摘要：針對(duì)BIM模型聚焦于工程實(shí)體的特性，在數(shù)據(jù)廣度、可視化范圍、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)交互、應(yīng)用時(shí)程等方面存在的問題，進(jìn)行了BIM、GIS、傾斜攝影的融合技術(shù)研究。通過將BIM模型數(shù)據(jù)、傾斜攝影模型數(shù)據(jù)集成在GIS平臺(tái)，以采用BIM+GIS結(jié)合傾斜攝影融合技術(shù)的橋梁工程為例，在傾斜攝影模型下對(duì)地形分析并計(jì)算土方量，在GIS平臺(tái)下進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和屬性查看，在管理平臺(tái)下進(jìn)行編碼定位具體構(gòu)件、施工進(jìn)度管理和平臺(tái)移動(dòng)端可視化管理等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了不同數(shù)據(jù)平臺(tái)之間的相互融合，驗(yàn)證了整套技術(shù)流程的可行性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：橋梁工程；BIM+GIS；傾斜攝影

中圖分類號(hào)：TQ571+.7；U445.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2025）02-0161-04

Application of BIM+GIS combined with oblique photography in bridge engineering

SHEN Ting1，LU Tianyu2，ZHAO Yucheng1，GUAN Kaige3，SONG Haozhe4，LIU Guochuan5

（1.School of Civil Engineering，Shijiazhuang Tiedao University，Shijiazhuang 050043，China；

2.School of Economics and Management，Shijiazhuang Vocational College of Technologyamp;Information，Shijiazhuang 050500，China；

3.China First Metallurgical Group Co.，Ltd.，Hubei Branch，Wuhan 430080，China；

4.Southampton Joint College of Ocean Engineering，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China；

5.Luoyang Public Works Section，China Railway Zhengzhou Group Co.，Ltd.，Luoyang 471000，Henan China）

Abstract：In view of the problems existing in the data breadth，visualization range，dynamic interaction of data，and application time history of the BIM model，the fusion technology of BIM，GIS and oblique photography was studied.By integrating the data of BIM model and oblique photography model into the GIS platform，taking a bridge project using BIM+GIS+oblique photography fusion technology as an example，the terrain was analyzed and the earthworkvolume was calculated under the oblique photography model.The data query and attribute view were carried out un?der the GIS platform，and the application of coding and positioning specific components，construction schedule man?agement and platform mobile terminal visualization management was carried out under the management platform，which realized the mutual integration between different data platforms and verifies the feasibility and technical ad?vantages of the whole set of technical processes.

Key words：bridge engineering；BIM+GIS；oblique photography

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，加快了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，提高了橋梁工程的施工水平，但現(xiàn)有施工方案依舊存在工作鏈銜接不暢、溝通效率低、項(xiàng)目組織管理粗放的問題[1]。

對(duì)于BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用，如基于BIM虛擬施工技術(shù)理論結(jié)合案例探究BIM虛擬技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)估、可控[2]。依托京哈高速公路長春至拉林河段改擴(kuò)建工程，探索BIM技術(shù)在質(zhì)量、安全、施工進(jìn)度等方面的應(yīng)用[3]。依托某特大橋設(shè)計(jì)的應(yīng)用案例，利用BIM技術(shù)對(duì)整體以及細(xì)部復(fù)雜構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。

對(duì)于BIM+GIS技術(shù)的應(yīng)用，如依托甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線靈昆至閣巷段工程，基于B/S架構(gòu)，結(jié)合We?bGL輕量化技術(shù)、BIM模型與GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了特大橋模型輕量化展示[5]?；贠SG引擎，開發(fā)了橋梁BIM與GIS融合平臺(tái)，解決了BIM模型與GIS場(chǎng)景融合時(shí)坐標(biāo)統(tǒng)一和模型協(xié)調(diào)問題，實(shí)現(xiàn)橋梁方案可視化協(xié)同設(shè)計(jì)[6]。

對(duì)于BIM+GIS結(jié)合傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用，如基于無人機(jī)、GIS和BIM技術(shù)，迅速獲取地表三維信息，建立地表、地質(zhì)體、道路的綜合模型，并應(yīng)用于道路輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三維集成協(xié)同設(shè)計(jì)[7]。以朔黃鐵路為背景，基于GIS平臺(tái)，融合BIM模型、鐵路沿線傾斜攝影模型，實(shí)現(xiàn)橋梁設(shè)備的三維可視化[8]。

鑒于此，開展BIM+GIS結(jié)合傾斜攝影融合技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用研究，以某橋梁工程為例探究不同平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)融合。

1 BIM+GIS結(jié)合傾斜攝影方法及技術(shù)研究

BIM+GIS結(jié)合傾斜攝影方法的技術(shù)由BIM模型、三維實(shí)景模型、傾斜攝影模型在GIS平臺(tái)的數(shù)據(jù)融合和不同階段成果應(yīng)用構(gòu)成。以往都將此技術(shù)應(yīng)用于道路基設(shè)計(jì)、鐵路管理等方面[7-8]，我們將探究橋梁工程中此技術(shù)的應(yīng)用和平臺(tái)數(shù)據(jù)融合。

