BIM+GIS結合傾斜攝影技術在橋梁工程中的應用

摘要：針對BIM模型聚焦于工程實體的特性，在數據廣度、可視化范圍、數據動態交互、應用時程等方面存在的問題，進行了BIM、GIS、傾斜攝影的融合技術研究。通過將BIM模型數據、傾斜攝影模型數據集成在GIS平臺，以采用BIM+GIS結合傾斜攝影融合技術的橋梁工程為例，在傾斜攝影模型下對地形分析并計算土方量，在GIS平臺下進行數據查詢和屬性查看，在管理平臺下進行編碼定位具體構件、施工進度管理和平臺移動端可視化管理等應用，實現了不同數據平臺之間的相互融合，驗證了整套技術流程的可行性和技術優勢。關鍵詞：橋梁工程；BIM+GIS；傾斜攝影

中圖分類號：TQ571+.7；U445.4文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）02-0161-04

Application of BIM+GIS combined with oblique photography in bridge engineering

SHEN Ting1，LU Tianyu2，ZHAO Yucheng1，GUAN Kaige3，SONG Haozhe4，LIU Guochuan5

（1.School of Civil Engineering，Shijiazhuang Tiedao University，Shijiazhuang 050043，China；

2.School of Economics and Management，Shijiazhuang Vocational College of Technologyamp;Information，Shijiazhuang 050500，China；

3.China First Metallurgical Group Co.，Ltd.，Hubei Branch，Wuhan 430080，China；

4.Southampton Joint College of Ocean Engineering，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China；

5.Luoyang Public Works Section，China Railway Zhengzhou Group Co.，Ltd.，Luoyang 471000，Henan China）

Abstract：In view of the problems existing in the data breadth，visualization range，dynamic interaction of data，and application time history of the BIM model，the fusion technology of BIM，GIS and oblique photography was studied.By integrating the data of BIM model and oblique photography model into the GIS platform，taking a bridge project using BIM+GIS+oblique photography fusion technology as an example，the terrain was analyzed and the earthworkvolume was calculated under the oblique photography model.The data query and attribute view were carried out un?der the GIS platform，and the application of coding and positioning specific components，construction schedule man?agement and platform mobile terminal visualization management was carried out under the management platform，which realized the mutual integration between different data platforms and verifies the feasibility and technical ad?vantages of the whole set of technical processes.

Key words：bridge engineering；BIM+GIS；oblique photography

近年來，隨著經濟的高速發展，加快了基礎設施建設的步伐，提高了橋梁工程的施工水平，但現有施工方案依舊存在工作鏈銜接不暢、溝通效率低、項目組織管理粗放的問題[1]。

對于BIM技術在橋梁工程中的應用，如基于BIM虛擬施工技術理論結合案例探究BIM虛擬技術的應用，實現施工風險的預估、可控[2]。依托京哈高速公路長春至拉林河段改擴建工程，探索BIM技術在質量、安全、施工進度等方面的應用[3]。依托某特大橋設計的應用案例，利用BIM技術對整體以及細部復雜構件進行設計[4]。

對于BIM+GIS技術的應用，如依托甬臺溫高速公路復線靈昆至閣巷段工程，基于B/S架構，結合We?bGL輕量化技術、BIM模型與GIS技術，實現了特大橋模型輕量化展示[5]?；贠SG引擎，開發了橋梁BIM與GIS融合平臺，解決了BIM模型與GIS場景融合時坐標統一和模型協調問題，實現橋梁方案可視化協同設計[6]。

對于BIM+GIS結合傾斜攝影技術的應用，如基于無人機、GIS和BIM技術，迅速獲取地表三維信息，建立地表、地質體、道路的綜合模型，并應用于道路輔助設計，實現三維集成協同設計[7]。以朔黃鐵路為背景，基于GIS平臺，融合BIM模型、鐵路沿線傾斜攝影模型，實現橋梁設備的三維可視化[8]。

鑒于此，開展BIM+GIS結合傾斜攝影融合技術在橋梁工程中的應用研究，以某橋梁工程為例探究不同平臺之間的數據融合。

1 BIM+GIS結合傾斜攝影方法及技術研究

BIM+GIS結合傾斜攝影方法的技術由BIM模型、三維實景模型、傾斜攝影模型在GIS平臺的數據融合和不同階段成果應用構成。以往都將此技術應用于道路基設計、鐵路管理等方面[7-8]，我們將探究橋梁工程中此技術的應用和平臺數據融合。

