基于傾斜攝影技術的地鐵車站場地建模研究

何印　鄭進龍

摘? 要：文章以蘇州地鐵5號線車斜路站為實例，采用傾斜攝影技術創建了實景場地模型，直觀展示了車站與周邊場地的位置關系;模型單體化，利于要素的空間查詢和拆復建分析;與Skyline 3D GIS平臺相結合，創建交通疏解可視化模型，提高了方案匯報與評審效率。

關鍵詞：BIM技術;傾斜攝影;地鐵車站;場地模型

中圖分類號：U239.5? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0152-02

Abstract： Taking the Chexie Lu Station of Suzhou Rail Transit Line 5 as an example， this paper creates a real-scene site model by using oblique photography technology， which visually shows the position relationship between the station and the surrounding site， and the model is simplified， which is beneficial to the spatial query and demolition and reconstruction analysis of the elements. Combined with Skyline 3D GIS platform， a traffic evacuation visualization model is created， which improves the efficiency of scheme reporting and evaluation.

Keywords： BIM technology; tilt photography; subway station; site model

引言

近年來，隨著BIM技術的日漸成熟，國家政策的支持，其在城市軌道交通工程中的應用進入了快速發展期。BIM技術三維可視化用于分析、優化工程設計方案具有巨大的優勢，越來越被建設、設計、施工等各方重視。

城市軌道交通場地建模一般包括城市街道、建構筑物、地下建構筑物等要素，涉及數據量大、數據結構復雜，是建模過程中的主要特點和難點。

傾斜攝影技術作為一種新型的創建實景場地模型的BIM設計手段，能夠實現地鐵車站與周邊實景環境實時的三維視角觀察、拆遷分析、方案優化、環境評價，對提高車站方案設計效率、設計質量具有重要的作用。

1 傾斜攝影技術簡介

傾斜攝影技術起源于攝影測量與遙感學科，是對傳統航空攝影的補充和突破。通過在同一飛行平臺搭載多臺傳感器，同時從不同角度拍攝地面，能夠同時采集地表物體頂面和側面高分辨率影像，進而從中提取更完整的地物信息。利用現有具備集群并行處理能力的傾斜攝影處理軟件，實現快速建立城市實景三維模型，大大提高建模效率。傾斜攝影技術建模具備快速性、真實性、完整性的特點，影響各個應用領域發生著顛覆性的變化，成為城市軌道交通周邊場地實景建模的主流趨勢。

2 傾斜攝影技術場地建模

2.1 車斜路站概況

車斜路站為在建5號線與8號線T形節點換乘的車站。車站周邊規劃主要為商業用地及居住用地，東北側象限現狀為空地;西北側象限現狀為在建鄰里中心及金色尚城;東南側象限現狀為在建高揚國際廣場;西南側象限現狀為荷花公園。

2.2 傾斜攝影場地建模

2.2.1 場地建模數據獲取

（1）沿著道路兩側均勻布設一定數量的控制點，控制測量成果包含蘇州地方坐標系及WGS84坐標系兩套成果。

（2）采用無人機搭載傾斜攝影相機對目標區進行攝影成像，獲取作業區多視角傾斜航攝影像數據。航帶內和航帶間影像重疊率應滿足實景模型的建模要求，飛行高度須滿足空間分辨率優于2cm影像數據的獲取，影像對整個作業區的覆蓋須完整。

（3）利用外業采集的傾斜影像數據、無人機POS（定位系統）數據、控制點坐標等進行無人機航測內業平差處理，解算每張原始影像的高精度外方位元素，作為后續建模的依據。

（4）利用內業平差結果，創建實景模型數據。

（5）完成實景模型數據精度的驗證與評估。

2.2.2 車斜路站場地建模

車斜路站利用傾斜影像在Smart3D軟件中自動化建模，無太多的人工干預，因此模型效果的好壞同軟件操作上沒有太大的關系，而與采集的航拍影像關系較大。影像分辨率高、重疊度大、清晰度高，拍攝光照條件好，建成的三維模型效果越好。

傾斜攝影建模步驟如下：

（1）新建工程

在Smart3D軟件中打開ContextCapture Center Master 模塊新建工程，設置好工程名稱及存儲路徑。

（2）導入數據

在軟件中導入預處理的航拍原始數據。進入工程界面，選擇影像選項卡，添加影像按鈕，選擇需要影像，軟件會自動獲取和分組存儲的同一個物體的影像。影像組的影像可在預覽視圖中預覽和查看相關信息。

（3）刺點

刺點是指：在設有像控點的測區，將像控點與影像進行人工關聯的操作。該操作主要在控制點選項卡的界面下完成。首先確定WGS-84大地坐標系作為控制點的空間參考坐標系。之后，添加控制點在相應的列中輸入控制點的空間坐標。點擊像控點，影像選擇器將被打開，選擇連續的清晰的影像進行刺點，刺點位置盡量選擇變形小、棱角分明的地方。

（4）自動空中三角測量加密

在主界面“概要”選項卡中，單擊“提交空中三”按鈕。然后運行 ContextCapture Center Engine 外部計算引擎，執行任務隊列中的空中三角測量任務，獲得相機與連接點的空三關系模型。

（5）三維重建

在保證空三精度滿足要求之后，提交模型重建任務，開始進行模型重建。

3 車斜路站場地模型應用

3.1 模型單體化

車斜路站周邊的小區住宅、施工工棚、商業建筑等均需要進行單體化處理，便于分析車站與其空間關系和車站建成后周邊環境精細化處理，使模型與實際場地一致。而傾斜攝影全自動建模成果是一個連續的整體，不能進行單獨的編輯和分析。

因此，車斜路站周邊環境實景模型采用基于點云的切割單體化實現。此方法可將城市地表的特征地物要素分離出來，并按照建筑、景觀等單獨實體進行分層管理。

3.2 基于場地模型的交通疏解模擬

城市軌道交通施工地面交通導改是車站方案前期設計和施工準備的重要內容。本文利用傾斜攝影成果可量測的特性，將其導入到 Skyline 3D GIS平臺，并利于城市道路設計工具Urban Design按照車站分期施工區域及其交通疏解設計方案圖紙創建道路交通疏解模型，便于分析交通疏解方案與車站土建施工工期匹配性和交通疏解能力的適應性，利于交管部門的可視匯報和評審。

4 結束語

本文根據地鐵車站方案設計的要求，提出了基于傾斜攝影技術快速創建地鐵車站周邊場地實景模型的方法，解決了傾斜攝影模型單體化問題。利用場地實景模型與Skyline 3D GIS平臺結合，對施工范圍內分期交通疏解方案進行可視化模擬，提高了方案匯報及評審的效率。車斜路站的傾斜攝影技術BIM應用實例，對其推廣應用具有巨大的現實意義。

參考文獻：

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