基于BIM技術(shù)的地模的建立和使用

邢 煜 苗永慧

(1.江蘇省交通科學(xué)研究院有限公司，江蘇 南京 210000; 2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

基于BIM技術(shù)的地模的建立和使用

邢 煜1苗永慧2

(1.江蘇省交通科學(xué)研究院有限公司，江蘇 南京 210000; 2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

從地形圖數(shù)據(jù)的快速化轉(zhuǎn)換與無人機(jī)測繪兩方面，介紹了基于BIM技術(shù)的地模建立方法，并探討了模型的處理技術(shù)，闡述了地模在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，有利于加快工程建設(shè)的信息化發(fā)展。

BIM技術(shù)，三維模型，地形圖，測繪技術(shù)

1 概述

BIM技術(shù)的興起使得二維的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，橋梁設(shè)計(jì)開始變成了實(shí)景的展示、帶有信息數(shù)據(jù)的真實(shí)模型，并且鏈接圖紙、工序、流程、造價(jià)等信息，傳統(tǒng)的CAD地形圖也無法滿足現(xiàn)有的需要，我們開始尋找其他的方式來承載、反映、使用地形及地質(zhì)的各種信息。

2 地模建立

2.1 地形圖數(shù)據(jù)的快速化轉(zhuǎn)換

公路設(shè)計(jì)的最為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)就是地形數(shù)據(jù)，部分設(shè)計(jì)階段三維建模也需要一定量的精細(xì)化模擬，目前BIM軟件對地模的構(gòu)件原理基本是通過識別地形圖中的高程的點(diǎn)及等高線數(shù)據(jù)形成地模，在網(wǎng)面上蒙上衛(wèi)星圖片的處理方式，其他建筑物或構(gòu)造物上的高程點(diǎn)，道路、水田、河流、建筑物形狀、管線等信息無法實(shí)現(xiàn)真實(shí)模擬，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的土體分層，鉆孔資料轉(zhuǎn)換成為土層的三維模型等諸多問題均需要花費(fèi)大量的精力人為進(jìn)行處理。

帶地模地質(zhì)橋梁模型見圖1。

2.2 無人機(jī)測繪技術(shù)

傾斜攝影獲取的傾斜影像經(jīng)過影像加工處理，通過專用測繪軟件可以生產(chǎn)傾斜攝影模型，模型有兩種成果數(shù)據(jù)：一種是單體對象化的模型，一種是非單體化的模型數(shù)據(jù)。

單體化的模型成果數(shù)據(jù)，利用傾斜影像的豐富可視細(xì)節(jié)，結(jié)合現(xiàn)有的三維線框模型(或者其他方式生產(chǎn)的白模型)，通過紋理映射，生產(chǎn)三維模型，這種工藝流程生產(chǎn)的模型數(shù)據(jù)是對象化的模型，單獨(dú)的建筑物可以刪除、修改及替換，其紋理也可以修改。無人機(jī)技術(shù)建立建筑物群見圖2。

非單體化的模型成果數(shù)據(jù)，后面簡稱傾斜模型，這種模型采用全自動化的生產(chǎn)方式，模型生產(chǎn)周期短、成本低，獲得傾斜影像后，經(jīng)過勻光勻色等步驟，通過專業(yè)的自動化建模軟件生產(chǎn)三維模型，這種工藝流程一般會經(jīng)過多視角影像的幾何校正、聯(lián)合平差等處理流程，可運(yùn)算生成基于影像的超高密度點(diǎn)云，點(diǎn)云構(gòu)建TIN模型，并以此生成基于影像紋理的高分辨率傾斜攝影三維模型，因此也具備傾斜影像的測繪級精度。

3 模型處理

3.1 采用識別現(xiàn)有地形圖建立地模

模型建立后貼衛(wèi)片，效果并不能完全的展示現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，無法識別建筑物、構(gòu)造物等信息，僅為基本的地面走勢、識別的測量點(diǎn)及等高線信息，后期如有進(jìn)一步需要，也可以對照地形圖進(jìn)行部分信息的手動恢復(fù)，或采用MicroStation，3dmax等進(jìn)行編輯，效果比較一般，也基本能夠達(dá)到可視化模擬的效果，大批量的處理工作量巨大，對大型項(xiàng)目及效率難以支持。

或采用城市構(gòu)建的軟件如CityEngine結(jié)合GIS數(shù)據(jù)和衛(wèi)星圖片進(jìn)行地形的建造，流程為根據(jù)地形的GIS數(shù)據(jù)形成地形，蒙衛(wèi)星圖片，通過定義規(guī)則包括房屋、樓層、植物、道路、水、公園等的模型及貼圖自動排列。手動與編程處理地模見圖3，圖4。

3.2 航拍地形圖的處理

在各個(gè)基礎(chǔ)資料詳細(xì)的情況下生成的文件是可以直接使用的，但必定有些照片的拍攝、遮擋物、GPS信號數(shù)據(jù)丟失、軟件識別問題、工程要求等會產(chǎn)生模型上的問題，需要進(jìn)行后期的一個(gè)處理。航拍地模后期處理見圖5。

4 地模應(yīng)用

1)虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)模擬，模擬真實(shí)環(huán)境的場景，直觀的展示工程的實(shí)施情況，模擬真實(shí)的行車、照明、鳥瞰、漫游等(見圖6)。2)高精度的航拍地模可以測量，可以在三維的模型上直接提取坐標(biāo)、標(biāo)高、距離(見圖7)。3)可以通過三維的航拍模型形成地形圖，即去掉構(gòu)造物的地形。可以切出任意位置的地面線，形成等高線等(見圖8)。4)可以對構(gòu)造物進(jìn)行分類并賦予信息，房屋、道路、水塘、燈桿、廣告牌等，并且分類統(tǒng)計(jì)數(shù)量，外業(yè)的數(shù)據(jù)是可以在實(shí)景地模上完全處理的(見圖9)。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)了工程領(lǐng)域的重大變革，信息化的模型將成為工程記錄、存儲、應(yīng)用的重要形式，地形圖的數(shù)據(jù)化要求也將越來越高，隨著BIM平臺化的發(fā)展，云技術(shù)、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，地形數(shù)據(jù)的記錄和應(yīng)用也將更加廣泛。

[1] 錢 睿.基于BIM的三維地質(zhì)建模[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué),2015.

[2] 張 鄰.基于BIM與GIS技術(shù)在場地分析上的應(yīng)用研究[J].四川建筑科學(xué)研究,2014，40(5)：327-329.

[3] 魯 洋.BIM技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望[J].山東交通科技,2015(13)：126-127.

The establishment and application of the ground model based on BIM technology

Xing Yu1Miao Yonghui2

(1.JiangsuCommunicationsAcademyCo.,Ltd,Nanjing210000,China; 2.No.2RoadSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,CCCC,Wuhan430056,China)

From the fast transfer of topographic map data and the survey and mapping of the unmanned aerial vehicle, the paper introduces the floor mold establishment methods based on BIM technique, explores the mold treatment technique, and illustrates the application of the floor mold in engineering fields, so as to accelerate the informationized development in the engineering construction.

BIM technique, three-dimension model, topographic mapping, mapping technique

1009-6825(2017)03-0208-02

2016-11-16

邢 煜(1982- ),男，工程師； 苗永慧(1988- )，女，工程師

TP319

A