傾斜攝影測(cè)量與BIM在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用分析

楊文娟

摘 要 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，促進(jìn)城市化進(jìn)程的加快。三維模型作為建設(shè)智慧城市的重要數(shù)據(jù)類(lèi)型，隨著建模技術(shù)的快速發(fā)展，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)、BIM作為現(xiàn)有的三維模型建立的手段，致力于智慧城市的發(fā)展。本文就傾斜攝影測(cè)量與BIM在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞 智慧城市;三維模型;BIM;傾斜攝影測(cè)量

1傾斜攝影技術(shù)在智慧城市方面的應(yīng)用

1.1 利用傾斜攝影技術(shù)快速構(gòu)建城市三維模型

①數(shù)字線劃圖。城市的數(shù)字線劃圖主要是房屋外框信息和高程信息，以及屋頂?shù)氖噶啃畔?。利用這些房屋外框和屋頂矢量坐標(biāo)信息可以快速生成白模，為開(kāi)展規(guī)劃設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。城市測(cè)繪區(qū)劃分指的是將相同區(qū)域的模型劃分成一個(gè)測(cè)區(qū)，然后進(jìn)行統(tǒng)一的模型編號(hào)，這是為了方便后期的項(xiàng)目管理以及相似紋理的分享。地物傾斜影像指的是利用專(zhuān)門(mén)的傾斜相機(jī)所攝像得到的地物影像，可以將同一個(gè)地物的影像保存在一個(gè)文件夾中。②建筑模型細(xì)部分析。建筑模型細(xì)部分析是在傾斜影像和數(shù)字線劃圖的基礎(chǔ)上，對(duì)地面建筑物進(jìn)行相關(guān)信息，如高度、長(zhǎng)度、面積以及坐標(biāo)等自動(dòng)化獲取，然后快速建立白模，此時(shí)的白模有初步的建筑物外框和高程信息。之后，相關(guān)技術(shù)人員再對(duì)傾斜影像的細(xì)節(jié)部位，也就是建筑模型的細(xì)部進(jìn)行分析，從而可形成包括建筑陽(yáng)臺(tái)、屋頂、觀景臺(tái)以及門(mén)斗、窗戶(hù)等在內(nèi)的建筑物細(xì)節(jié)部位信息，最終可形成精細(xì)白模。③模型紋理制作。模型紋理制作工序是在利用圖像處理軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合傾斜影像技術(shù)對(duì)建筑物的細(xì)部進(jìn)行紋理劃分，一般只需制作有代表性、典型的建筑物紋理。比如可以在地面建筑物傾斜影像上找到建筑物的某一個(gè)細(xì)節(jié)紋理，然后采取紋理變換和消失點(diǎn)處理等方式來(lái)制作建筑物較為精確的紋理。④模型貼圖。模型貼圖指的是利用三維處理軟件的貼圖功能，結(jié)合腳本語(yǔ)言，將所形成的模型紋理根據(jù)相應(yīng)的編號(hào)快速貼到建筑物上。在傾斜攝影測(cè)量技術(shù)中，由于航空攝影有大規(guī)模成圖特點(diǎn)，傾斜影像可以批量快速地貼紋理，模型貼圖效率和質(zhì)量較高[1]。

1.2 規(guī)劃編制中的應(yīng)用

數(shù)字化地形圖作為規(guī)劃編制中的重要地理信息之一，能夠?yàn)橐?guī)劃設(shè)計(jì)部門(mén)提供較為科學(xué)的地理信息產(chǎn)品，將GIS數(shù)據(jù)與傾斜攝影進(jìn)行結(jié)合，能夠不斷提高數(shù)字化地形圖的準(zhǔn)確率，使建模具有高效的特點(diǎn)。如今，越來(lái)越多的施工企業(yè)在運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航拍的過(guò)程中，能夠獲取傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)，但是該方式存在一定的劣勢(shì)，例如，比例尺受到限制，在這樣的情況下，施工企業(yè)需要將影像外方位元素引入其中運(yùn)用，能夠使得地形圖數(shù)據(jù)精度更高，技術(shù)人員通過(guò)在試驗(yàn)區(qū)域中作業(yè)，能夠采集幾個(gè)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，能夠檢測(cè)出斜攝影測(cè)量的實(shí)際參數(shù)，從而使地形圖的規(guī)劃更具有科學(xué)性。

2BIM技術(shù)

