三維項目建設進度管理系統設計與實現

周智勇

(重慶市勘測院，重慶 400020)

三維項目建設進度管理系統設計與實現

周智勇?

(重慶市勘測院，重慶 400020)

隨著無人機航攝技術的推廣，快速獲取目標區域的高分辨率影像成為現實。結合日益成熟的三維仿真技術，建立項目建設三維進度管理系統，為重大工程項目管理提供精準和可視化的平臺。本文結合重慶國際博覽中心三維管理系統的建設，對系統建設內容、系統設計及建設要點等進行了闡述。

無人機航攝；三維仿真；三維進度管理系統

1 引 言

近年來，隨著計算機技術、低空數字航空攝影技術、攝影測量技術、圖形圖像技術、三維仿真技術等相關學科的飛速發展，使得通過快速獲取地表信息，并進行三維地表重現成為可能。本文在三維仿真建模基礎上，提出了用低空無人機數字航攝影像作為三維地形可視化中地形表面紋理圖以提高真實感的想法，并且定期航飛進行數據更新，達到項目建設進度管理的要求。以三維地形數據和低空航攝影像數據為基礎的可視化地形三維，疊加建筑規劃三維模型可以產生更逼真的三維視景。

目前國內項目建設進度管理存在著信息化管理水平不高、大量圖紙和文檔資料不便于保存和管理等缺點。而三維進度管理系統首先根據建設進度計劃進行三維模擬，對建設的全過程進行規劃效果與現狀情況的對照、分析，及時發現實施中的偏差，采取有效措施，調整工程建設施工進度計劃，排除干擾，保證工期目標實現。

2 系統建設的總體目標

重大工程項目建設管理是為了實現項目的目標，對項目的工作內容進行控制的管理過程。它包括范圍的界定，范圍的規劃，范圍的調整等。項目建設三維管理系統的設計目標為:

(1)具有強大的三維展示功能；

(2)設計進度與現狀對比功能；

(3)對建設進展的精確模擬；

(4)提高項目建設管理效率和質量。

3 系統建設內容

項目建設三維管理系統主要建設內容包含:

(1)數據獲取與整理

規劃資料獲取與整理:項目方案資料的收集，包括項目總平面圖、立面圖、效果圖等。獲取資料后進行分析、整理，保證資料的一致性。

現狀數據獲取與整理:現狀數據主要依靠無人機進行航攝獲取。首先依據項目范圍收集已有地形圖，經過分析，確定航向、航高、重疊度等，進行無人機航攝。獲取航攝相片后進行沖洗、外業測量像控點、成果解算、內業空三加密、采集特征點線面等。

(2)三維模型制作

規劃方案依據收集到的資料，在專業三維建模軟件如3ds Max里面進行建模。得到規劃方案的建筑模型。

現狀模型依據采集的特征點線面等三維矢量數據生成數字高程模型、數字正射影像圖，制作帶影像貼圖的三維地形模型。

(3)系統設計與開發

設計友好的用戶界面、提供實用的量算功能、實現現狀與設計進度的對比功能、并提供基本的導入導出圖片、視頻等功能，同時開發自動按進度播放或人工進行演示進展計劃等功能。

(4)系統集成

將制作的規劃方案模型和地形三維模型數據集成到帶有豐富三維功能的系統中，并實現數據的快速調入與顯示。

(5)數據更新與維護

項目進度隨著時間的推移而變化，根據甲方要求，制定合理的三維地形數據的更新周期，保證數據現勢性。依據更新周期進行無人機航攝，提供實時的三維地形數據，實現對進度的全方位掌控。

4 系統設計

4.1 區域概述

重慶國際博覽中心總投資約 74億元，占地1.3 km2，總建筑面積60萬m2，建筑面積為西部第一，全國第二，于2010年7月開工，將于2012年10月開館。項目設計管理難度大、屋面造型特殊、項目超限、專業論證量大、地形地貌復雜，而整個工程工期僅25個月，將再一次刷新建設的重慶速度。

4.2 數據組織

(1)精細模型制作

依據業主提供的建筑平面圖、立面圖及效果圖等規劃資料，按地形模型、建筑模型、交通路網模型、植被模型、附屬設施模型、其他模型、紋理貼圖等類別進行制作，并按照項目建設進度計劃進行數據整理，滿足后期系統分塊調用數據要求。

