無人機傾斜攝影與BIM技術結合在市政道路設計中的應用

摘要 文章研究目的在于分析無人機傾斜攝影與BIM技術結合在市政道路設計中的應用措施，全面研究目前無人機傾斜攝影技術、BIM技術，提出在市政道路設計中的應用方法。研究結果表明，無人機傾斜攝影技術與BIM技術在市政道路設計中的應用具有重要意義，應按照具體的情況進行數據采集、建模分析，完善市政道路設計的工作模式，提升整體的設計水平。同時，在未來發展的過程中，也應在市政道路設計中重視無人機傾斜攝影技術與BIM技術結合的應用，為促使市政道路設計水平的提升夯實基礎。

關鍵詞 無人機傾斜攝影；BIM技術；結合；市政道路；設計措施

中圖分類號 U412 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0192-03

0 引言

市政道路設計工作主要是按照工程項目特點、現場條件等進行道路結構的設計，設計工作的效果直接影響市政道路工程建設水平、城市形象等，為改善相關設計工作質量，科學合理地運用現代化技術，需要重點將無人機傾斜攝影技術與BIM技術進行有機整合，在增強設計工作有效性的基礎上，改善整體的設計模式，促使設計工作的良好發展。

1 無人機傾斜攝影技術與BIM技術

1.1 無人機傾斜攝影技術

無人機傾斜攝影技術是目前現代化的攝影測量技術，將無人機作為基礎進行影像數據的快速采集，自動化構建三維模型，準確展現現場的地質外觀、高程等信息內容，在工作中可以將其應用在無人機上，科學合理地設置相應的傳感器設備，在此基礎上進行各個位置內容的數據采集與分析，如圖1所示：

1.2 BIM技術

BIM技術是建筑信息模型技術，具有可視化、模擬化的功能，主要是按照工程的數據信息構建模型，模擬工程的情景，為工程設計、施工、管理等工作提供保障。在市政道路設計中采用BIM技術，主要是采集工程地質數據信息，在BIM系統中輸入工程的規模、數據、情況等，自動生成三維模型，同時在模型中輸入工程設計的內容，以驗證設計方案的可行性、合理性，為提升工程設計水平提供保障。

2 無人機傾斜攝影技術與BIM技術結合在市政道路設計中的應用措施

某工程項目所在地區的交通流量很高，組織情況非常復雜，現場建筑物數量較多，植物數量也很多，且工程項目能夠建設操作的面積較小，對道路設計的要求較高，需要具有一定的美觀度，增強整體的通達度。在這種情況下，為確保工程項目設計水平，主要是將無人機攝影技術和BIM技術有機整合，科學合理地進行BIM模型設計，模型值為6 000 m×400 m，具體的應用措施如下：

2.1 傾斜攝影數據采集

利用先進的無人機傾斜攝影技術，科學合理地在現場完成各類數據信息的收集整合，保證建模工作的可靠性。在此過程中，應將無人機設備、傳感器設備、GPS接收機設備等作為基礎，采集現場的地物頂部影像、周圍的紋理影像，配置5臺傳感器設備，選定監測的區域，利用無人機準確采集數據、做好現場測量工作。同時，還需按照現場的實際情況進行無人機飛行規劃，如表1所示，完成無人機飛行規劃工作后，在現場利用相關技術全面采集和分析影像數據信息，并將所采集的內容輸入系統中，對相關內容進行分類整理。與此同時，還需對相關文件、數據等進行全面研究，以GPS為基礎，科學合理地進行數據信息的計算，做好相關的空三數據分析，科學合理地完成光色的調整處理，自動生成市政道路工程的云紋理數據、DSM數據、DOM數據等，為三維模型的構建提供依據。

2.2 模型的生成

完成數據采集后自動生成三維模型，采用3D軟件進行自動化建模，對航片進行處理后生成三維實景模型，做好無人機傾斜攝影的建模工作后，將其和BIM技術相互結合，以兩種技術為基礎生成模型，完成市政道路的設計工作。在此期間，需要合理進行無人機傾斜攝影數據格式的轉換處理，采用自動建模軟件，將所采集的數據、影像等自動轉變成三維實景模型，如圖2所示[1]：