BIM（建筑信息模型）是利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的過(guò)程，也就是說(shuō)，BIM是以模型為載體，承載建筑物整個(gè)生命周期內(nèi)的所有信息。應(yīng)用于BIM建模的軟件眾多，不同軟件的格式不盡相同，在智慧城市的建立過(guò)程中，格式的不同勢(shì)必帶來(lái)模型轉(zhuǎn)換的困難。IFC（數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)）作為國(guó)際建筑行業(yè)中的工程數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，為智慧城市的建立解決了三維模型格式轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。IFC整體由四個(gè)層次構(gòu)建，從下到上分別是：信息資源層、信息框架層、信息共享層和領(lǐng)域?qū)印Ｃ總€(gè)層次都包含一些信息描述模塊，并且遵守一個(gè)原則：每個(gè)層次只能引用同層次和下層的信息資源，而不能引用上層資源。這樣上層資源變動(dòng)時(shí)，下層資源不受影響，保證信息描述的穩(wěn)定[2]。

3BIM技術(shù)與智慧城市建設(shè)

3.1 BIM與智能建筑

就目前而言，智慧城市的建筑設(shè)施建設(shè)以智能建筑為主，智慧城市離不開(kāi)智能建筑。BIM技術(shù)可以成為智能建筑的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與運(yùn)作平臺(tái)。首先，綠色建筑是智慧城市建筑的建筑基本標(biāo)準(zhǔn)，BIM依靠其自身的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以為綠色建筑的設(shè)計(jì)提供便利，有利于建筑建設(shè)中的材料控制與建筑質(zhì)量的掌控;其次，BIM技術(shù)對(duì)模型中的每一個(gè)構(gòu)建都有特定識(shí)別能力，這樣就可以依托BIM技術(shù)在建筑使用期間對(duì)建筑每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行信息化管理，通過(guò)對(duì)構(gòu)件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息管控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑可能存在的問(wèn)題，并立刻做出調(diào)整，達(dá)到建筑智能化。

3.2 BIM技術(shù)與智能市政

以下基于市政設(shè)施進(jìn)行闡述。①BIM在市政綜合管線中的應(yīng)用。常見(jiàn)的市政管線有給水、排水、燃?xì)?、熱力、通信、照明、電力等。傳統(tǒng)的綜合管線方式是施工前將各專(zhuān)業(yè)平面圖紙匯總，并由管線綜合專(zhuān)業(yè)對(duì)各專(zhuān)業(yè)管線進(jìn)行總體規(guī)劃后施工，此種方法弊端在施工過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)，會(huì)閱讀多張甚至多專(zhuān)業(yè)圖紙才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，反映到空間上的結(jié)果是管線碰撞等，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致多個(gè)設(shè)計(jì)變更，而且實(shí)際施工中各分包商通常協(xié)商協(xié)同效果較差，造成材料、空間浪費(fèi)，嚴(yán)重的會(huì)造成道路的二次開(kāi)挖，并影響施工質(zhì)量延誤工期。BIM的可視化與安裝模擬，能預(yù)先對(duì)管線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)優(yōu)化、對(duì)管線進(jìn)行碰撞檢測(cè)，將調(diào)整碰撞點(diǎn)后引起的一系列其他變化直觀地反映出來(lái)，而且不會(huì)造成調(diào)整的遺漏，盡可能多的減少施工中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，最大限度地減少設(shè)計(jì)變更，降低成本。并為后續(xù)的運(yùn)維管理提供了便利。②BIM技術(shù)與智慧交通。當(dāng)前的交通設(shè)施信息化程度較低，傳統(tǒng)的平面圖紙以及人工數(shù)據(jù)采集辦法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且偏差較大，并且由于地域位置等因素，變更成本和維護(hù)成本相當(dāng)高，為將來(lái)的維護(hù)管理帶來(lái)隱患，當(dāng)前常用的技術(shù)是采用3D激光掃描，生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，導(dǎo)入BIM模型生成軟件，重新建模。通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備與基于物聯(lián)網(wǎng)的射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）和無(wú)線傳感器技術(shù)（WSN）的結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞，監(jiān)測(cè)和采集橋梁與隧道中的受力、溫度、變形、安全應(yīng)急等數(shù)據(jù)信息，并導(dǎo)入BIM模型。

4結(jié)束語(yǔ)

傾斜攝影測(cè)量技術(shù)與BIM技術(shù)的融合，并不是簡(jiǎn)單的組合，需要兩種模型之間有良好的轉(zhuǎn)換環(huán)境與轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，另外需要解決在模型融合過(guò)程中原有信息的遺失或錯(cuò)誤。現(xiàn)有軟件中有部分三維軟件可以滿(mǎn)足多種模型的融合，但是依然無(wú)法避免由于模型轉(zhuǎn)換帶來(lái)的信息遺失或錯(cuò)誤的問(wèn)題，這也將是接下來(lái)的研究方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 王亮.城市三維景觀建模方法綜述[J].地礦測(cè)繪，2017，27（3）：23-25，32.

[2] 李德仁，姚遠(yuǎn)，邵振峰.智慧地球時(shí)代測(cè)繪地理信息學(xué)的新使命[J].中國(guó)測(cè)繪，2017，37（2）：6-7.