無(wú)人機(jī)傾斜攝影與BIM技術(shù)結(jié)合在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要 文章研究目的在于分析無(wú)人機(jī)傾斜攝影與BIM技術(shù)結(jié)合在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用措施，全面研究目前無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)、BIM技術(shù)，提出在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。研究結(jié)果表明，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要意義，應(yīng)按照具體的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、建模分析，完善市政道路設(shè)計(jì)的工作模式，提升整體的設(shè)計(jì)水平。同時(shí)，在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中，也應(yīng)在市政道路設(shè)計(jì)中重視無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用，為促使市政道路設(shè)計(jì)水平的提升夯實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 無(wú)人機(jī)傾斜攝影；BIM技術(shù)；結(jié)合；市政道路；設(shè)計(jì)措施

中圖分類(lèi)號(hào) U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）20-0192-03

0 引言

市政道路設(shè)計(jì)工作主要是按照工程項(xiàng)目特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)條件等進(jìn)行道路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作的效果直接影響市政道路工程建設(shè)水平、城市形象等，為改善相關(guān)設(shè)計(jì)工作質(zhì)量，科學(xué)合理地運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)，需要重點(diǎn)將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與BIM技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，在增強(qiáng)設(shè)計(jì)工作有效性的基礎(chǔ)上，改善整體的設(shè)計(jì)模式，促使設(shè)計(jì)工作的良好發(fā)展。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與BIM技術(shù)

1.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是目前現(xiàn)代化的攝影測(cè)量技術(shù)，將無(wú)人機(jī)作為基礎(chǔ)進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的快速采集，自動(dòng)化構(gòu)建三維模型，準(zhǔn)確展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)外觀、高程等信息內(nèi)容，在工作中可以將其應(yīng)用在無(wú)人機(jī)上，科學(xué)合理地設(shè)置相應(yīng)的傳感器設(shè)備，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各個(gè)位置內(nèi)容的數(shù)據(jù)采集與分析，如圖1所示：

1.2 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)，具有可視化、模擬化的功能，主要是按照工程的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建模型，模擬工程的情景，為工程設(shè)計(jì)、施工、管理等工作提供保障。在市政道路設(shè)計(jì)中采用BIM技術(shù)，主要是采集工程地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，在BIM系統(tǒng)中輸入工程的規(guī)模、數(shù)據(jù)、情況等，自動(dòng)生成三維模型，同時(shí)在模型中輸入工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性、合理性，為提升工程設(shè)計(jì)水平提供保障。

2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用措施

某工程項(xiàng)目所在地區(qū)的交通流量很高，組織情況非常復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)建筑物數(shù)量較多，植物數(shù)量也很多，且工程項(xiàng)目能夠建設(shè)操作的面積較小，對(duì)道路設(shè)計(jì)的要求較高，需要具有一定的美觀度，增強(qiáng)整體的通達(dá)度。在這種情況下，為確保工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)水平，主要是將無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)和BIM技術(shù)有機(jī)整合，科學(xué)合理地進(jìn)行BIM模型設(shè)計(jì)，模型值為6 000 m×400 m，具體的應(yīng)用措施如下：

2.1 傾斜攝影數(shù)據(jù)采集

利用先進(jìn)的無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，科學(xué)合理地在現(xiàn)場(chǎng)完成各類(lèi)數(shù)據(jù)信息的收集整合，保證建模工作的可靠性。在此過(guò)程中，應(yīng)將無(wú)人機(jī)設(shè)備、傳感器設(shè)備、GPS接收機(jī)設(shè)備等作為基礎(chǔ)，采集現(xiàn)場(chǎng)的地物頂部影像、周?chē)募y理影像，配置5臺(tái)傳感器設(shè)備，選定監(jiān)測(cè)的區(qū)域，利用無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)、做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作。同時(shí)，還需按照現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行規(guī)劃，如表1所示，完成無(wú)人機(jī)飛行規(guī)劃工作后，在現(xiàn)場(chǎng)利用相關(guān)技術(shù)全面采集和分析影像數(shù)據(jù)信息，并將所采集的內(nèi)容輸入系統(tǒng)中，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi)整理。與此同時(shí)，還需對(duì)相關(guān)文件、數(shù)據(jù)等進(jìn)行全面研究，以GPS為基礎(chǔ)，科學(xué)合理地進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的計(jì)算，做好相關(guān)的空三數(shù)據(jù)分析，科學(xué)合理地完成光色的調(diào)整處理，自動(dòng)生成市政道路工程的云紋理數(shù)據(jù)、DSM數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)等，為三維模型的構(gòu)建提供依據(jù)。