1.1 BIM模型創建

目前，BIM模型創建技術已經較為成熟，根據專業領域采用不同的專業軟件，各專業建模軟件如表1所示。

1.2三維實景模型創建

雖然傾斜攝影測量技術受陰天以及大氣影響稍大，但基于其作業范圍廣、成本較低、效率高、幾何結構完整、模型地面較平整光滑的優點，使其被廣泛使用[9]。利用無人機傾斜攝影技術，實現對項目施工現場情況的宏觀掌握，可以指導現場交通疏解及規劃材料運輸路徑。三維實景模型的創建流程如圖1所示。

數據采集：提前在相關的地圖查看軟件中規劃需要飛行的區域，以及地圖高程點等數據的統計。到達現場時需要完成飛行前準備。

控制點的放置：通過一些精密的測量設備以及油漆的方式來完成控制點放置。

飛行的航線以及飛行高度等數據的設置：通過測量設備知道所在點的高程，調整飛機飛行的高度，航線的控制，因實景模型的重復率會影響質量，所以重復率一般在85%以上，航線的控制就是對飛行完成后照片重復率的控制。

實景模型：將已經采集好的數據照片導入大疆智模軟件中，調整照片導入時相機的焦距，輸入控制點的經緯度坐標信息以及高程信息，提交空三的運算。

1.3 GIS平臺數據融合

在GIS平臺進行數據融合是指將多維數據在GIS平臺進行融合，針對BIM數據和傾斜攝影數據的融合進行研究。

BIM模型數據融合，即在GIS平臺加載BIM模型文件。以Autodesk為代表的BIM軟件平臺為例，BIM模型格式為RVT，IFC數據格式作為開放格式，是現在較好的交換信息的格式。因此將其導出IFC格式，GIS可以直接導入IFC格式文件。

三維實景模型數據融合。傾斜攝影產生的數據文件體量較大，需要將數據處理分割，在GIS平臺中加載三維實景模型文件。

1.4不同階段技術應用研究

通過對BIM模型、三維實景模型和GIS平臺的研究，在設計階段可以將BIM模型在傾斜攝影模型下對地形分析并計算土方量，在施工階段在GIS平臺下進行數據查詢和屬性查看，在運維階段可以使用管理平臺下進行WBS編碼定位具體構件、施工進度管理和平臺移動端可視化管理等應用。

2應用實例

2.1工程概況

依托工程為某高速公路項目，上跨鐵路立交橋是某高速公路項目建設中的重要一環。立交橋里程K10+566.350～K11+681.45，全長1 123.1 m。上跨節點為既有鐵路。本橋與下行線正交，交角為90°;主橋為2 m×45 mT構，平面轉體法施工。引橋為35 m、40 m裝配式預應力混凝土箱梁，預制架設施工，先簡支后連續結構體系。

2.2 BIM模型

整體與部分構件BIM模型效果圖如圖2所示。

有文獻基于CATIA軟件進行三維快速參數化建模，進行橋梁模型計算、圖紙輸出和工作量統計[10]，研究的模型將基于Dynamo和Revit進行快速參數化建模，模型精度為LOD300。

2.3 BIM+GIS結合傾斜攝影融合成果展示

有文獻基于GIS為基礎，融入了建筑信息模型，分別實現了高速公路隧道數字化、立體化監控和界牌水道整治建筑物維護管理[11-12]。研究針對橋梁工程的施工階段進行應用。

2.3.1三維實景模型應用成果

三維實景建模部分依據無人機傾斜攝影像數據，將xml文件導入無人機中，利用相片控制測量成果進行空中三角測量，采用大疆智模軟件（大疆精靈4pro）進行實景三維模型數據生成。傾斜攝影測量，像片控制測量，實景三維模型制作及修正三維實景模型的生成效果如圖3所示。

利用BIM技術提高了工程量的計算精度，減少成本浪費，基于建立的三維模型中選擇填方或挖方的位置，進行土方量分析，計算得到填挖方高程面的土方量[13]。

2.3.2 GIS平臺融合應用成果

通過GIS獲得線路數據，通過FBX格式進行數據交互[14]，依托京滬高速公路改擴建工程，利用數據開展多階段BIM設計和輔助施工模擬[15]。通過GIS平臺整合BIM模型與傾斜攝影模型信息，輸出為統一信息集合體，模型效果如圖4所示。圖中Part A為BIM三維信息模型，Part B為三維實景模型，Part C為GIS平臺地形圖數據模型。

圖5顯示了在GIS平臺進行屬性展示的應用效果，經查詢可知橋梁等級為“大橋”，橋梁最大載荷為400 t，全長1 123.1 m，使用年限100年，車道類型為雙向4車道，轉體橋施工方法為掛籃施工，設計時速為80 km/h，設防烈度為9度以及橋梁起終點樁號與鐵路交點樁號等信息。

