BIM技术与倾斜摄影技术在道路桥梁设计优化中的应用

BIM技术与倾斜摄影技术在道路桥梁设计优化中的应用

熊俊

中国建筑第二工程局有限公司，湖南长沙410000

摘要：近些年来，我国城市化的速度日益加快，各城市建设突飞猛进，市政工程施工技术的进步速度也越来越快。市政工程施工影响因素较多，各管线、构筑物、公用设施、绿化景观和征地拆迁都需要提前筹划，不重视这些因素就可能导致施工因各种因素影响而延迟。因此，前期调查及施工筹划阶段要统一排查限制因素，减少施工影响因素，保证工期质量。据模型，以提高项目精细化施工与管理水平。通过运用无人机倾斜摄影技术，可对原地貌进行扫描建模得到测区内的三维实景模型。通过运用BIM技术可构建工程实体模型，将工程实体带入地貌模型，可以直观地了解工程占地、拆迁地物等影响因素等。

关键词：BIM技术；倾斜摄影测量；市政景观工程；三维模型

前言：市政道路设计水平将会直接影响城市形象与功能，该项工作需要经过系统性、统筹性规划开展。基于此，文章以提高市政道路设计水平为目标，对可用于该项工作的人机倾斜摄影技术和BIM技术进行研究。

1．BIM技术与倾斜摄影技术概述

1.1BIM技术

BIM技术具有可视化、系统化和模块化的特点，在道路桥梁设计中，BIM技术主要利用三维数字建模对道路桥梁的主体结构和关键节点进行三维动态仿真设计，并计算道路桥梁工程的设计周期、施工进度和技术参数等信息。

1.2倾斜摄影技术

倾斜摄影技术作为一种新型的对地观测技术，因具备数据准确度高、建设周期短、成本低等特点在测绘领域中得到了广泛应用。倾斜摄影技术可从多个角度对物体进行拍摄，并将物体以实景模型的形式更直观、更丰富地呈现出来。该技术在实际应用中的工作原理为：通过在物体周围搭载多台摄影传感器的形式，从多个倾斜角度对物体的数据信息进行收集，并利用相关软件对所获取的数据信息进行处理，以获取真实、直观的物体三维模型。通过倾斜摄影技术，对物体进行建模处理，不仅能获取准确的地理信息，还能保证获取图像的高分辨率，从而将物体周边环境的实际情况真实反映出来。和传统测绘手段相比，倾斜摄影技术所构建的三维模型精度能达到cm级，数据精度高，且三维建模成本较低，在道路桥梁设计、公路设计等项目勘察设计中的应用优势较为明显。

2．BIM技术与倾斜摄影技术在道路桥梁设计中的技术优势

2.1算量精确度高，有利于减少项目设计成本

利用BIM技术对道路桥梁工程进行建模处理，可获取准确的工程数据信息，包括道路桥梁的设计模式、人力物力的投入成本、施工进度等，从而为后续工程量计算工作的展开奠定了技术基础。在道路桥梁设计预算和施工预算环节，可通过数据参数的类比和调用，对工程项目所支出的成本进行估算，以达到优化工程成本的目的。

2.2视觉突出，有利于保障工程决策质量

BIM技术在利用三维技术对物体进行建模的过程中，可将物体直观地呈现出来，视觉效果较为突出。在道路桥梁设计中，路基设计、桥梁受力分析、支护工程等这些关键部位，均可利用BIM技术对其进行建模处理，并利用BIM技术的参数化、数据化和立体化功能为道路桥梁设计方案提供决策支持。

2.3减少安全隐患，有利于保证道路桥梁设计的安全

传统工程设计模式因技术有限，使道路桥梁工程设计存在诸多弊端，包括数据参数计算不合理、项目可扩展性不足、图纸编制缺少审核措施等，这些弊端严重影响着道路桥梁的使用寿命，为工程设计埋下诸多安全隐患。而BIM技术和倾斜摄影技术在道路桥梁设计中的应用，可以有效改善上述弊端，同时还需考虑项目的寿命周期和后期维护保养的难度，尽可能减少道路桥梁设计中存在的安全隐患，从而提升道路桥梁的安全性。

