三維建模視角下的建設工程規劃批后監管淺析

摘 要：三維建模技術通過三維地理信息系統平臺，采用統一的數據模型和數據標準，真實還原建筑物本身形態，實現對建設工程空間數據三維可視化管理。本文分階段詳細闡述三維模型在建設工程規劃批后監管過程中的實際意義及作用。借助三維模型識別項目內建筑物的位置坐標、層數標高、外觀造型、尺寸面積等要素信息，推動建筑數據匯聚融合利用，改變粗放式、現場式的傳統規劃批后監管方式，打造貫穿建筑物建設全生命周期的數據集成模型。

關鍵詞：三維建模；數據歸集；建設工程；批后監管文章編號：2095-4085（2024）04-0150-03

0 前言

隨著我國測繪地理信息技術的不斷發展，新型基礎測繪體系正加速構建。三維模型作為新型基礎測繪的標準化成果，能以真實、立體、時序化的特點直觀反映建設工程的空間數據信息，讓建筑實體有了數字化表達方式，基本實現全景建筑數據存儲，讓原來只適用于專業人員的“看圖辨物”演變為大眾熟知的“看模型知所建”。同時，一次測量建模，可生成集小區整體布局、建筑物造型、顏色、材質、附屬設施尺寸、面積、標高、位置等各種數據于一體的電子模型，從而促進基于三維數據輕量化的建筑物可視化管理體系的搭建。在三維建模視角下，將建筑批后監管進行數據量化，可有效規避施工建設與監管脫節問題，實現對建筑建設情況的動態、實時、精確追蹤。

1 傳統建設工程批后監管問題及原因

（1）過度依賴人力，監管效率較低。傳統建設工程批后監管工作主要依賴監管人員依據項目規劃文本在工程定點放線、正負零勘驗、外立面材質確認、竣工驗收等環節現場檢查，缺乏行之有效的動態、智能監管手段。在實踐中由于項目數量的增加、項目分布區域增大、天氣原因等因素，存在檢查不及時而耽誤項目建設進度的情況。同時在項目驗收環節中對建筑細部要素的核驗要求日趨精細，需要對其材質、造型等一一比對，耗費人力資源較大，使得規劃批后監管效率降低［1］。

（2）監管方式單一，監管形式粗放。在監管工作中普遍采用的人力巡查方式較為單一，在數據測量、坐標定位等實操過程中容易出現精度不足、數據詳實度不高、整體影像資料不全等問題；在監管形式上，主要采取定期（施工節點）巡查的方式進行監管，缺乏動態實時、定點定位的精細監管方式。

（3）監管覆蓋面窄，存有監管空白。在工程施工建設過程中，由于監管方式及監管設備的限制，無法實時記錄建設全過程和工地全區域，留有監管空白。在高層建筑物、坡屋頂型建筑物驗收環節的頂層巡檢過程中，考慮安全因素無法有效到達每處檢查區域，會造成部分建筑物數據缺失。

（4）發現問題滯后，留有違建隱患。建筑物在施工建設過程中需要外部安裝安全防護網、內部支模等操作，導致建設初期的檢查工作無法正常進入內部巡檢，在拆模后部分建筑已經建設完成，使得部分違建發現較為滯后，無法早發現、早制止。部分項目現場地形復雜，靠人力無法有效實時監測到區域整體建設情況，容易出現監管死角，存有違建隱患［2］。

2 實景三維技術的規劃與發展

早期三維建模主要是人工建模生成，高昂的建設成本制約了三維建模技術應用的發展。伴隨著傾斜攝影技術、激光掃描測量等新型測繪技術和無人機、人工智能等新興技術的不斷涌現和深入融合，大大降低了建模成本和建筑地理信息數據獲取門檻，提升了信息數據的現勢性，讓數據描述、管理現實建筑成為可能。實景三維作為新型基礎測繪的標準化成果，是國家新型基礎設施建設的重要組成部分。其通過“人機兼容、物聯感知、泛在服務”實現數字空間與現實空間的實時關聯互通，強調靜態的現實世界的數字化，可為經濟社會發展提供統一空間基底，更真實更直觀地反應人類生產、生活和生態空間的時空信息。簡單來說，就是在數字世界建造一座與現實相同的城市，一張實景的三維數字地圖，全方位、立體化呈現區域內各類自然要素現狀與空間分布情況［3］。