1.1 BIM模型創(chuàng)建

目前，BIM模型創(chuàng)建技術(shù)已經(jīng)較為成熟，根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域采用不同的專業(yè)軟件，各專業(yè)建模軟件如表1所示。

1.2三維實(shí)景模型創(chuàng)建

雖然傾斜攝影測(cè)量技術(shù)受陰天以及大氣影響稍大，但基于其作業(yè)范圍廣、成本較低、效率高、幾何結(jié)構(gòu)完整、模型地面較平整光滑的優(yōu)點(diǎn)，使其被廣泛使用[9]。利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)情況的宏觀掌握，可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)交通疏解及規(guī)劃材料運(yùn)輸路徑。三維實(shí)景模型的創(chuàng)建流程如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集：提前在相關(guān)的地圖查看軟件中規(guī)劃需要飛行的區(qū)域，以及地圖高程點(diǎn)等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)需要完成飛行前準(zhǔn)備。

控制點(diǎn)的放置：通過一些精密的測(cè)量設(shè)備以及油漆的方式來完成控制點(diǎn)放置。

飛行的航線以及飛行高度等數(shù)據(jù)的設(shè)置：通過測(cè)量設(shè)備知道所在點(diǎn)的高程，調(diào)整飛機(jī)飛行的高度，航線的控制，因?qū)嵕澳Ｐ偷闹貜?fù)率會(huì)影響質(zhì)量，所以重復(fù)率一般在85%以上，航線的控制就是對(duì)飛行完成后照片重復(fù)率的控制。

實(shí)景模型：將已經(jīng)采集好的數(shù)據(jù)照片導(dǎo)入大疆智模軟件中，調(diào)整照片導(dǎo)入時(shí)相機(jī)的焦距，輸入控制點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息以及高程信息，提交空三的運(yùn)算。

1.3 GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)融合

在GIS平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合是指將多維數(shù)據(jù)在GIS平臺(tái)進(jìn)行融合，針對(duì)BIM數(shù)據(jù)和傾斜攝影數(shù)據(jù)的融合進(jìn)行研究。

BIM模型數(shù)據(jù)融合，即在GIS平臺(tái)加載BIM模型文件。以Autodesk為代表的BIM軟件平臺(tái)為例，BIM模型格式為RVT，IFC數(shù)據(jù)格式作為開放格式，是現(xiàn)在較好的交換信息的格式。因此將其導(dǎo)出IFC格式，GIS可以直接導(dǎo)入IFC格式文件。

三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)融合。傾斜攝影產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件體量較大，需要將數(shù)據(jù)處理分割，在GIS平臺(tái)中加載三維實(shí)景模型文件。

1.4不同階段技術(shù)應(yīng)用研究

通過對(duì)BIM模型、三維實(shí)景模型和GIS平臺(tái)的研究，在設(shè)計(jì)階段可以將BIM模型在傾斜攝影模型下對(duì)地形分析并計(jì)算土方量，在施工階段在GIS平臺(tái)下進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和屬性查看，在運(yùn)維階段可以使用管理平臺(tái)下進(jìn)行WBS編碼定位具體構(gòu)件、施工進(jìn)度管理和平臺(tái)移動(dòng)端可視化管理等應(yīng)用。

2應(yīng)用實(shí)例

2.1工程概況

依托工程為某高速公路項(xiàng)目，上跨鐵路立交橋是某高速公路項(xiàng)目建設(shè)中的重要一環(huán)。立交橋里程K10+566.350～K11+681.45，全長1 123.1 m。上跨節(jié)點(diǎn)為既有鐵路。本橋與下行線正交，交角為90°;主橋?yàn)? m×45 mT構(gòu)，平面轉(zhuǎn)體法施工。引橋?yàn)?5 m、40 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，預(yù)制架設(shè)施工，先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。

2.2 BIM模型

整體與部分構(gòu)件BIM模型效果圖如圖2所示。

有文獻(xiàn)基于CATIA軟件進(jìn)行三維快速參數(shù)化建模，進(jìn)行橋梁模型計(jì)算、圖紙輸出和工作量統(tǒng)計(jì)[10]，研究的模型將基于Dynamo和Revit進(jìn)行快速參數(shù)化建模，模型精度為LOD300。

2.3 BIM+GIS結(jié)合傾斜攝影融合成果展示

有文獻(xiàn)基于GIS為基礎(chǔ)，融入了建筑信息模型，分別實(shí)現(xiàn)了高速公路隧道數(shù)字化、立體化監(jiān)控和界牌水道整治建筑物維護(hù)管理[11-12]。研究針對(duì)橋梁工程的施工階段進(jìn)行應(yīng)用。

