實景模型+BIM 技術在公路工程中的應用

王立爭 尹 晶

（遼寧省交通高等專科學校，遼寧 沈陽110112）

數字化技術越來越被應用于工程建設領域，應用無人機航測，生成三維實景模型傾在公路工程設計領域逐漸被使用。三維實景模型，具有地理坐標系統，真實反映測繪區域地形地貌特征。近年來由于建設行業BIM技術的興起，一定程度上也倒逼傳統測量手段的更新，無人機航測，三維實景模型的應用，得到發展。公路工程行業，勘察設計傳統地形測繪采用全站儀、RTK 等設備技術，進行點測量的方式。新的技術手段的應用將帶來巨大的變化。

無人機航測實景模型的出現不僅可以在公路設計前期提供出良好的解決方案外，也可以在后期公路應急、成果展示等多方案提供強有力的幫助。

某市生態廊道工程，項目業主要求工可研時間短，路線全長37.5km，寬度0.5km采用勘察設計傳統方法，時間緊，任務重，經綜合對比分析，最終采用新技術無人機航測實景建模技術，先生成三維實景模型，應用BIM軟件在實景模型上，進行公路選線定線設計。

1 無人機類型選擇

多旋翼無人機特點為體積小、重量輕、噪音小、飛行高度低，飛行速度慢。適合精度高，小面積航測。固定翼無人機由于續航長負重大的優點較大區域的航測。根據本項目的特點，帶狀地形，路線比較長，同時工期你較短，以為做工可研調查，對精度要求相對不高，經過綜合考慮論證，最終決定采用手拋式固定翼無人機，同時搭載雙鏡頭相機。這樣滿足需求的同時，極大提升了數據采集的速度和效率。

2 布設像控點

帶狀測區，布點需要在帶狀的左右側布點，可以按“S”字型路線布點，按1:1000 的比例尺成果，每隔1000 米左右，設置相控點，使用GPS進行測設，采用北京54 坐標系，共設置相控點34 個，像控點的位置設置于平整，易識別位置。

3 數據處理

無人機航測產生的大量照片數據，應用建模軟件CC成圖。CC軟件具有集群功能，本項目采用7 臺專用圖形工作站，進行模型生成看，數據成果為3MX格式。首先建立BLOCK文件，導入照片數據，進行控制點的定位，然后進入空三解算，生成空三數據文件，檢查空三質量報告。合格后，進行模型制作。成果為帶有真實準確位置信息的實景模型。

建模過程中遇到幾個問題需求解決，空三加密后分層，分層后無法建模，應對空三設置進行更改，若像控點是均勻分布的應在相應控制點上，則通過多刺幾張不同鏡頭的照片的方式進行改進。當空三加密分層部位下無像控點，可使用軟件中設置連接點的功能，設置若干個連接點進行糾正。

模型出現水面漏洞可通過重建約束功能實現。先測量出漏洞邊緣高程，在谷歌相應位置繪制出相應水域并輸入漏洞邊緣高程，建立修復文件，在之前生成的模型產品中提交更新。

CC 刺控制點

3MX格式實景模型

4 路線方案設計

路線方案設計，采用BIM技術，應用本特利軟公路概念化設計軟件OpenRoadsConceptStation，首先在軟件中地圖上查找并選定到工程項目所在區域，選擇區域時，按夠用原則選用，不要選擇過大，同時選擇和實景模型相同的坐標系統BEIJING54，打開界面后，選擇軟件里面鏈接功能，注意鏈接文件的格式只有兩種，一種是3MX，另一種是3SM。

將3MX格式的實景模型鏈接進入概念化設計軟件，電腦界面出現整個實景模型，前提條件是上述步驟正確，否則模型鏈接不進來。

在實景模型上，選擇軟件道路選項，包括路面等級、交通量數據參數設置。軟件中路面寬度及結構為美國規范，所以需自建模板，模板參數按實際工程確立。

根據公路工程設計規范進行選線、定線，此時，選擇新建項目的路面參數的模板，選線的同時，公路的BIM模型就直接出現在實景模型上，可是實時動態調整路面的曲線半徑、縱斷高程，完成路線的線形設計。

選擇軟件中的橋梁菜單，可以選定橋梁的模型結構，可以選擇需要的基礎、上部結構等形式，在路線設置橋梁位置，插入橋梁模型，擬定橋梁，橋梁模型的跨境可以實時進行調整。

當路線設計完成后，BIM模型與實景模型結合一體，可以用統計工程量功能，軟件將根據設定的結構模板以及實景模型的地面高程，自動計算公路工程的土方工程量、路面材料工程量、橋涵工程量。

采用實景模型+BIM概念化設計軟件，可以直觀、準確的進行路線的初步設計，同時可以做到實時動態調整路線，數小時內，完成公路、橋梁、路燈等模型創建，最大限度地降低開發成本。

路線選線、定線

5 動畫輸出

通過概念化設計軟件可視化功能，將公路設計輸出動畫，可加入車輛、交通信號、全局照明、季節變化等等視覺效果。

傳統公路工程選線定線及初步設計，是在二維圖紙的基礎上進行，不能直觀展現實景情況，有一定的局限性和模糊性。而實景建模+BIM技術的應用，使公路初步設計在真實場景的三維條件下進行，地理位置信息符合規范要求，節約成本、節約時間、真實直觀、工程量準確、具有可視化等諸多優勢，將給公路工程的傳統勘察設計帶來巨大的變化。