2022年以來，關于實景三維中國建設的政策法規、技術規范等相繼出臺，為實景三維中國建設的實施提供了自上而下的機制保障。2022年2月，自然資源部發布《關于全面推進實景三維中國建設的通知》（自然資辦發［2022］7號），明確了實景三維是測繪地理信息服務的發展方向和基本模式，并從目標、任務、分工和要求四大方面做出具體安排。通知明確提出：“到2025年，50%以上的政府決策、生產調度和生活規劃可通過線上實景三維空間完成；到2035年，80%以上的政府決策、生產調度和生活規劃可通過線上實景三維空間完成。”2022年4月，新型基礎測繪與實景三維中國建設技術文件（5-7）發布，從技術規范層面推進新型基礎測繪與實景三維中國建設。2022年7月，自然資源部組織召開評審會，通過《實景三維中國建設總體實施方案（2022-2025年）》。至此，我國實景三維建設有了統一的實施方案，為形成統一設計和分級建設相結合、國家和省市縣協同實施的“全國一盤棋”格局奠定了政策基礎。

實景三維作為數字中國建設的基礎數據底板，是數字中國整體框架構建的核心要素和重要內容，是數字政府、數字經濟重要的戰略性數據資源和生產要素，也是切實落地支撐各領域高質量發展，服務城市精細化管理的關鍵。實景三維一方面能夠改變傳統二維視圖模式，提升各應用場景視覺呈現感，達到基礎測繪產品“好看”、易懂的效果。另一方面，實景三維的時空基底、時空關聯、時空分析等支撐能力，正在以時空知識服務替代傳統信息數據服務的方式，全面賦能各行各業，讓實景三維既“好看”又“好用”的作用真正發揮，為生態文明建設和社會經濟高質量發展提供服務支撐［4］。

3 三維建模技術在建筑批后監管領域的應用分析

建設工程的數據建模作為實景三維中國建設的組成部分，在其規劃批后監管領域中創新運用3Ds-Max、無人機傾斜攝影等建模技術形成三維模型，推動建筑數據匯聚融合利用，讓建設過程中的事前監管更立體、事中監管更便捷、事后監管更精細；改變過去“人人去現場、事事到現場”的粗放式、現場式傳統監管模式，有效提升規劃批后監管效率，探索一條信息化智能化的建設項目批后監管新路徑。

（1）事前監管（準備階段），三維建模，變“平面圖”為“立體化”。依托3Ds-Max三維建模技術，將CAD電子施工圖紙導入3Ds-Max軟件生成三維模型，在項目施工初期即可呈現建筑“長大后的樣子”，實現建筑標的物從“抽象”到“真實”、從“平面”到“立體”、從“靜態”到“時序”的轉變。監管人員可以精準把握監管重點、了解施工難點，提前對監管項目做到“心中有數、心中有圖、心中有型”，為空間信息的立體展示提供了更豐富、逼真的平臺。通過對比三維模型和規劃文本，提前告知建設單位需要調整和修改規劃，在為企業節約調規變更申請時間、降低額外施工成本的同時，確保了建設施工單位嚴格按照規劃審批文本開展施工，將違法建設行為消除在萌芽狀態。在施工準備階段的三維建模除了可以展現建筑物自身未來的樣子，還可以通過地上地下一體的形式，感知建筑物周邊情況，包括地質構造分層、地下管網等，為后續施工建設規劃設計方案提供設計基礎，有效防止破壞管網、與周邊不協調等情況的發生。

（2）事中監管（建設階段），人機結合，變“爬上去”為“飛起來”。事中監管是“勾勒”整體項目布局和形成建筑“四梁八柱”的關鍵階段，時間跨度長、監管難度大，監管人員往往需要上下爬樓、來回穿梭。在實踐中，圍繞改進建設項目事中監管，創新實施“人機結合”，監管人員按照項目關鍵時間節點，使用無人機對項目建設情況、施工進度進行航拍巡檢，將無人機拍攝照片與項目規劃文本比照核對，對項目樓房位置、高度、樓層、樓體外部結構造型、附屬設施等實時監測，對樓房移位、超建等違法行為做到早發現、早控制、早查處。同時，進一步運用RTK技術精準測量成型建筑物高程并再次輔助定位，為項目依法依規建設加上“雙保險”。無人機航拍等手段的運用，既免去了爬樓奔波之苦，又大大改進了監管執法準確性、規范性，監管效率顯著提升。

（3）事后監管（驗收階段），情景再現，變“粗線條”為“精細化”。事后環節的無人機傾斜攝影三維建模技術，是基于無人機云臺搭載高清攝像系統、激光掃描系統及智能制圖系統，通過從垂直、傾斜等不同角度采集影像，實現對建成建筑物的全景建模、立體展示、尺寸測量，同時配合人巡與機巡的新型巡查方式，全面提升建設項目批后監管效率。無人機傾斜攝影三維建模可按照比例真實還原項目現場，做到大范圍、高精度、高清晰度的實時“情景再現”，不僅能記錄驗收時建筑物造型、附屬設施位置及數量，還可以有效測量尺寸、高度、面積等關鍵數據，在精確監管的基礎上實現精細驗收。“情景再現”的模型可真實還原整個項目分布，更能精確標注各建筑設施位置及尺寸，填補了驗收環節實時動態資料、建筑詳細數據等內容的空白，進一步豐富了驗收數據庫，打通了建設項目智能化監管最后一環。