2.2 模型的生成

完成數(shù)據(jù)采集后自動(dòng)生成三維模型，采用3D軟件進(jìn)行自動(dòng)化建模，對(duì)航片進(jìn)行處理后生成三維實(shí)景模型，做好無(wú)人機(jī)傾斜攝影的建模工作后，將其和BIM技術(shù)相互結(jié)合，以?xún)煞N技術(shù)為基礎(chǔ)生成模型，完成市政道路的設(shè)計(jì)工作。在此期間，需要合理進(jìn)行無(wú)人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換處理，采用自動(dòng)建模軟件，將所采集的數(shù)據(jù)、影像等自動(dòng)轉(zhuǎn)變成三維實(shí)景模型，如圖2所示[1]：

2.3 三維實(shí)景模型和BIM設(shè)計(jì)結(jié)合

在兩種技術(shù)整合期間，需要重點(diǎn)完善相關(guān)的技術(shù)融合應(yīng)用模式，對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息格式進(jìn)行全方位的轉(zhuǎn)換處理，并將其作為基礎(chǔ)，科學(xué)進(jìn)行模型的整合，在設(shè)計(jì)工作中能夠以其為核心完成任務(wù)，例如采用專(zhuān)業(yè)化的軟件系統(tǒng)，在軟件中加載三維實(shí)景模型，使用BIM技術(shù)完成優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，自動(dòng)生成市政道路工程的設(shè)計(jì)模型[2]。

2.4 技術(shù)應(yīng)用模式的完善

某工程具有施工周期時(shí)間很短、現(xiàn)場(chǎng)的面積很小、投資成本較高等特點(diǎn)，在保證現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)行各項(xiàng)工作的協(xié)調(diào)控制，在工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作中，主要采用BIM技術(shù)與無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，具體如下：

（1）BIM技術(shù)應(yīng)用

借助BIM模型的內(nèi)在屬性信息，利用相關(guān)的自動(dòng)化軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算量統(tǒng)計(jì)，建模之前按照專(zhuān)業(yè)分工編制項(xiàng)目表格，統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)滿(mǎn)足招標(biāo)要求的土建工程量、機(jī)電工程量、裝修工程量等，做好標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件及特殊結(jié)構(gòu)的鋼筋用量及含鋼量的分析工作，并將其與投資監(jiān)理計(jì)算的工程量進(jìn)行對(duì)比，復(fù)核差異較大的項(xiàng)目，提高工程量的準(zhǔn)確性。此類(lèi)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中具有現(xiàn)代化的特點(diǎn)，能夠進(jìn)行交互式的可視化虛擬漫游，全面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的模擬分析，準(zhǔn)確了解現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，確保各個(gè)部門(mén)均能以此為基礎(chǔ)，科學(xué)合理地分析現(xiàn)場(chǎng)的狀況，在協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作的情況下，完善施工工作模式、技術(shù)模式，因此在該工程設(shè)計(jì)中應(yīng)合理采用交互式的可視化虛擬漫游技術(shù)。另外，在施工方案模擬的過(guò)程中，主要涉及施工籌劃模擬及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的方案模擬，在前期利用BIM技術(shù)對(duì)整體的施工方案進(jìn)行模擬，并基于BIM模型開(kāi)展實(shí)景交通疏解的仿真模擬，對(duì)施工方案進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，且按照日照、四級(jí)天氣仿真，快速批量完成全線景觀綠化植物的布設(shè)，使得項(xiàng)目區(qū)域三維景觀隨季節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，為改善設(shè)計(jì)工作效果夯實(shí)基礎(chǔ)。

