摘 要：隨著無人機航測技術(shù)的逐漸成熟，公路BIM技術(shù)在最近幾年也嶄露頭角，無人機航測與公路BIM技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的探討

關(guān)鍵詞：無人機；BIM；結(jié)合應(yīng)用

中圖分類號：P231 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0227-01

引 言

隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機產(chǎn)業(yè)在近十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的改變，無人機的應(yīng)用領(lǐng)域也從之前的軍用，延展到了農(nóng)業(yè)、電力、石油、檢災(zāi)、林業(yè)、氣象、國土資源、安防、海洋水利、測繪等多種行業(yè)領(lǐng)域。同時，作為新型技術(shù)應(yīng)用，BIM在各大行業(yè)內(nèi)展開新的空間革新，對于各個產(chǎn)業(yè)全生命周期的執(zhí)行起到至關(guān)重要的作用。

1 無人機在測繪行業(yè)中的應(yīng)用

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的各項基礎(chǔ)設(shè)施也在如火如荼地迅速完善。那么，基礎(chǔ)設(shè)施的建構(gòu)過程也變成了一項被重視的焦點，其中，測量技術(shù)為首要關(guān)注點。在這些年，無人機技術(shù)實時性、機動性等優(yōu)勢逐漸地取代了傳統(tǒng)航空攝影測量中航測設(shè)備，從而大大節(jié)省了成本，取得了較大的社會和經(jīng)濟效益。

目前，無人機在測繪工程中主要用于荷載單鏡頭正射系統(tǒng)、多鏡頭傾斜攝影系統(tǒng)以及激光雷達掃描系統(tǒng)，用以獲取正射影像、傾斜影像以及點云等數(shù)據(jù)。在上述三種數(shù)據(jù)類型中，正射影像主要用來生產(chǎn)DOM、DEM以及DLG等產(chǎn)品，通常情況下，測繪成果精度可滿足1.2000的成圖要求；傾斜影像主要用來生產(chǎn)各種數(shù)據(jù)格式的實景模型（3MX、3SM、OBJ以及OSGB等），以滿足三維設(shè)計所需各類數(shù)據(jù)端口，其測繪成果可滿足1.2000的成圖精度，一般地，實景模型亦可用來生產(chǎn)4D產(chǎn)品；點云數(shù)據(jù)相較前兩者體量龐大，主要用于被測場景的細部結(jié)構(gòu)，點云數(shù)據(jù)可以與上述兩者的數(shù)據(jù)融合，生產(chǎn)出更具精細化程度的模型結(jié)構(gòu)。

2 BIM技術(shù)

在空間大數(shù)據(jù)背景下，BIM技術(shù)逐步走上歷史舞臺。它是一個完備的信息模型，能夠?qū)⒐こ添椖吭谌珘勖芷谥懈鱾€不同階段的工程信息、過程和資源集成在一個模型中，方便的被工程各參與方使用。通過三維數(shù)字技術(shù)模擬建筑物所具有的真實信息，為工程設(shè)計和施工提供相互協(xié)調(diào)、內(nèi)部一致的信息模型，使該模型達到設(shè)計施工的一體化，各專業(yè)協(xié)同工作，從而降低了工程生產(chǎn)成本，保障工程按時按質(zhì)完成。它以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點。

3 無人機航測與BIM的結(jié)合應(yīng)用

隨著省內(nèi)路網(wǎng)的不斷完善，對已建路段的養(yǎng)護維修乃至維修改造工作任務(wù)更加繁重。考慮到維修改造路段具有交通量大、路面結(jié)構(gòu)成熟等特點，通過航測手段可避免交通流動影響勘測人員的安全以及提高勘測效率。另一方面，我省地處黃土高原、內(nèi)蒙高原以及青藏高原交匯處，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并多發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，災(zāi)后道路出現(xiàn)的沉降、斷裂、塌方等問題成為道路實時監(jiān)測的難點。通過航測來完成勘測任務(wù)，為BIM技術(shù)海量的數(shù)據(jù)需求提供保障，因此，無人機航測與BIM發(fā)展的結(jié)合應(yīng)用將成為今后發(fā)展的趨勢。