(2)地形模型

以無人機航攝影像為基礎，進行外業控制測量，內業空三加密，采集特征點線面等，生成數字高程模型，結合空三加密成果制作數字正射影像圖。利用采集的特征點線面數據生成地形三角格網，同時套合數字正射影像圖，得到測區的地形模型。

4.3 系統主要功能設計

(1)三維瀏覽

系統提供靈活的視點控制方式，如平移、旋轉、視點切換等。實現全屏顯示計劃、全屏顯示實際或同時顯示計劃和實際等。如圖1為全屏顯示2011年2月的計劃進度。

圖1 2011年2月施工計劃進度

(2)視頻播放

系統支持播放視頻文件。導入事先錄制好的宣傳視頻，通過定制的播放鍵在不退出系統的情況下進行播放。效果如圖2所示。

圖2 系統支持播放視頻文件

(3)規劃與現狀對比

以分屏顯示的方式來進行對比。同一時期的三維地形與進度計劃進行對比，全面地分析與評價進度計劃的執行到位情況。以左屏幕顯示計劃進度，右屏幕顯示現狀情況。并支持獨立更新進度，直觀而又準確描述進度計劃執行情況。對比效果如圖3所示。

圖3 左為2011年8月施工進度計劃，右為2011年8月份的實際進度情況

(4)空間量算

實現常規的測量分析，如測量空間點、測量空間距離、測量水平距離、測量垂直距離、測量面積等。

(5)系統輸出

系統提供靈活的數據處理方式，如導入導出場景數據、錄制影片、效果圖輸出等功能。

4.4 系統應用

以重慶國際博覽中心項目建設工程為例，項目單位要求按月度將進度計劃體現在三維進度管理系統中，實現對進度實施的精細化管理。同時要求以2個月為周期，對建設區域影像進行更新，實現對工程進度的全面掌握，及時調整施工計劃。圖4為施工前地塊地形與2011年7月施工現狀對比。圖5為2011年7月施工計劃與現狀的對比。圖6為規劃建成后的效果與2011年7月現狀進行對比。

圖4 左屏為施工前地塊地形，右屏為2011年7月時的施工狀況

圖5 為2011年7月施工計劃與現狀的對比

圖6 規劃建成后的效果與2011年7月現狀進行對比

5 建設要點

為了實現一體化應用集成的目標，及達到現狀與實際的對比功能，重點開展和實現了以下關鍵技術的應用:

(1)建筑規劃模型和地形模型的有機結合。隨著時間的推移，建筑模型在不斷的生長，地形也隨著時間的推移而發生著變化，將兩者完美的結合是在建模過程中必須處理好的問題。

(2)地形模型的更新需以無人機航攝為保證。無人機航攝可以快速獲取目標區域的高分辨率影像，進而快速生成數字高程模型和數字正射影像圖，滿足地形模型的更新速度和質量要求。

6 結 語

系統建成后，通過采用三維仿真可視化的形式，極大地方便了項目進度數據的管理、查詢與分析，用戶可以方便地對項目建設過程中甲方施工進度進行準確分析與對照，免去了到現場才能檢查施工進度的缺陷，能全面仔細地分析施工進度情況，并依據實際施工進展及時調整項目建設計劃，保證重大工程項目建設在工期內按時完成。

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[6] 顧朝林.論“數字城市”及其三維再現關鍵技術[J].地理研究，2002，21(1):14～21

The Design and Implementation of Three－dimensional Project Construction Schedule Management System

Zhou Zhiyong
(Chongqing Survey Institute，Chongqing 400020，China)

Obtaining high resolution images has been came true with the popularization of aerial photography by UAV.Constructing the three dimensional project progress management system to provide a convenient and visual platform based on the three dimensional simulation technology.This paper interprets the content and key point of the system construction and system design combined with the construction of the three dimensional management system for Chongqing International Expo Center.

aerial photography by UAV；three dimensional simulation；three dimensional project progress management system

2012—03—05

周智勇(1979—)，男，工程師，主要從事攝影測量與地理信息系統的生產與管理工作。

“十二五”國家科技支撐計劃重點項目“高性能航空遙感數據自動處理與加工軟件研制”(2011BAH12B07－04)。

1672－8262(2012)02－8－03

P208.2

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