無人機航測與公路BIM的結合應用

摘 要：隨著無人機航測技術的逐漸成熟，公路BIM技術在最近幾年也嶄露頭角，無人機航測與公路BIM技術結合應用的探討

關鍵詞：無人機；BIM；結合應用

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

引 言

隨著高新技術的飛速發展，無人機產業在近十年內發生了日新月異的改變，無人機的應用領域也從之前的軍用，延展到了農業、電力、石油、檢災、林業、氣象、國土資源、安防、海洋水利、測繪等多種行業領域。同時，作為新型技術應用，BIM在各大行業內展開新的空間革新，對于各個產業全生命周期的執行起到至關重要的作用。

1 無人機在測繪行業中的應用

隨著國內經濟的高速發展，我國的各項基礎設施也在如火如荼地迅速完善。那么，基礎設施的建構過程也變成了一項被重視的焦點，其中，測量技術為首要關注點。在這些年，無人機技術實時性、機動性等優勢逐漸地取代了傳統航空攝影測量中航測設備，從而大大節省了成本，取得了較大的社會和經濟效益。

目前，無人機在測繪工程中主要用于荷載單鏡頭正射系統、多鏡頭傾斜攝影系統以及激光雷達掃描系統，用以獲取正射影像、傾斜影像以及點云等數據。在上述三種數據類型中，正射影像主要用來生產DOM、DEM以及DLG等產品，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各種數據格式的實景模型（3MX、3SM、OBJ以及OSGB等），以滿足三維設計所需各類數據端口，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4D產品；點云數據相較前兩者體量龐大，主要用于被測場景的細部結構，點云數據可以與上述兩者的數據融合，生產出更具精細化程度的模型結構。

2 BIM技術

在空間大數據背景下，BIM技術逐步走上歷史舞臺。它是一個完備的信息模型，能夠將工程項目在全壽命周期中各個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。通過三維數字技術模擬建筑物所具有的真實信息，為工程設計和施工提供相互協調、內部一致的信息模型，使該模型達到設計施工的一體化，各專業協同工作，從而降低了工程生產成本，保障工程按時按質完成。它以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協調性，模擬性，優化性和可出圖性五大特點。

3 無人機航測與BIM的結合應用

隨著省內路網的不斷完善，對已建路段的養護維修乃至維修改造工作任務更加繁重。考慮到維修改造路段具有交通量大、路面結構成熟等特點，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、內蒙高原以及青藏高原交匯處，地質結構較為復雜，并多發地質災害，災后道路出現的沉降、斷裂、塌方等問題成為道路實時監測的難點。通過航測來完成勘測任務，為BIM技術海量的數據需求提供保障，因此，無人機航測與BIM發展的結合應用將成為今后發展的趨勢。

4 S104線沈家坡至阿干鎮段項目實例

4.1 地理模型的建立

在二維勘察設計階段，公路路線的布設及道路、橋梁專業的設計都是基于不同比例尺的DLG文件來確定設計方案的。那么，三維設計的思路，①是將DLG或者DEM文件轉換成三維數據形式，然后賦以高分辨率的DOM，再根據相關規范、設計標準來布設路線和設計橋梁道路。②就是直接獲取三維數據及影像信息，直接基于三維數據進行相關設計。相較于上述兩種方法，后者更能反映真實地形地物，更好地服務于勘察設計。

4.2 三維設計

4.2.1 路線設計

在三維設計中，路線的布設所遵循的設計規范，從公路等級到線形設計，再到縱斷面設計與二維設計都是相同的。在關系到路線經過重點區域的方案選擇時，三維數據所提供的高精度數據支持，為設計布線給予了極大的便利。S104線項目位于蘭州市區連接蘭州南部的瓶頸區域，長期滯后的交通條件嚴重制約區域經濟發展，同時作為盤活蘭州南部旅游發展的門戶通道，公路基礎設施建設亟待升級。

4.2.2 道路設計

在完成路線布設任務后，根據公路項目具體情況，設計公路橫斷面。以S104線為例，起點至K14+640設計標準為市政公路，K14+640至終點為二級公路設計標準。其中，市政路標準橫斷面為雙向四車道27M的設計標準，二級公路標準橫斷面為雙向兩車道12M的設計標準。

4.2.3 橋梁設計

S104項目全長23.02km，共設置橋梁28座，互通式立交一座，橋隧占路線總長的30.76%。在進行三維設計時，橋梁布設任務，包括橋梁規模的確定、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的結合：

現階段，BIM在公路行業的應用主要處于對二維設計的翻模，因而大多數據源為正射影像等二維數據。這時，則需要建模軟件實現由二維到三維的數據傳遞及轉換。通常的，在Autodesk平臺，這一系列任務是在Civil3D和Infraworks軟件中完成的。

相較于二維翻模，BIM的優勢更在于三維正向設計，不過，這一切都建立在高精度的數據源基礎上，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、道路等一干專業是在PowerCivil中完成，橋梁設計專業則是在Civil Station Designer中完成。在完成所有專業的設計任務后，需要將各個專業的設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 結束語

無人機攝影測量為BIM技術提供所需的海量的基礎數據，BIM技術在公路行業中的應用為公路設計帶來了新穎的解決方案，其更深層次的應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技術的結合應用，未來將會有更大的發展空間。

收稿日期：2018-8-5