三維建模視角下的建設工程規(guī)劃批后監(jiān)管淺析

摘 要：三維建模技術通過三維地理信息系統(tǒng)平臺，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)標準，真實還原建筑物本身形態(tài)，實現(xiàn)對建設工程空間數(shù)據(jù)三維可視化管理。本文分階段詳細闡述三維模型在建設工程規(guī)劃批后監(jiān)管過程中的實際意義及作用。借助三維模型識別項目內(nèi)建筑物的位置坐標、層數(shù)標高、外觀造型、尺寸面積等要素信息，推動建筑數(shù)據(jù)匯聚融合利用，改變粗放式、現(xiàn)場式的傳統(tǒng)規(guī)劃批后監(jiān)管方式，打造貫穿建筑物建設全生命周期的數(shù)據(jù)集成模型。

關鍵詞：三維建模；數(shù)據(jù)歸集；建設工程；批后監(jiān)管文章編號：2095-4085（2024）04-0150-03

0 前言

隨著我國測繪地理信息技術的不斷發(fā)展，新型基礎測繪體系正加速構(gòu)建。三維模型作為新型基礎測繪的標準化成果，能以真實、立體、時序化的特點直觀反映建設工程的空間數(shù)據(jù)信息，讓建筑實體有了數(shù)字化表達方式，基本實現(xiàn)全景建筑數(shù)據(jù)存儲，讓原來只適用于專業(yè)人員的“看圖辨物”演變?yōu)榇蟊娛熘摹翱茨Ｐ椭ā?。同時，一次測量建模，可生成集小區(qū)整體布局、建筑物造型、顏色、材質(zhì)、附屬設施尺寸、面積、標高、位置等各種數(shù)據(jù)于一體的電子模型，從而促進基于三維數(shù)據(jù)輕量化的建筑物可視化管理體系的搭建。在三維建模視角下，將建筑批后監(jiān)管進行數(shù)據(jù)量化，可有效規(guī)避施工建設與監(jiān)管脫節(jié)問題，實現(xiàn)對建筑建設情況的動態(tài)、實時、精確追蹤。

1 傳統(tǒng)建設工程批后監(jiān)管問題及原因

（1）過度依賴人力，監(jiān)管效率較低。傳統(tǒng)建設工程批后監(jiān)管工作主要依賴監(jiān)管人員依據(jù)項目規(guī)劃文本在工程定點放線、正負零勘驗、外立面材質(zhì)確認、竣工驗收等環(huán)節(jié)現(xiàn)場檢查，缺乏行之有效的動態(tài)、智能監(jiān)管手段。在實踐中由于項目數(shù)量的增加、項目分布區(qū)域增大、天氣原因等因素，存在檢查不及時而耽誤項目建設進度的情況。同時在項目驗收環(huán)節(jié)中對建筑細部要素的核驗要求日趨精細，需要對其材質(zhì)、造型等一一比對，耗費人力資源較大，使得規(guī)劃批后監(jiān)管效率降低［1］。

（2）監(jiān)管方式單一，監(jiān)管形式粗放。在監(jiān)管工作中普遍采用的人力巡查方式較為單一，在數(shù)據(jù)測量、坐標定位等實操過程中容易出現(xiàn)精度不足、數(shù)據(jù)詳實度不高、整體影像資料不全等問題；在監(jiān)管形式上，主要采取定期（施工節(jié)點）巡查的方式進行監(jiān)管，缺乏動態(tài)實時、定點定位的精細監(jiān)管方式。

（3）監(jiān)管覆蓋面窄，存有監(jiān)管空白。在工程施工建設過程中，由于監(jiān)管方式及監(jiān)管設備的限制，無法實時記錄建設全過程和工地全區(qū)域，留有監(jiān)管空白。在高層建筑物、坡屋頂型建筑物驗收環(huán)節(jié)的頂層巡檢過程中，考慮安全因素無法有效到達每處檢查區(qū)域，會造成部分建筑物數(shù)據(jù)缺失。

（4）發(fā)現(xiàn)問題滯后，留有違建隱患。建筑物在施工建設過程中需要外部安裝安全防護網(wǎng)、內(nèi)部支模等操作，導致建設初期的檢查工作無法正常進入內(nèi)部巡檢，在拆模后部分建筑已經(jīng)建設完成，使得部分違建發(fā)現(xiàn)較為滯后，無法早發(fā)現(xiàn)、早制止。部分項目現(xiàn)場地形復雜，靠人力無法有效實時監(jiān)測到區(qū)域整體建設情況，容易出現(xiàn)監(jiān)管死角，存有違建隱患［2］。