（2）無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用

在該工程項(xiàng)目中，主要采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，例如在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中無(wú)人機(jī)屬于能夠重復(fù)利用、無(wú)人駕駛的空中飛行器，工作效率較高、操作非常靈敏，是地面三維模型繪制和獲取數(shù)據(jù)的重要技術(shù)，可搭載攝影傳感器材，從多角度對(duì)物體進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集，利用配套軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集分析，構(gòu)建三維模型，以提升道路設(shè)計(jì)的效果。在該次工程項(xiàng)目中，使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)獲取道路及周邊環(huán)境的實(shí)景三維模型，在繪圖平臺(tái)中進(jìn)行室內(nèi)繪制道路現(xiàn)狀地形圖，為模型提供更精細(xì)化的要素表達(dá)手法。在工程施工管理過(guò)程中采用無(wú)人機(jī)技術(shù)，完成進(jìn)度管理、安全監(jiān)管、質(zhì)量管理、文明施工、成本管理等工作。在工程完工后投入運(yùn)營(yíng)階段，采用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行工程運(yùn)營(yíng)階段的變形檢測(cè)，全面采集橋梁隧道、建筑物等表面信息，利用圖像提取技術(shù)提取裂縫圖像，明確道路裂縫寬度大小、混凝土塌落狀況等信息，做好運(yùn)營(yíng)管理工作。

3 無(wú)人機(jī)傾斜攝影與BIM技術(shù)結(jié)合在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用保障

3.1 完善數(shù)據(jù)采集分析模式

在市政道路工程設(shè)計(jì)工作中，將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)、BIM技術(shù)融合，需要完善相關(guān)數(shù)據(jù)的采集分析模式，提升數(shù)據(jù)的采集效果、分析效果，例如采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)對(duì)市政道路及周邊環(huán)境進(jìn)行高清晰度的影像采集，合理進(jìn)行無(wú)人機(jī)的飛行軌跡規(guī)劃，采集道路、建筑物、綠化帶等細(xì)節(jié)信息，生成市政道路工程的高分辨率影像，對(duì)采集到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成圖像校正、拼接、建模等工作。利用BIM軟件對(duì)影像進(jìn)行處理，生成道路、周邊環(huán)境的三維模型，提取道路特征、交通標(biāo)識(shí)、綠化情況等數(shù)據(jù)。同時(shí)，利用BIM技術(shù)對(duì)生成的三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，全面分析道路幾何特征、水平曲率、垂直曲率、橫斷面等參數(shù)，按照數(shù)據(jù)分析結(jié)果準(zhǔn)確研究市政道路現(xiàn)狀，評(píng)價(jià)分析道路設(shè)計(jì)的合理性、可行性。在此期間，需基于BIM模型和傾斜攝影影像進(jìn)行道路設(shè)計(jì)方案的可視化展示，利用三維模型展示道路設(shè)計(jì)效果，可視化分析交通流、車(chē)輛通行、人流分布等情況，使設(shè)計(jì)人員能夠按照分析結(jié)果完善、優(yōu)化、調(diào)整設(shè)計(jì)方案內(nèi)容，提高市政道路的設(shè)計(jì)水平。在此基礎(chǔ)上，還可采用BIM技術(shù)、無(wú)人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)為市政道路設(shè)計(jì)提供決策支持，可視化展示各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，為道路規(guī)劃、施工、維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案以提高道路設(shè)計(jì)效率，改善市政道路工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量[3]。

3.2 合理采用建模技術(shù)