2.4管理平臺應用成果

2.4.1編碼定位具體構件

在傳統的建筑手段中，各個具體的構件難以區別，導致后期在施工過程中造成時間、金錢的浪費。把模型上傳平臺之后有效避免了之前的不方便，進行編碼之后的模型在平臺中可以分別顯示各個構件。利用BIM技術基本解決了大型橋隧集群運維設施數字化、構件解析編碼[16]，依托化工廠項目結合BIM結構仿真系統，對鋼筋與復合材料混凝土進行分類[17]。研究基于平臺在數字化、編碼化的基礎上，實現構件、材料綜合統一管理。

2.4.2施工進度管理

基于BIM虛擬施工技術理論框架，在BIM施工可視化分析軟件平臺上，利用虛擬施工軟件進行4D虛擬施工[18]。通過Project生成的項目進度導入平臺并將它們與項目組件綁定生成四維施工模擬。通過將BIM連接到工程時間表上，模擬BIM-4D工程的進展。如圖6所示。

3結語

（1）將BIM技術的微觀屬性與GIS技術的宏觀屬性進行有機融合，形成信息統一體，提高信息交互效率，探索BIM技術應用的多樣性，提高了BIM技術的適用性；

（2）BIM模型創建常常涉及場地、結構、附屬設施等多個專業和不同材料。在建模時，使用圖層對不同專業和材質的模型進行分類管理，對構件添加各自WBS編碼，為后期各專業BIM模型更好的在GIS平臺融合；

（3）通過BIM模型和傾斜攝影實景模型創建、在GIS平臺進行數據融合的實施流程和關鍵技術，最后結合某轉體橋項目進行了工程實踐，展示了BIM模型創建、傾斜攝影實景模型、GIS平臺的場景漫游、工程量分析、土方量計算、屬性查詢等應用效果，驗證了整套技術流程的可行性和技術優勢。

【參考文獻】

[1]楊華偉.鐵路轉體橋施工BIM技術研究與應用[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2021.

[2]徐旭東，李健.基于BIM虛擬施工技術在橋梁工程中的應用[J].粘接，2020，43（7）：184-188.

[3]杜鳴曲，楊科，張婷.BIM技術在京哈高速公路改擴建工程的應用[J].公路，2021，66（1）：395-398.

[4]常誠.BIM技術在橋梁設計階段的應用研究[J].中外公路，2021，41（4）：131-134.

[5]姜玉龍，夏遠靖，賀波.基于GIS的BIM輕量化技術在橋梁工程中應用研究[J].公路，2020，65（1）：123-127.

[6]張憲亮.基于OSG的BIM+GIS在橋涵方案設計中的應用研究[J].鐵道標準設計，2021，65（11）：175-179.

[7]林國濤，孫增奎，肖斌，等.綜合無人機，GIS，BIM技術的道路設計研究[J].公路，2021，66（3）：23-26.

[8]閆嘯坤，李子龍，尹京，等.基于BIM+GIS的重載鐵路橋梁設備管理研究與應用[J].鐵道建筑，2022，62（8）：108-112.

[9]曾政祥，何晶晶，張婧.融合激光點云的城市級高精度建模技術[J].測繪通報，2023（3）：133-138.

[10]劉懷亮.BIM技術在橋梁設計中的應用[J].粘接，2020，42（6）：179-183.

[11]蔡小平.基于BIM+GIS的高速公路智慧監控系統優化研究[J].粘接，2022，49（12）：165-168.

[12]余青容，郭濤，宋成果.基于BIM和GIS的航道整治建筑物維護分析方法[J].水運工程，2022（9）：152-155.

[13]朱冬飛，陳高威，張軍委，等.基于BIM技術的鋼筋工程量精細化計算方法研究[J].粘接，2022，49（2）：157-163.

[14]呂希奎，王奇勝，孫培培.基于三維地理信息系統與建筑信息模型融合的城市軌道交通線路設計方法[J].城市軌道交通研究，2018，21（12）：112-115.

[15]馬汝杰，夏建平，徐潤，等.BIM技術在改擴建公路橋梁勘察設計中的應用研究[J].公路，2021，66（3）：85-89.

[16]劉大洋，韓坤林，潘東宏，等.基于BIM的大型橋隧集群智能運維關鍵技術研究[J].公路，2022，67（1）：254-258.

[17]曹小菊，王群，崔莉萍.BIM技術在化工建設項目中的施工信息分類系統搭建[J].粘接，2023，50（2）：162-166.

[18]程馬遙，曾洋.BIM技術在地鐵工程中的數據庫建立及其應用[J].山東農業大學學報（自然科學版），2021，52（1）：115-119.

（責任編輯：平海，蘇幔）