影響進(jìn)行管理。該項(xiàng)目的原道路鋪裝設(shè)計(jì)方案選用的是芝麻灰與芝麻黑色系的花崗巖，但后期設(shè)計(jì)院提出改善傳統(tǒng)灰色基礎(chǔ)設(shè)施以提升品質(zhì)，決定參考借鑒深圳市福田區(qū)紅荔路的道路鋪裝方案，將黃銹石作為備選方案。據(jù)此提出在樣板段中分別鋪設(shè)長(zhǎng)度為 20 m 的雙色石材，以此檢驗(yàn)效果作為最終選定石材的依據(jù)。

對(duì)于樣板段的顏色對(duì)比方案，公司從保證工期、節(jié)省材料、效果展示等角度進(jìn)行綜合考慮，創(chuàng)新性地提出了應(yīng)用VR 技術(shù)快速搭建虛擬場(chǎng)景，并且導(dǎo)出多個(gè)配色方案供業(yè)主進(jìn)行方案比選。公司選取了樣板段的一部分展開道路建模工作，并且根據(jù)設(shè)計(jì)院現(xiàn)場(chǎng)選定的石材樣品進(jìn)行顏色和表面紋理的采集，花費(fèi)近一周的時(shí)間搭建了包括中央隔離帶、渠化島、人行道、島頭設(shè)計(jì)、德式欄桿、公交站臺(tái)、路燈、景觀綠化等在內(nèi)的 VR 場(chǎng)景，讓業(yè)主能夠更加直觀地體驗(yàn)完整的配色方案，而不是分割、孤立的單一構(gòu)件。

VR 技術(shù)虛擬場(chǎng)景的搭建，對(duì)業(yè)主認(rèn)定設(shè)計(jì)方案及選材，加快決策進(jìn)度發(fā)揮了重要的輔助作用。在樣板段工程開始施工前，通過虛擬場(chǎng)景對(duì)選用哪種石材進(jìn)行論證分析，最終確定選用黃銹石，一次性通過了設(shè)計(jì)方案，避免了在樣板段反復(fù)施工而造成的成本增加，同時(shí)也極大地節(jié)約了時(shí)間，確保了工程能夠按期推進(jìn)。

3.2 傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用案例

為了更多、更快地發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患、交通疏解不規(guī)范、進(jìn)度嚴(yán)重落后等問題，公司定期對(duì)施工范圍進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影，獲取現(xiàn)場(chǎng)影像資料，再由配套軟件生成傾斜攝影三維數(shù)據(jù)模型（以下簡(jiǎn)稱“傾斜攝影模型”），不僅能全面查看現(xiàn)場(chǎng)是否存在材料堆放不合理、交通疏解沒到位、安全防護(hù)有紕漏等問題，還能從傾斜攝影模型中直接量取長(zhǎng)度、高度、面積、體積等數(shù)據(jù)，以此檢驗(yàn)施工進(jìn)度是否按計(jì)劃進(jìn)行、是否存在嚴(yán)重滯后的情況。無人機(jī)的硬件和軟件配置及其每期的飛行計(jì)劃和所需時(shí)間，如表 1 所示。

表 1 無人機(jī)的配置和飛行參數(shù)

通過無人機(jī)傾斜攝影發(fā)現(xiàn)，道路左幅未及時(shí)規(guī)劃臨時(shí)人行道，現(xiàn)場(chǎng)材料堆放雜亂，護(hù)欄維護(hù)不到位，容易造成絆倒行人等的安全事故，必須及時(shí)加以整改。

在傾斜攝影模型中，統(tǒng)計(jì)未完成的道路鋪裝面積和場(chǎng)邊堆放的材料數(shù)量，估算完成該段工程所需的工人數(shù)量。與監(jiān)理上報(bào)的施工人數(shù)進(jìn)行比對(duì)，參照原有的施工計(jì)劃，若出現(xiàn)人數(shù)明顯不足或者材料未到位，可能會(huì)造成進(jìn)度滯后，應(yīng)及時(shí)催促施工單位加派人手或加快材料進(jìn)場(chǎng)。

4 結(jié) 語

本文主要研究了 VR 和傾斜攝影技術(shù)在市政工程全過程工程咨詢管理中的應(yīng)用方案。實(shí)踐證明，VR 和傾斜攝影技術(shù)相互配合，能為實(shí)現(xiàn)工程精細(xì)化管理提供技術(shù)支持，在提高工程管理與控制的效率和水平、節(jié)約冗余成本、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面起到了重要的輔助作用。其實(shí)，近幾年 VR和無人機(jī)等新技術(shù)應(yīng)用還處于起步階段，根據(jù)筆者在建設(shè)工程全過程工程咨詢與管理方面的工作體會(huì)，VR 和傾斜攝影技術(shù)在輔助市政工程項(xiàng)目管理方面，如建設(shè)單位的方案決策、工程管理的過程控制、舊改項(xiàng)目的歷史留存、爭(zhēng)議處理的數(shù)據(jù)證據(jù)等，提供了新的管理手段。

（1）建設(shè)單位的方案決策。用 VR 技術(shù)進(jìn)行景觀效果的展示，相比于傳統(tǒng)的效果圖，可以使設(shè)計(jì)更加直觀、表現(xiàn)更加真實(shí)，能達(dá)到身臨其境的效果。VR 技術(shù)的應(yīng)用可提高建設(shè)單位對(duì)方案整體的理解程度，達(dá)到縮短最終決策所需時(shí)間的目的。

（2）工程管理的過程控制。監(jiān)理企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步創(chuàng)新服務(wù)模式，依托無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，構(gòu)建覆蓋安全管理、進(jìn)度控制、質(zhì)量管理、文明施工和綠色施工等全方位綜合評(píng)價(jià)體系，為建設(shè)單位提供專業(yè)監(jiān)督檢查服務(wù)，讓建設(shè)單位清晰地掌握在建工程項(xiàng)目的總體狀態(tài)，輔助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人掌控全局。

（3）舊改項(xiàng)目的歷史留存。截至 2020 年 8 月，深圳市拆除重建類城市更新計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目共 859 個(gè)（拆除范圍約 66 km2），已批專項(xiàng)規(guī)劃項(xiàng)目 498 個(gè)，實(shí)施主體確認(rèn)公示 400 個(gè)（實(shí)施土地面積超過 22 km2）。由此可見其規(guī)模浩大。舊改項(xiàng)目一定會(huì)遇到拆遷補(bǔ)償?shù)膯栴}，通過無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)建模，不僅可以在最短時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)拆遷量，還能作為數(shù)據(jù)文件留底，以備后用。

（4）爭(zhēng)議處理的數(shù)據(jù)證據(jù)。有些項(xiàng)目由于受到工期的壓力，為趕時(shí)間而直接使用多年前的地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行前期現(xiàn)場(chǎng)勘察。但是隨著時(shí)間的推移，很多地形地貌都會(huì)發(fā)生改變，如現(xiàn)場(chǎng)土方開挖前地面的標(biāo)高。如果項(xiàng)目前期未能測(cè)量清楚，施工過程中就極易發(fā)生爭(zhēng)議。借助無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，在場(chǎng)地清表后對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行全面測(cè)繪，獲得的現(xiàn)場(chǎng)地形數(shù)據(jù)能夠作為后期爭(zhēng)議的有效依據(jù)。