BIM+傾斜攝影融合技術在半地下互通立交設計中的應用

劉麗芬，高 遠

（天津市政工程設計研究總院有限公司，天津 300392）

受規劃、用地、交通等制約，互通立交方案越來越復雜，從地上到地下層次越來越多，傳統的二維設計很難滿足建設需求，給施工方造成了很大的困擾。本文以鹽港東立交為例，介紹BIM技術與無人機傾斜攝影測量技術在立交互通中的應用并分析其優勢。

1 BIM+傾斜攝影融合技術優勢

1）明確設計意圖。對于地形地貌復雜的工程，如采用傳統的二維設計模式，將三維空間的信息置入到二維空間中時容易導致信息遺漏或丟失[1]。BIM技術采用三維立體模型，效果圖與設計圖能達到1∶1的準確度，其設計所體現的信息會更加明確、清晰，施工方能夠直觀地看到工程完成效果且BIM技術對子模型的劃分會更加清晰、明確。

在多層次大型復雜立交施工中，BIM技術可實現設計與施工過程協同進行，有效降低設計失誤導致的施工失誤，降低返工概率，通過可視化的建筑結構優化方案，對每個單元的構建進行合理的設計和調整，提升了工程設計的規范性和科學性[2]。

2）分析模擬能力強。采用BIM技術進行建模處理，能讓設計人員在設計過程中直觀看到工程的最終效果，進而及時調整具體施工過程中出現的設計問題，及時采取有效措施。

3）協同能力強。借助BIM的技術優勢，協同的范疇從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期。

4）反映地物周邊真實情況。相對于正射影像，傾斜影像能從多個角度觀察地物，極大彌補了基于正射影像二維應用的不足。

5）可實現單張影像量測。通過配套軟件的應用，可直接基于成果影像進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的量測。

6）建筑物側面紋理可采集。利用航空攝影大規模成圖的特點，加上傾斜影像批量提取及貼紋理的方式，能夠更高效建立真實三維城市場景模型。

7）數據量小易于網絡發布。相較于三維GIS技術應用龐大的三維數據，應用傾斜攝影技術獲取的影像數據量要小得多，其影像的數據格式可采用成熟技術快速進行網絡發布，實現共享應用。

2 應用實例

2.1 工程概況

鹽港東立交北接坪鹽通道，東接鹽壩高速及東港區，西接鹽龍大道，為五路交叉的大型樞紐立交工程。立交匝道10條，長約4 km，隧道長約2 km，橋隧比81%。

2.2 工程特點

綜合考慮生態用地、現狀大水坑、場地狹窄、高差限制、與現狀兩大隧道洞口的銜接及對現狀鹽壩高速的影響，設置五路交叉結合地下互通立交。多路交叉結合地下的互通立交具有層次多、分合流端部多、視距差、駕駛員壓迫感強等特點。

2.3 BIM+傾斜攝影技術的應用

1）現場勘探。首先實地了解工程周邊的地形和環境，探明工程周邊是否適合無人機飛行，對無人機飛行的位置和高度進行判斷[3]。無人機起飛地點選在地勢平坦、視野開闊、上方無遮擋的鹽田東港區場平區域，以保安全飛行，通過勘探建立了平均帶寬750 m的工程實景模型，為后期的三維實景模型提供了數據基礎。

2）現場無人機航測。將施工區域列為目標區域，根據現場實際勘探情況對無人機的飛行區域、相機的傾角、航向和旁向的重疊率等參數進行設置規劃，對無法探明的區域及時補拍，確保工程區域航測工作順利完成[4]。

鹽港東立交工程為多路交匯的大型樞紐工程，主要銜接高速和快速路網，現狀鹽壩高速交通繁忙，無人機傾斜攝影測量需結合工程地形狹長、北高南低等特點進行合理規劃，將航測工程分為4個區域，每個區域的尺寸約為1 000 m×1 300 m。為使無人機能獲得最大限度的航測效果，將航攝傾角設置為55°，重疊率設置為75%，旁向率設置為75%。

3）建立傾斜攝影實景模型。航測完成后，及時對數據進行分析處理，采用Bentley iTwin進行數據的初步處理，形成相應的三維實景模型。

4）設計階段的應用。利用傾斜攝影建立的實景三維模型，與BIM模型結合，創建參數化構件庫，精確表達以橋隧為主的大型建筑構件幾何特征[5]。使用BIM技術開放式建模和模擬應用程序并整合大量數據以支持先進的多專業BIM工作流，包括實景模型、攝影測量、巖土工程、現場信息、道路平整、交通監控和業務數據。

（1）正向設計出圖。通過立體構筑物使得設計能夠更加直觀的進行展現，打破施工與設計之間溝通的障礙，設計思路傳遞也能夠解決多數構造正式設計出圖的問題。

（2）碰撞檢查。通過疊加鹽港東管線、道路等信息在BIM模型中，位置關系檢查的直觀度、效率和質量都獲得很大程度的提升，加速發現各類的碰撞問題，進一步提升設計質量。

（3）凈空視距檢查。對行車視距區域進行模擬，對視距范圍內的障礙物進行復核。

5）施工階段的應用。基于BIM技術的裝配式施工過程管理、場地布置、輔助深化設計、施工工藝模擬、安全可視化交底等，直觀的將施工現場情況進行展示。見圖1。

圖1 施工階段BIM模型

使用無人機對施工場地進行不定期航測，通過Context Capture獲得三維實景模型，查看現場施工的實際情況和進度，通過對同階段的施工三維實景模型的對比，做到施工管理工作的有理有據。

6）BIM與傾斜攝影參數的數據共享。基于ProjectWise協同平臺，多專業團隊可在設計和施工期間共享和交換模型及信息，通過平臺對設計變更、施工工程進度、質量、安全、檔案等方面進行管理，提升工程各個單位對工程的綜合協作管理能力，幫助工程各方共同制定合理的施工方案，提升工程質量避免返工，節約工程施工成本[6]。

3 結語

通過無人機傾斜攝影測量技術結合BIM手段在互通立交工程中的應用，實現了BIM設計從傳統二維設計轉向三維設計，提升了設計的精準度和工作效率，推動了BIM結合無人機傾斜攝影測量技術在互通立交工程中的廣泛應用，實現了互通立交工程設計過程全階段BIM技術的應用。

采用BIM技術將三維數字模型和實景模型進行有機的融合，通過ProjectWise協同平臺對工程數據進行共享和整合管理，便利了工程各方對于工程數據的需求，做到精細化的管理，實現管理的可視化。隨著BIM技術和傾斜攝影測量技術的不斷成熟，將廣泛應用于立交互通等道路工程中。