2.3.1三維實(shí)景模型應(yīng)用成果

三維實(shí)景建模部分依據(jù)無人機(jī)傾斜攝影像數(shù)據(jù)，將xml文件導(dǎo)入無人機(jī)中，利用相片控制測(cè)量成果進(jìn)行空中三角測(cè)量，采用大疆智模軟件（大疆精靈4pro）進(jìn)行實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)生成。傾斜攝影測(cè)量，像片控制測(cè)量，實(shí)景三維模型制作及修正三維實(shí)景模型的生成效果如圖3所示。

利用BIM技術(shù)提高了工程量的計(jì)算精度，減少成本浪費(fèi)，基于建立的三維模型中選擇填方或挖方的位置，進(jìn)行土方量分析，計(jì)算得到填挖方高程面的土方量[13]。

2.3.2 GIS平臺(tái)融合應(yīng)用成果

通過GIS獲得線路數(shù)據(jù)，通過FBX格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互[14]，依托京滬高速公路改擴(kuò)建工程，利用數(shù)據(jù)開展多階段BIM設(shè)計(jì)和輔助施工模擬[15]。通過GIS平臺(tái)整合BIM模型與傾斜攝影模型信息，輸出為統(tǒng)一信息集合體，模型效果如圖4所示。圖中Part A為BIM三維信息模型，Part B為三維實(shí)景模型，Part C為GIS平臺(tái)地形圖數(shù)據(jù)模型。

圖5顯示了在GIS平臺(tái)進(jìn)行屬性展示的應(yīng)用效果，經(jīng)查詢可知橋梁等級(jí)為“大橋”，橋梁最大載荷為400 t，全長1 123.1 m，使用年限100年，車道類型為雙向4車道，轉(zhuǎn)體橋施工方法為掛籃施工，設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h，設(shè)防烈度為9度以及橋梁起終點(diǎn)樁號(hào)與鐵路交點(diǎn)樁號(hào)等信息。

2.4管理平臺(tái)應(yīng)用成果

2.4.1編碼定位具體構(gòu)件

在傳統(tǒng)的建筑手段中，各個(gè)具體的構(gòu)件難以區(qū)別，導(dǎo)致后期在施工過程中造成時(shí)間、金錢的浪費(fèi)。把模型上傳平臺(tái)之后有效避免了之前的不方便，進(jìn)行編碼之后的模型在平臺(tái)中可以分別顯示各個(gè)構(gòu)件。利用BIM技術(shù)基本解決了大型橋隧集群運(yùn)維設(shè)施數(shù)字化、構(gòu)件解析編碼[16]，依托化工廠項(xiàng)目結(jié)合BIM結(jié)構(gòu)仿真系統(tǒng)，對(duì)鋼筋與復(fù)合材料混凝土進(jìn)行分類[17]。研究基于平臺(tái)在數(shù)字化、編碼化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件、材料綜合統(tǒng)一管理。

2.4.2施工進(jìn)度管理

基于BIM虛擬施工技術(shù)理論框架，在BIM施工可視化分析軟件平臺(tái)上，利用虛擬施工軟件進(jìn)行4D虛擬施工[18]。通過Project生成的項(xiàng)目進(jìn)度導(dǎo)入平臺(tái)并將它們與項(xiàng)目組件綁定生成四維施工模擬。通過將BIM連接到工程時(shí)間表上，模擬BIM-4D工程的進(jìn)展。如圖6所示。

3結(jié)語

（1）將BIM技術(shù)的微觀屬性與GIS技術(shù)的宏觀屬性進(jìn)行有機(jī)融合，形成信息統(tǒng)一體，提高信息交互效率，探索BIM技術(shù)應(yīng)用的多樣性，提高了BIM技術(shù)的適用性；

（2）BIM模型創(chuàng)建常常涉及場(chǎng)地、結(jié)構(gòu)、附屬設(shè)施等多個(gè)專業(yè)和不同材料。在建模時(shí)，使用圖層對(duì)不同專業(yè)和材質(zhì)的模型進(jìn)行分類管理，對(duì)構(gòu)件添加各自WBS編碼，為后期各專業(yè)BIM模型更好的在GIS平臺(tái)融合；

（3）通過BIM模型和傾斜攝影實(shí)景模型創(chuàng)建、在GIS平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的實(shí)施流程和關(guān)鍵技術(shù)，最后結(jié)合某轉(zhuǎn)體橋項(xiàng)目進(jìn)行了工程實(shí)踐，展示了BIM模型創(chuàng)建、傾斜攝影實(shí)景模型、GIS平臺(tái)的場(chǎng)景漫游、工程量分析、土方量計(jì)算、屬性查詢等應(yīng)用效果，驗(yàn)證了整套技術(shù)流程的可行性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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（責(zé)任編輯：平海，蘇幔）