3.2.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影模型

市政道路設(shè)計(jì)過(guò)程中采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，需構(gòu)建相關(guān)的三維實(shí)景模型，使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影進(jìn)行相關(guān)的道路等數(shù)據(jù)采集分析，構(gòu)建模型完成操作任務(wù)，提升模型內(nèi)容的完整性與真實(shí)性，為實(shí)際工作提供準(zhǔn)確的依據(jù)，同時(shí)基于傾斜攝影數(shù)據(jù)利用3D軟件構(gòu)建市政道路的三維實(shí)景模型，準(zhǔn)確展現(xiàn)道路、建筑物、交通標(biāo)識(shí)等元素的立體形態(tài)，呈現(xiàn)真實(shí)的道路場(chǎng)景[4]。

3.2.2 BIM模型

BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用需構(gòu)建相關(guān)的模型，如表2所示，完善BIM模型，提升市政道路的設(shè)計(jì)效果，促使BIM模型和無(wú)人機(jī)傾斜攝影模型的良好融合。

3.2.3 技術(shù)融合的模型

市政道路工程設(shè)計(jì)工作中將無(wú)人機(jī)傾斜攝影和BIM技術(shù)進(jìn)行融合，在分別構(gòu)建兩種技術(shù)模型后，需要構(gòu)建技術(shù)融合的模型，做好數(shù)據(jù)一體化處理，以保證無(wú)人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)的采集處理與BIM模型構(gòu)建的相互關(guān)聯(lián)，提升兩種技術(shù)模型數(shù)據(jù)信息的一致性、準(zhǔn)確性。同時(shí)，做好無(wú)人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)和BIM模型數(shù)據(jù)的格式兼容處理，使兩種模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入集成符合要求，對(duì)無(wú)人機(jī)傾斜攝影模型、BIM模型進(jìn)行空間對(duì)齊校準(zhǔn)，使兩者之間的位置、尺度、幾何關(guān)系一致，采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)提取道路、建筑物、交通標(biāo)識(shí)等特征信息，與BIM模型中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，為道路設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息支持，將無(wú)人機(jī)傾斜攝影模型、BIM模型結(jié)合進(jìn)行道路設(shè)計(jì)方案的可視化展示，完善兩種技術(shù)融合的模型內(nèi)容，生成市政道路工程的斷面設(shè)計(jì)、走線設(shè)計(jì)、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、路基路面設(shè)計(jì)模型，為充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)傾斜攝影和BIM技術(shù)融合的應(yīng)用效果作出貢獻(xiàn)[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)傾斜攝影與BIM技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在市政道路設(shè)計(jì)中，不僅能夠改善設(shè)計(jì)效果，還能為提升設(shè)計(jì)水平提供重要的技術(shù)支持。因此，建議在市政道路工程設(shè)計(jì)期間重視無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)、BIM技術(shù)的融合應(yīng)用，完善數(shù)據(jù)采集分析模式，構(gòu)建兩種技術(shù)模型和技術(shù)融合模型，達(dá)到預(yù)期的技術(shù)應(yīng)用目的。

參考文獻(xiàn)

[1]梁志武.無(wú)人機(jī)傾斜攝影與BIM技術(shù)結(jié)合在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2023（24）：88-90.

[2]黃耀輝.市政道路設(shè)計(jì)中無(wú)人機(jī)傾斜攝影與BIM技術(shù)結(jié)合運(yùn)用分析[J].數(shù)碼-移動(dòng)生活，2021（9）：372.

[3]常遠(yuǎn)，張勝.無(wú)人機(jī)傾斜攝影在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪，2022（9）：1237-1240.

[4]陳東妮.無(wú)人機(jī)傾斜攝影在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市情報(bào)，2023（4）：106-108.

[5]王賡睿.建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)不安全行為監(jiān)測(cè)與識(shí)別技術(shù)——以湯山礦坑公園為例[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2023.

收稿日期：2024-06-12

作者簡(jiǎn)介：羅勛（1989—）男，大專(zhuān)，助理工程師，研究方向：道路與橋梁工程技術(shù)。