2 實景三維技術的規(guī)劃與發(fā)展

早期三維建模主要是人工建模生成，高昂的建設成本制約了三維建模技術應用的發(fā)展。伴隨著傾斜攝影技術、激光掃描測量等新型測繪技術和無人機、人工智能等新興技術的不斷涌現(xiàn)和深入融合，大大降低了建模成本和建筑地理信息數(shù)據(jù)獲取門檻，提升了信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，讓數(shù)據(jù)描述、管理現(xiàn)實建筑成為可能。實景三維作為新型基礎測繪的標準化成果，是國家新型基礎設施建設的重要組成部分。其通過“人機兼容、物聯(lián)感知、泛在服務”實現(xiàn)數(shù)字空間與現(xiàn)實空間的實時關聯(lián)互通，強調(diào)靜態(tài)的現(xiàn)實世界的數(shù)字化，可為經(jīng)濟社會發(fā)展提供統(tǒng)一空間基底，更真實更直觀地反應人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的時空信息。簡單來說，就是在數(shù)字世界建造一座與現(xiàn)實相同的城市，一張實景的三維數(shù)字地圖，全方位、立體化呈現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各類自然要素現(xiàn)狀與空間分布情況［3］。

2022年以來，關于實景三維中國建設的政策法規(guī)、技術規(guī)范等相繼出臺，為實景三維中國建設的實施提供了自上而下的機制保障。2022年2月，自然資源部發(fā)布《關于全面推進實景三維中國建設的通知》（自然資辦發(fā)［2022］7號），明確了實景三維是測繪地理信息服務的發(fā)展方向和基本模式，并從目標、任務、分工和要求四大方面做出具體安排。通知明確提出：“到2025年，50%以上的政府決策、生產(chǎn)調(diào)度和生活規(guī)劃可通過線上實景三維空間完成；到2035年，80%以上的政府決策、生產(chǎn)調(diào)度和生活規(guī)劃可通過線上實景三維空間完成?！?022年4月，新型基礎測繪與實景三維中國建設技術文件（5-7）發(fā)布，從技術規(guī)范層面推進新型基礎測繪與實景三維中國建設。2022年7月，自然資源部組織召開評審會，通過《實景三維中國建設總體實施方案（2022-2025年）》。至此，我國實景三維建設有了統(tǒng)一的實施方案，為形成統(tǒng)一設計和分級建設相結(jié)合、國家和省市縣協(xié)同實施的“全國一盤棋”格局奠定了政策基礎。

實景三維作為數(shù)字中國建設的基礎數(shù)據(jù)底板，是數(shù)字中國整體框架構(gòu)建的核心要素和重要內(nèi)容，是數(shù)字政府、數(shù)字經(jīng)濟重要的戰(zhàn)略性數(shù)據(jù)資源和生產(chǎn)要素，也是切實落地支撐各領域高質(zhì)量發(fā)展，服務城市精細化管理的關鍵。實景三維一方面能夠改變傳統(tǒng)二維視圖模式，提升各應用場景視覺呈現(xiàn)感，達到基礎測繪產(chǎn)品“好看”、易懂的效果。另一方面，實景三維的時空基底、時空關聯(lián)、時空分析等支撐能力，正在以時空知識服務替代傳統(tǒng)信息數(shù)據(jù)服務的方式，全面賦能各行各業(yè)，讓實景三維既“好看”又“好用”的作用真正發(fā)揮，為生態(tài)文明建設和社會經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供服務支撐［4］。

3 三維建模技術在建筑批后監(jiān)管領域的應用分析

建設工程的數(shù)據(jù)建模作為實景三維中國建設的組成部分，在其規(guī)劃批后監(jiān)管領域中創(chuàng)新運用3Ds-Max、無人機傾斜攝影等建模技術形成三維模型，推動建筑數(shù)據(jù)匯聚融合利用，讓建設過程中的事前監(jiān)管更立體、事中監(jiān)管更便捷、事后監(jiān)管更精細；改變過去“人人去現(xiàn)場、事事到現(xiàn)場”的粗放式、現(xiàn)場式傳統(tǒng)監(jiān)管模式，有效提升規(guī)劃批后監(jiān)管效率，探索一條信息化智能化的建設項目批后監(jiān)管新路徑。