2.3 三維實景模型和BIM設計結合

在兩種技術整合期間，需要重點完善相關的技術融合應用模式，對各類數據信息格式進行全方位的轉換處理，并將其作為基礎，科學進行模型的整合，在設計工作中能夠以其為核心完成任務，例如采用專業化的軟件系統，在軟件中加載三維實景模型，使用BIM技術完成優化設計工作，自動生成市政道路工程的設計模型[2]。

2.4 技術應用模式的完善

某工程具有施工周期時間很短、現場的面積很小、投資成本較高等特點，在保證現場施工質量安全的基礎上，應進行各項工作的協調控制，在工程項目的設計工作中，主要采用BIM技術與無人機傾斜攝影技術，具體如下：

（1）BIM技術應用

借助BIM模型的內在屬性信息，利用相關的自動化軟件系統進行數據的計算量統計，建模之前按照專業分工編制項目表格，統計分析應滿足招標要求的土建工程量、機電工程量、裝修工程量等，做好標準構件及特殊結構的鋼筋用量及含鋼量的分析工作，并將其與投資監理計算的工程量進行對比，復核差異較大的項目，提高工程量的準確性。此類技術在應用過程中具有現代化的特點，能夠進行交互式的可視化虛擬漫游，全面進行現場環境的模擬分析，準確了解現場的實際情況，確保各個部門均能以此為基礎，科學合理地分析現場的狀況，在協調各項工作的情況下，完善施工工作模式、技術模式，因此在該工程設計中應合理采用交互式的可視化虛擬漫游技術。另外，在施工方案模擬的過程中，主要涉及施工籌劃模擬及復雜節點的方案模擬，在前期利用BIM技術對整體的施工方案進行模擬，并基于BIM模型開展實景交通疏解的仿真模擬，對施工方案進行全面的優化設計，且按照日照、四級天氣仿真，快速批量完成全線景觀綠化植物的布設，使得項目區域三維景觀隨季節進行動態變化，為改善設計工作效果夯實基礎。

（2）無人機傾斜攝影技術的應用

在該工程項目中，主要采用無人機傾斜攝影技術，例如在交通基礎設施建設過程中無人機屬于能夠重復利用、無人駕駛的空中飛行器，工作效率較高、操作非常靈敏，是地面三維模型繪制和獲取數據的重要技術，可搭載攝影傳感器材，從多角度對物體進行數據信息的采集，利用配套軟件進行數據的采集分析，構建三維模型，以提升道路設計的效果。在該次工程項目中，使用無人機傾斜攝影技術獲取道路及周邊環境的實景三維模型，在繪圖平臺中進行室內繪制道路現狀地形圖，為模型提供更精細化的要素表達手法。在工程施工管理過程中采用無人機技術，完成進度管理、安全監管、質量管理、文明施工、成本管理等工作。在工程完工后投入運營階段，采用無人機技術進行工程運營階段的變形檢測，全面采集橋梁隧道、建筑物等表面信息，利用圖像提取技術提取裂縫圖像，明確道路裂縫寬度大小、混凝土塌落狀況等信息，做好運營管理工作。

