基于BIM的無人機傾斜攝影技術的施工應用

江 林

(四川省機場集團有限公司 四川 成都 610000)

一、基于BIM的傾斜攝影技術特點

利用無人機傾斜攝影技術，提取施工現場場地場貌，生成點云模型，通過一系列技術手段將場地模型與土建模型進行嵌合，實現了虛擬模型與實際場地的結合。利用整合后的模型進行現場施工場地規劃，大大提高了場地利用率，合理安排安全文明施工。該模型還可以迅速測量真實距離、面積和土方量，本工法具有真實準確、靈活多變、高端直觀、經濟可重復使用等特點。

GIS數據模型可真實展現周邊環境，特別針對傳統CAD和Revit不能表現出的復雜地理地貌時特別適用，再結合Revit形成真實三維可視化效果。在不同施工階段，現場施工道路、材料堆放、機械設備、消防安全等都需要及時變化，傳統CAD場布二維圖紙與Revit場布三維模型無法及時準確反應，不能滿足不同施工階段的需求。而通過更新Revit最新模型并與GIS數據模型結合便可以很好解決這一技術瓶頸。

所生成的虛實結合模型可視化程度及還原度極高，并可通過數據傳輸，制作漫游動畫視頻，便于現場施工交底。相比傳統土石方量測量方法，例如：方格網法、斷面法、等高線法等計算等受客觀因素限制，野外作業不安全，費時費力，經濟效益并不明顯，如遇到大體量不規則異形堆土場，所得數據誤差也較大。但通過傾斜攝影技術所得的GIS數據模型卻可分別得到實際挖填方量的適時數據，通過修改高程點，可重復快速提取所需數據，十分便捷。

二、基于BIM的傾斜攝影技術原理

傾斜攝影技術是通過5個不同角度的影像采集，并借助計算機軟件生成點云信息，并融合物體紋理信息高精度真實反映物體的外觀、位置、高度、體積等屬性的三維模型。工業級傾斜攝影技術是需要工業級無人機搭載的五向高清攝像頭，通過一個垂直方向，四個傾斜方向，五個不同的視角同時低空飛行采集數據，即只需飛行一條路線便可把一座城市級別的地理信息采集完成。

而消費級無人機借用此原理，分別在五個方向單獨低空飛行采集數據，雖然五條線路會耗費更多的時間，但是由于一個建設工程的數據體量相比一座城市來說卻是極小，合計所需時間并不多，綜合判斷還是消費級無人機更適用于工程建設。

傾斜攝影模型測算土石方量的原理：將航測所得的帶矢量化的照片通過空中三角測量計算轉化成高密度點云數據，并配以材質貼圖轉化生成實景模型。而具體區域土方工程量大小可通過軟件直接測量獲得。

三、基于BIM的傾斜攝影技術工藝流程及操作要點

(一)工藝流程

圖1 工藝流程圖

圖2 虛實完美結合GIS+BIM圖

GIS數據和Revit數據可通過3DsMax反饋在場地模型中，實現數據的共享。如圖2所示。

(二)工藝要點

1.采集數據

使用大疆無人機官方應用DJI GO 4和Altizure 這兩款APP。打開DJI GO 4，啟動無人機，在Ipad上把Altizure中參數設置航向重疊率不低于50%，旁向重疊率不低于50%，相機傾斜角度40度,拍攝間隔為2秒一次

重疊率的選擇是越高成型質量越好，但考慮到后期的模型建立的耗費時間，需根據不同大小項目對重疊率酌情增減。然后規劃好飛行路線，設置好飛行高度(特別注意附近高空是否有遮擋物)，所有參數設置完成后，開啟自動拍攝，當電量不足時，應及時更換電池，以免任務失敗。

2.導入數據

由Bentley研發的ContextCapture Master這款3D成像軟件是目前市上綜合評價最穩定、成像質量好和合成效率比較高的軟件之一。將在規劃航線上拍攝的帶有GPS定位和鏡頭姿態數據的照片導入到ContextCapture。

3.生成模型

通過計算機分塊計算，將帶矢量的GIS數據逐漸累計疊加，形成帶紋理的模型。在模型中可以查詢任意一點的坐標、距離、高程等地形信息。

4.場地布置交底

將真實場地模型附帶材質信息導入lumion或3ds Max，并結合傳統Revit所深化好的虛擬場布模型，制做漫游動畫視頻，將用于現場交底。

5.土方量測算

通過Acute3D Viewer軟件，可直接瀏覽生成的場地模型，針對不同施工階段所需挖填方量進行精確測量。通過設置采樣距離的間距，底部緊貼地表面，頂部通過高程控制，以便生成不同精度的立方體柱，最終累計計算所有立方體柱的體積總和。

四、結論

基于BIM的無人機傾斜攝影技術施工應用通過無人機傾斜攝影技術掃描真實地表，重塑地表模型并結合Revit虛擬建筑模型，針對不同施工階段，形成一套新興的場地布置模式和土石方量的測算方法，并在工程計量方面探尋到另一種快捷方式。