（1）事前監(jiān)管（準備階段），三維建模，變“平面圖”為“立體化”。依托3Ds-Max三維建模技術，將CAD電子施工圖紙導入3Ds-Max軟件生成三維模型，在項目施工初期即可呈現(xiàn)建筑“長大后的樣子”，實現(xiàn)建筑標的物從“抽象”到“真實”、從“平面”到“立體”、從“靜態(tài)”到“時序”的轉(zhuǎn)變。監(jiān)管人員可以精準把握監(jiān)管重點、了解施工難點，提前對監(jiān)管項目做到“心中有數(shù)、心中有圖、心中有型”，為空間信息的立體展示提供了更豐富、逼真的平臺。通過對比三維模型和規(guī)劃文本，提前告知建設單位需要調(diào)整和修改規(guī)劃，在為企業(yè)節(jié)約調(diào)規(guī)變更申請時間、降低額外施工成本的同時，確保了建設施工單位嚴格按照規(guī)劃審批文本開展施工，將違法建設行為消除在萌芽狀態(tài)。在施工準備階段的三維建模除了可以展現(xiàn)建筑物自身未來的樣子，還可以通過地上地下一體的形式，感知建筑物周邊情況，包括地質(zhì)構(gòu)造分層、地下管網(wǎng)等，為后續(xù)施工建設規(guī)劃設計方案提供設計基礎，有效防止破壞管網(wǎng)、與周邊不協(xié)調(diào)等情況的發(fā)生。

（2）事中監(jiān)管（建設階段），人機結(jié)合，變“爬上去”為“飛起來”。事中監(jiān)管是“勾勒”整體項目布局和形成建筑“四梁八柱”的關鍵階段，時間跨度長、監(jiān)管難度大，監(jiān)管人員往往需要上下爬樓、來回穿梭。在實踐中，圍繞改進建設項目事中監(jiān)管，創(chuàng)新實施“人機結(jié)合”，監(jiān)管人員按照項目關鍵時間節(jié)點，使用無人機對項目建設情況、施工進度進行航拍巡檢，將無人機拍攝照片與項目規(guī)劃文本比照核對，對項目樓房位置、高度、樓層、樓體外部結(jié)構(gòu)造型、附屬設施等實時監(jiān)測，對樓房移位、超建等違法行為做到早發(fā)現(xiàn)、早控制、早查處。同時，進一步運用RTK技術精準測量成型建筑物高程并再次輔助定位，為項目依法依規(guī)建設加上“雙保險”。無人機航拍等手段的運用，既免去了爬樓奔波之苦，又大大改進了監(jiān)管執(zhí)法準確性、規(guī)范性，監(jiān)管效率顯著提升。

（3）事后監(jiān)管（驗收階段），情景再現(xiàn)，變“粗線條”為“精細化”。事后環(huán)節(jié)的無人機傾斜攝影三維建模技術，是基于無人機云臺搭載高清攝像系統(tǒng)、激光掃描系統(tǒng)及智能制圖系統(tǒng)，通過從垂直、傾斜等不同角度采集影像，實現(xiàn)對建成建筑物的全景建模、立體展示、尺寸測量，同時配合人巡與機巡的新型巡查方式，全面提升建設項目批后監(jiān)管效率。無人機傾斜攝影三維建模可按照比例真實還原項目現(xiàn)場，做到大范圍、高精度、高清晰度的實時“情景再現(xiàn)”，不僅能記錄驗收時建筑物造型、附屬設施位置及數(shù)量，還可以有效測量尺寸、高度、面積等關鍵數(shù)據(jù)，在精確監(jiān)管的基礎上實現(xiàn)精細驗收?！扒榫霸佻F(xiàn)”的模型可真實還原整個項目分布，更能精確標注各建筑設施位置及尺寸，填補了驗收環(huán)節(jié)實時動態(tài)資料、建筑詳細數(shù)據(jù)等內(nèi)容的空白，進一步豐富了驗收數(shù)據(jù)庫，打通了建設項目智能化監(jiān)管最后一環(huán)。

4 三維建模技術的應用推廣舉措

（1）政策助力，擴大市場需求。認真落實自然資源部關于“加快推進實景三維中國建設”的要求，因地制宜細化扶持政策。通過與企業(yè)產(chǎn)融對接，提供可控范圍內(nèi)的竣工測繪替代、專項資金支持、稅費折扣；與相關部門信息共享，提供地理信息數(shù)據(jù)支撐，促進多行業(yè)、多領域三維建模技術應用等。通過政策支持，深入推進實景三維建設，調(diào)動相關領域三維模型應用積極性，拓寬三維模型應用面，有效擴大市場需求。