3 無人機傾斜攝影與BIM技術結合在市政道路設計中的應用保障

3.1 完善數據采集分析模式

在市政道路工程設計工作中，將無人機傾斜攝影技術、BIM技術融合，需要完善相關數據的采集分析模式，提升數據的采集效果、分析效果，例如采用無人機傾斜攝影技術對市政道路及周邊環境進行高清晰度的影像采集，合理進行無人機的飛行軌跡規劃，采集道路、建筑物、綠化帶等細節信息，生成市政道路工程的高分辨率影像，對采集到的影像數據進行處理，完成圖像校正、拼接、建模等工作。利用BIM軟件對影像進行處理，生成道路、周邊環境的三維模型，提取道路特征、交通標識、綠化情況等數據。同時，利用BIM技術對生成的三維模型進行數據分析，全面分析道路幾何特征、水平曲率、垂直曲率、橫斷面等參數，按照數據分析結果準確研究市政道路現狀，評價分析道路設計的合理性、可行性。在此期間，需基于BIM模型和傾斜攝影影像進行道路設計方案的可視化展示，利用三維模型展示道路設計效果，可視化分析交通流、車輛通行、人流分布等情況，使設計人員能夠按照分析結果完善、優化、調整設計方案內容，提高市政道路的設計水平。在此基礎上，還可采用BIM技術、無人機傾斜攝影數據為市政道路設計提供決策支持，可視化展示各類數據信息，為道路規劃、施工、維護提供科學依據，優化設計方案以提高道路設計效率，改善市政道路工程的設計質量[3]。

3.2 合理采用建模技術

3.2.1 無人機傾斜攝影模型

市政道路設計過程中采用無人機傾斜攝影技術，需構建相關的三維實景模型，使用無人機傾斜攝影進行相關的道路等數據采集分析，構建模型完成操作任務，提升模型內容的完整性與真實性，為實際工作提供準確的依據，同時基于傾斜攝影數據利用3D軟件構建市政道路的三維實景模型，準確展現道路、建筑物、交通標識等元素的立體形態，呈現真實的道路場景[4]。

3.2.2 BIM模型

BIM技術在市政道路設計中的應用需構建相關的模型，如表2所示，完善BIM模型，提升市政道路的設計效果，促使BIM模型和無人機傾斜攝影模型的良好融合。

3.2.3 技術融合的模型

市政道路工程設計工作中將無人機傾斜攝影和BIM技術進行融合，在分別構建兩種技術模型后，需要構建技術融合的模型，做好數據一體化處理，以保證無人機傾斜攝影數據的采集處理與BIM模型構建的相互關聯，提升兩種技術模型數據信息的一致性、準確性。同時，做好無人機傾斜攝影數據和BIM模型數據的格式兼容處理，使兩種模型數據導入集成符合要求，對無人機傾斜攝影模型、BIM模型進行空間對齊校準，使兩者之間的位置、尺度、幾何關系一致，采用無人機傾斜攝影技術提取道路、建筑物、交通標識等特征信息，與BIM模型中的設計數據進行整合，為道路設計提供更準確的基礎數據、信息支持，將無人機傾斜攝影模型、BIM模型結合進行道路設計方案的可視化展示，完善兩種技術融合的模型內容，生成市政道路工程的斷面設計、走線設計、排水系統設計、路基路面設計模型，為充分發揮無人機傾斜攝影和BIM技術融合的應用效果作出貢獻[5]。

4 結束語

綜上所述，無人機傾斜攝影與BIM技術結合應用在市政道路設計中，不僅能夠改善設計效果，還能為提升設計水平提供重要的技術支持。因此，建議在市政道路工程設計期間重視無人機傾斜攝影技術、BIM技術的融合應用，完善數據采集分析模式，構建兩種技術模型和技術融合模型，達到預期的技術應用目的。

參考文獻

[1]梁志武.無人機傾斜攝影與BIM技術結合在市政道路設計中的應用[J].房地產導刊，2023（24）：88-90.

[2]黃耀輝.市政道路設計中無人機傾斜攝影與BIM技術結合運用分析[J].數碼-移動生活，2021（9）：372.

[3]常遠，張勝.無人機傾斜攝影在市政道路設計中的應用[J].北京測繪，2022（9）：1237-1240.

[4]陳東妮.無人機傾斜攝影在市政道路設計中的應用[J].城市情報，2023（4）：106-108.

[5]王賡睿.建筑工程施工現場不安全行為監測與識別技術——以湯山礦坑公園為例[D].徐州：中國礦業大學，2023.

收稿日期：2024-06-12

作者簡介：羅勛（1989—）男，大專，助理工程師，研究方向：道路與橋梁工程技術。