3.基于数据转换的BIM与倾斜摄影模型融合方案

3．1倾斜摄影数据格式存储与转换

随着无人机性能快速提升，倾斜摄影模型的数据范围、数据量不断变大，模型也日趋复杂。为有效应对这些问题，各个厂商开发了具有自身特点的数据处理软件。目前，国内外比较流行的倾斜摄影自动建模软件有许多，其中，法国Acute3D公司的Smart3Dcapture凭借GPu的快速三维场景运算，能够利用航摄影像自动生成逼真的三维场景模型；瑞士的PIx4D在大数据处理方面较有优势；谷歌的Photoscan可快速生成高分辨率真正射影像及带精细色彩纹理的DEM模型等。虽然各种建模软件所采用的数据格式不同，但是其都带有数据格式转换功能。因此，为使BIM与倾斜摄影数据融合，需要首先将不同格式的倾斜模型数据转换为通用或标准格式，如以OsGB(0pensceneGraphBinary)格式输出，转换后的数据最好以对象的方式管理。另外，为解决文件形式存储遇到大数据量倾斜模型会影响效率等问题，还需要基于分区思想进行划片，同时使用金字塔模型进行数据管理。

3.2BIM数据格式存储与转换

目前BIM软件种类繁多，基本可以分为建模软件、方案设计软件、结构分析软件、可视化软件、综合碰撞检查软件等。BIM主流平台有Revit、Bentley、0numaP1anningsystem和Affinity等，不同的BIM建筑物模型，如果需要进行数据融合，需要输出为跨平台通用格式，如fbx格式(fbx格式在固定框架下可以自行设计sDK完成数据读写、修改与转换)。唐山市生态廊道项目首先使用Revit软件的公制结构基础族分别对桥梁下部桩基础、垫层、承台、桥墩进行建模，然后定义桩长、桩径、长、宽、高、墩高及结构材质等相关参数，基础模型创建完成后，生成生态廊道超级绿道工程，结合Excel统计数据使用Dynamo软件编写针对下部构件的节点包并建立桥梁下部结构模型，最后将模型输出为fbx通用格式。

3.3BIM与倾斜摄影模型融合

将倾斜摄影数据与BIM模型进行转换后，需要选择合适的平台对两种模型进行融合，如图5所示。文章提出基于skyline软件的模型融合方案。skyline具有不同数据格式的输入接口(含OSGB格式的真三维模型与fbx格式的BIM模型)，利用skyline可将真彩色模型、BIM模型、手工模型等转换为实景三维空间数据库，然后利用sDatialFrameworkservices进行发布，辅助不同领域、不同部门进行规划设计与施工决策。

3.4生命周期维护系统

除上述应用系统外，在智慧公路系统的建设中，也需做好生命周期维护系统的建设工作。在系统应用期间所使用的设备种类繁多，并且技术也具备较强的先进性和技术密集性。系统在具体的建设过程中，包括众多机电设备、运维系统，从而确保设备可维持良好的工作状态，满足现代化管理需求。在系统建设过程中，也会借助BIM技术来辅助信息档案的快速整理，并对潜在关键词进行快速整理，搭配数据库技术对其进行处理，从而提升整个系统的运行效率，减少运营成本支出。

3.5指挥调度系统

该系统在应用过程中，会依托视频监控平台来完成高速公路流量管控、站区发展情况、路段发展情况等信息整理，结合BIM技术搭建的系统服务模型，可辅助指挥调度中心顺利完成恶劣天气、交通事故等问题的仿真模拟，从而获取到最为合适的应对方案。在追踪犯罪嫌疑车辆时，也可利用无人机的灵活性，对车辆运行轨迹进行追踪，从而更加高效地完成道路交通运营安全的管理工作，也可在公路段建立应急通信系统，在突发应急问题时，可辅助指挥调度中心及时展开后续的应急处理，从而降低事故问题所带来的负面影响，加快道路交通的恢复速度。

4.结束语：

综上所述，BIM技术也是模型技术，是一种具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性的建筑信息模型。基于BIM技术可以高效完成工程设计与优化，在计算工程量、攻克施工难点和提高施工质量、安全方面具有极为突出的作用。在实践中，无人机倾斜摄影技术与BIM可实现结合应用，二者的有机结合能够更有效地提升工程设计质量。

参考文献：

[1]林国涛，孙增奎，肖斌，等.综合无人机、GIS、BIM技术的道路设计研究[J].公路，2021，66（3）：23-26.

[2]贾巧志，陈文.BIM+无人机倾斜摄影技术在道路设计土方工程量计算中的应用[J].价值工程，2019，38（1）：131-134.

[3]相诗尧，赵杰，徐润，等.无人机倾斜摄影与BIM技术结合在市政道路设计中的应用[J].公路，2019，64（7）：192-195.

[4]王志勇.无人机倾斜摄影辅助GIS+BIM技术在公路中的应用[J].山西建筑，2021，47（7）：178-180.