BIM和傾斜攝影測量技術在實景三維模型中的應用

昌圣翔

（1 廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司；2 廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司）

0 引言

隨著我國城市的不斷發展，城市實景三維模型作為其數字化最重要的基礎框架數據，越來越成為人們關注的焦點。想要獲得理想的實景三維模型，離不開兩種技術：BIM 和GIS。建筑信息模型（Building Information Modeling, BIM）是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的數據模型，可實現超精細化的建構筑物內部信息管理，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。地理信息系統（Geographic Information System，GIS）是一種具有信息系統空間專業形式的數據管理系統，突破了傳統二維平面中空間信息可視化能力的局限，使得建筑物和地形環境的空間結構與相互關系得到展示。利用傾斜攝影測量技術可以快速獲取大范圍的地物信息，極大的降低了GIS 平臺的搭建成本。

但是BIM 的空間分析能力較為微觀，并且BIM 模型設計軟件支持的空間范圍小，無法承載海量大范圍的地形數據，也不具備對地理信息進行分析和建筑周邊環境整體展示的功能。GIS 是面向地球上帶有地理信息的任何物體，相對來說較為宏觀，無法直接獲取精細化的建筑信息，并且傳統的GIS 數據制作成本較高，不利于大范圍推廣。傾斜攝影測量的出現，為該難題提供了一種解決方案。傾斜攝影測量（Oblique Photography）是指在同一飛行平臺上搭載5 臺航攝相機，同時從一個垂直、四個傾斜五個不同角度采集影像，獲取地面物體的完整信息，拍攝相片時，同時記錄航高、航速、航向和旁向重疊、坐標等參數，具有作業面積大、建模效率高和平均成本低等優點。本論文將探討如何將BIM 與傾斜攝影測量技術進行有效的結合，為數字化城市的發展提供技術支持。

1 關鍵技術

1.1 基于BIM 的精細化建模

本論文中研究建筑均為民用建筑，結構簡單，無復雜異形構件，故選用Autodesk Revit，以獲得簡便的圖形工作界面、方便的操作和豐富的族庫。

Revit 創建建筑結構的總流程：選擇項目樣板→設置標高→繪制軸網→創建墻體→添加門窗→創建樓板和屋頂→放置內部構件→添加樓梯

1.2 基于傾斜攝影測量的三維場景搭建

傾斜攝影建模使用Bentley 公司的專業實景建模軟件ContextCapture 來建立3D 模型，該軟件的一般建模過程如圖1 所示。該過程主要由兩個步驟組成：①使用無人機（UAV）進行傾斜攝影；②使用ContextCapture進行后處理。

基于傾斜攝影測量數據的真實感三維模型的一般建模流程如圖1 所示。

1.3 基于Skyline 的三維實景融合

Terra-IT 公司旗下的三維可視化軟件Skyline 提供的智慧城市解決方案將傾斜攝影測量技術與BIM 技術無縫融合，實現了城市的徹底數字化，信息最大化，搭建全要素三維智慧城市系統平臺，包括整個城市全面的綜合數據，按照行業需求將其分層分類，直至無限層次的細分，每個行業都可以利用關聯信息實現自己的功能需求，使智慧城市應用無限擴展，形成完整的智慧城市信息化、智能化生態系統，促進智慧城市建設和可持續發展。

2 案例

本研究選取了一棟教學樓作為算例來具體介紹上述的方法與流程。該教學樓為框架混凝土結構，分為3層，層高4.5m，總建筑面積2688m2，見圖2。

通過無人機采集目標建筑周邊原始影像照片，經建模軟件后處理，生成具有真實感的3D 模型，導出為TIFF 格式后，在Skyline 平臺進行加載展示。見圖3-圖5。

將BIM 模型進行貼圖處理獲得真實紋理后，再導入Skyline 平臺進行比例融合，獲得最終的實景三維模型，見圖6。

圖3 采集照片數據

圖4 空三計算獲得點云數據

圖5 具有高真實感的室外環境模型

圖6 在Skyline 中加載傾斜攝影模型

3 結論

本論文將BIM 與傾斜攝影測量技術相結合，既可以利用傾斜攝影技術快速搭建極具真實感的GIS 實景，又可以使已有的三維模型可得到極大重用，大量高精度的BIM 模型可作為GIS 系統中一個重要的數據來源，為數字化城市提供有力的數據支撐。