（2）制度規(guī)范，梳理流程。依據(jù)各建設項目特點及進度計劃，按照相應技術規(guī)范要求，制定建模規(guī)范及流程，明確一、二期建模時間、建模精度、建模周期及調(diào)整周期、模型比對要素等關鍵內(nèi)容，為三維建模技術的順利推廣提供標準支撐。相關制度的制定允許差異化的存在，突出引導的基礎性作用，促進該技術在建設工程批后監(jiān)管行業(yè)全領域覆蓋、全鏈條貫通、全過程監(jiān)管，完善更符合行業(yè)需求、行業(yè)實際的標準流程。

（3）加大服務供給與宣傳引導，促進專業(yè)技術交流。通過媒體、權威期刊、公眾號等媒介宣傳報道關于智能三維建模技術在建筑領域的應用案例，提升智能三維監(jiān)管影響力，促進該技術在行業(yè)內(nèi)的普及推廣。組織相關專業(yè)技術人員定期到各部門、各建設項目進行宣講，講解信息化建模相關知識，同步進行測繪、建模實操，方便相關人員及時了解測繪、建模等前沿新技術、新知識，樹立數(shù)據(jù)智能管理觀念，強化數(shù)據(jù)賦能意識。同時，基于實景三維數(shù)據(jù)庫，為企業(yè)、部門提供更多“實用、易用、愿用”的泛在應用場景。

5 三維建模技術在建筑監(jiān)管領域的局限性

（1）地下空間的可視化表達欠缺。在一期建模即3Ds-Max三維建模時，可用數(shù)據(jù)獲取簡單、建模軟件較多，應用效果容易保證。在建設項目完成后的實景建模過程中，地下空間環(huán)境特殊、隱蔽性大，無人機無法正常拍攝建模，使其建模較為復雜。地下空間的數(shù)據(jù)采集是建模的關鍵環(huán)節(jié)，目前主流的數(shù)據(jù)采集方式有激光掃描、遙感影像和地質(zhì)勘探等，但這使得建模成本較高，數(shù)據(jù)采集技術應用廣度不夠且較為復雜，致使建筑地下空間的可視化表達在實操過程中有所欠缺。

（2）建模頻率較高。建筑物施工環(huán)節(jié)的建模是一個動態(tài)、系統(tǒng)的過程，這需要定期維護和更新三維模型來保證模型的精確性和實用性。不同類型的建筑物建設進度及更新周期不一樣，這就對建模頻率提出了更高要求。結(jié)構(gòu)復雜的建筑在施工過程中造型更新周期較短，會引起部分數(shù)據(jù)變化，但為保證模型的實時性，需要重新建模，增加了建模頻次，提高了建模成本。

（3）自動識別智能性較差。建筑物的批后監(jiān)管包括位置坐標、層數(shù)標高、顏色材質(zhì)、立面造型等方面。在進行較大區(qū)域的違建識別、預判過程中，人工智能融合三維建模技術的應用表現(xiàn)較為及時、準確，三維模型可以精確顯示坐標、層數(shù)、標高等信息。但在建筑完成后，對建筑物外立面造型等細節(jié)要素的核對檢查仍需要人工進行。由于前期數(shù)據(jù)采集、拍照過程中受光線等因素的干擾，使建筑物實景模型玻璃、立面顏色等存在誤差，使模型和規(guī)劃文本方案無法精準自動識別、比對。

6 結(jié)語

三維建模視角下的建設工程批后監(jiān)管工作應緊跟數(shù)字化帶來的新趨勢和新機遇，充分融合人工智能，依托全空間、全要素實景三維數(shù)據(jù)庫，結(jié)合實際應用，增加自動識別、自動比對等實操技能，進一步夯實數(shù)字空間底座，完善智慧監(jiān)管體系，著力提升建設項目監(jiān)管效率。三維建模技術歸集建筑物坐標點位、尺寸標高等數(shù)據(jù)形成的電子建筑模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可聚可管、可用可看和關聯(lián)融合，為建設工程規(guī)劃批后監(jiān)管提供高質(zhì)、精確、可靠的數(shù)據(jù)服務，形成安全穩(wěn)定、運行高效的數(shù)據(jù)供應鏈，為項目管理提質(zhì)增效，為精準施策提供數(shù)據(jù)支撐和輔助決策。

參考文獻：

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