4 S104線沈家坡至阿干鎮(zhèn)段項目實例

4.1 地理模型的建立

在二維勘察設(shè)計階段，公路路線的布設(shè)及道路、橋梁專業(yè)的設(shè)計都是基于不同比例尺的DLG文件來確定設(shè)計方案的。那么，三維設(shè)計的思路，①是將DLG或者DEM文件轉(zhuǎn)換成三維數(shù)據(jù)形式，然后賦以高分辨率的DOM，再根據(jù)相關(guān)規(guī)范、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來布設(shè)路線和設(shè)計橋梁道路。②就是直接獲取三維數(shù)據(jù)及影像信息，直接基于三維數(shù)據(jù)進行相關(guān)設(shè)計。相較于上述兩種方法，后者更能反映真實地形地物，更好地服務(wù)于勘察設(shè)計。

4.2 三維設(shè)計

4.2.1 路線設(shè)計

在三維設(shè)計中，路線的布設(shè)所遵循的設(shè)計規(guī)范，從公路等級到線形設(shè)計，再到縱斷面設(shè)計與二維設(shè)計都是相同的。在關(guān)系到路線經(jīng)過重點區(qū)域的方案選擇時，三維數(shù)據(jù)所提供的高精度數(shù)據(jù)支持，為設(shè)計布線給予了極大的便利。S104線項目位于蘭州市區(qū)連接蘭州南部的瓶頸區(qū)域，長期滯后的交通條件嚴重制約區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，同時作為盤活蘭州南部旅游發(fā)展的門戶通道，公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)亟待升級。

4.2.2 道路設(shè)計

在完成路線布設(shè)任務(wù)后，根據(jù)公路項目具體情況，設(shè)計公路橫斷面。以S104線為例，起點至K14+640設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為市政公路，K14+640至終點為二級公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。其中，市政路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為雙向四車道27M的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，二級公路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為雙向兩車道12M的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.3 橋梁設(shè)計

S104項目全長23.02km，共設(shè)置橋梁28座，互通式立交一座，橋隧占路線總長的30.76%。在進行三維設(shè)計時，橋梁布設(shè)任務(wù)，包括橋梁規(guī)模的確定、橋跨及橋型墩是在REVIT以及DYNAMO中完成的。

4.2.4 實例展示

正射影像、1.2000地形圖與BIM的結(jié)合：

現(xiàn)階段，BIM在公路行業(yè)的應(yīng)用主要處于對二維設(shè)計的翻模，因而大多數(shù)據(jù)源為正射影像等二維數(shù)據(jù)。這時，則需要建模軟件實現(xiàn)由二維到三維的數(shù)據(jù)傳遞及轉(zhuǎn)換。通常的，在Autodesk平臺，這一系列任務(wù)是在Civil3D和Infraworks軟件中完成的。

相較于二維翻模，BIM的優(yōu)勢更在于三維正向設(shè)計，不過，這一切都建立在高精度的數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)上，實景建模以及三維激光掃描很好地解決了這一問題。目前，在Bentley平臺中，路線、道路等一干專業(yè)是在PowerCivil中完成，橋梁設(shè)計專業(yè)則是在Civil Station Designer中完成。在完成所有專業(yè)的設(shè)計任務(wù)后，需要將各個專業(yè)的設(shè)計成果進行融合及碰撞檢查，查缺補漏，最終放置到LumenRT中進行平臺展示。

5 結(jié)束語

無人機攝影測量為BIM技術(shù)提供所需的海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，BIM技術(shù)在公路行業(yè)中的應(yīng)用為公路設(shè)計帶來了新穎的解決方案，其更深層次的應(yīng)用仍在不斷地探索中，需要更多資源的投入來獲取，因此無人機攝影測量與BIM技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，未來將會有更大的發(fā)展空間。

收稿日期：2018-8-5