4 三維建模技術的應用推廣舉措

（1）政策助力，擴大市場需求。認真落實自然資源部關于“加快推進實景三維中國建設”的要求，因地制宜細化扶持政策。通過與企業產融對接，提供可控范圍內的竣工測繪替代、專項資金支持、稅費折扣；與相關部門信息共享，提供地理信息數據支撐，促進多行業、多領域三維建模技術應用等。通過政策支持，深入推進實景三維建設，調動相關領域三維模型應用積極性，拓寬三維模型應用面，有效擴大市場需求。

（2）制度規范，梳理流程。依據各建設項目特點及進度計劃，按照相應技術規范要求，制定建模規范及流程，明確一、二期建模時間、建模精度、建模周期及調整周期、模型比對要素等關鍵內容，為三維建模技術的順利推廣提供標準支撐。相關制度的制定允許差異化的存在，突出引導的基礎性作用，促進該技術在建設工程批后監管行業全領域覆蓋、全鏈條貫通、全過程監管，完善更符合行業需求、行業實際的標準流程。

（3）加大服務供給與宣傳引導，促進專業技術交流。通過媒體、權威期刊、公眾號等媒介宣傳報道關于智能三維建模技術在建筑領域的應用案例，提升智能三維監管影響力，促進該技術在行業內的普及推廣。組織相關專業技術人員定期到各部門、各建設項目進行宣講，講解信息化建模相關知識，同步進行測繪、建模實操，方便相關人員及時了解測繪、建模等前沿新技術、新知識，樹立數據智能管理觀念，強化數據賦能意識。同時，基于實景三維數據庫，為企業、部門提供更多“實用、易用、愿用”的泛在應用場景。

5 三維建模技術在建筑監管領域的局限性

（1）地下空間的可視化表達欠缺。在一期建模即3Ds-Max三維建模時，可用數據獲取簡單、建模軟件較多，應用效果容易保證。在建設項目完成后的實景建模過程中，地下空間環境特殊、隱蔽性大，無人機無法正常拍攝建模，使其建模較為復雜。地下空間的數據采集是建模的關鍵環節，目前主流的數據采集方式有激光掃描、遙感影像和地質勘探等，但這使得建模成本較高，數據采集技術應用廣度不夠且較為復雜，致使建筑地下空間的可視化表達在實操過程中有所欠缺。

（2）建模頻率較高。建筑物施工環節的建模是一個動態、系統的過程，這需要定期維護和更新三維模型來保證模型的精確性和實用性。不同類型的建筑物建設進度及更新周期不一樣，這就對建模頻率提出了更高要求。結構復雜的建筑在施工過程中造型更新周期較短，會引起部分數據變化，但為保證模型的實時性，需要重新建模，增加了建模頻次，提高了建模成本。

（3）自動識別智能性較差。建筑物的批后監管包括位置坐標、層數標高、顏色材質、立面造型等方面。在進行較大區域的違建識別、預判過程中，人工智能融合三維建模技術的應用表現較為及時、準確，三維模型可以精確顯示坐標、層數、標高等信息。但在建筑完成后，對建筑物外立面造型等細節要素的核對檢查仍需要人工進行。由于前期數據采集、拍照過程中受光線等因素的干擾，使建筑物實景模型玻璃、立面顏色等存在誤差，使模型和規劃文本方案無法精準自動識別、比對。

6 結語

三維建模視角下的建設工程批后監管工作應緊跟數字化帶來的新趨勢和新機遇，充分融合人工智能，依托全空間、全要素實景三維數據庫，結合實際應用，增加自動識別、自動比對等實操技能，進一步夯實數字空間底座，完善智慧監管體系，著力提升建設項目監管效率。三維建模技術歸集建筑物坐標點位、尺寸標高等數據形成的電子建筑模型，實現數據的可聚可管、可用可看和關聯融合，為建設工程規劃批后監管提供高質、精確、可靠的數據服務，形成安全穩定、運行高效的數據供應鏈，為項目管理提質增效，為精準施策提供數據支撐和輔助決策。

參考文獻：

［1］張建忠.信息化在建設工程質量安全管理中的應用［J］.磚瓦，2022（3）：103-105.

［2］劉洋宇.基于物聯網的智慧工地視頻監管系統設計［J］.信息與電腦（理論版），2022，34（5）：76-78.

［3］周靖鴻，鄧勇，張達，等.傾斜攝影測量像控點數量對模型精度影響研究.測繪與空間地理信息，2022，45（7）：212-214，217.

［4］劉昱.基于航測的數字城市三維建模技術研究［J］.工程建設與設計，2018（18）：251-252.