张 剑，李春锋，黎瑾慧

（河南水利与环境职业学院，河南 郑州 450008）

随着我国社会经济的发展，城市化建设的进程不断加速，道路交通、园林等城市基础设施改造建设项目越来越多。尤其是城市园林改造工程，因其位于城市重要区域，有山有水，地质条件较为复杂，测量工作难以开展。同时，园林区域内的建筑物、构筑物及植被较多，传统的二维外业数据采集工作受到一定的影响，导致GPS信号不是十分稳定，全站仪的通视效果也不是十分理想。因此，在改造设计过程中，专业人员往往运用SMAX或Lumion等专业的3D渲染软件进行改造设计，但因其设计工作量较大、效率较低，无法满足城市园林改造工程的需求。

1 BIM技术与倾斜摄影技术简析

1.1 BIM技术

BIM技术是一种多维模型信息集成技术，如当前广泛使用的三维空间技术、四维时间技术、五维成本技术。将其运用在工程项目当中，能使项目施工建设的所有参与方，如政府主管部门、业主、设计单位、施工企业、监理单位、造价部门、运营管理部门以及项目用户等在项目全生命周期中都能利用该模型信息进行操作，这样就极大地改变了传统建设项目单纯依靠符号文字等形式组成的图纸开展建设施工与运营管理的工作方式，从而最大限度减少施工企业的失误操作，避免风险，提高施工效率和质量。目前，BIM技术已经被广泛运用到我国建筑施工领域，且发挥着越来越重要的作用，成为我国智慧城市建设必不可少的要素。

1.2 倾斜摄影技术

倾斜摄影技术是近年来国际摄影测量领域新兴的一项高新技术。该技术主要是借助无人机摄像技术，从一个垂直角度与四个倾斜角度，这五个不同的视角对某一区域的数据进行同步影像采集，以获取该建筑物或该区域中更丰富的顶面与侧视的高分辨率纹理。在实际工程中运用该项技术，不仅能真实地反映出被测量地和物的情况，高精度地获取到被测量地和物的纹理信息，还能借助先进的定位、融合与建模技术，将采集到的影像信息生成更真实的三维模型，为人们提供更精准的数据参考。目前，倾斜摄影技术已经在欧美发达国家的国土安全、城市管理、应急指挥以及房产税收等领域获得了广泛的应用。而在我国，其也得到越来越多人的关注，开始运用在水利工程施工和改造以及城市化建设等方面的工程项目当中。

2 倾斜摄影与BIM技术在园林改造工程中应用的必要性

基于无人机测绘的倾斜摄影技术，能有效调节测绘工作内外业的协同，且无人机倾斜摄影技术的成本较低，操作灵活，能灵活使用侧面信息，效率较高。其采集的数据也更加精准，能够满足测绘行业的需求。在园林改造工程中，由于城市园林所在的位置周围一般有山有水，且地面植被较为丰富，因此其地理环境相对较复杂，如果采用传统的测绘技术，则需要用到较多的观测人员和观测仪器，同时也会存在较大的数据误差。而利用无人机倾斜摄影技术，并将其与VR技术和BIM技术相结合，通过虚拟体验，运用高效率的摄像采集设备和高精度的数据处理技术，将无人机倾斜摄影采集到的数据信息引入BIM系统当中，能构建多维数据信息模型，真实反映被改造园林区域的外观特征、度及位置等相关信息，为设计人员的园林改造方案设计提供更准确的参考。目前，基于无人机航拍的倾斜摄影技术已经被广泛应用在国家重大工程建设、灾害应急与处理、国土监察、公路选线、乡镇建设、水利工程建设等方面，特别是在基础测绘、土地资源调查、土地资源利用监测以及智慧城市建设等方面具有广阔的应用前景。因此，将其运用在城市园林改造工程中，也具有十分广阔的前景，能取得良好的测绘效果。

3 倾斜摄影技术的系统组成及测绘流程

3.1 倾斜摄影技术的系统组成

基于无人机航测的倾斜摄影技术，其数据采集系统主要由无人机主体、数码传感器、地面控制系统以及用于无人机定位的GPS系统所组成。

（1）无人机主体主要包括固定翼和多旋翼。其中固定翼大多数都是弹射式起飞，柔软地面硬着陆；而多旋翼相较于固定翼，其起落场地要求条件较为苛刻，续航能力也较固定翼要少得多，但对各种环境都具有较好的适应性。在园林改造工程中，应用较多的是多旋翼无人机。

（2）数码传感器。数码传感器是人们在倾斜摄影中获取数据的主要因素。在实际运用中，数码传感器的搭载平台是无人机，受其载重的限制，数码传感器的质量不能太高，但相幅必须大，分辨率也必须高。

（3）GPS定位模块。这一模块主要是集成在无人机的内部，是为了向无人机提供粗略的飞行定位。目前，随着科学技术的发展，体积小、质量轻的差分仪器已经被广泛应用在GPS定位模块中，这种仪器能大量减少像控点的布设，对于城市园林改造工程而言，几乎可以完全不用布设像控点。

（4）地面操作系统。这一系统主要是用于监测并控制无人机的飞行状态。操作人员可以手动操控操作系统，控制无人机的飞行和摄像，也可以按照事先规划的航线，让无人机沿航线自动飞行。在实际操作中，由于园林改造工程对数据的完整性要求极高，采用手动方式操控会浪费较多的时间，而且无法保证数据的完整性，因此，在进行倾斜摄像时一般都是按规划好的航线自动飞行，只有遇到问题时才会改为手动操作。

（5）数据处理平台。由于在园林改造工程中，需要用到的航测数据较多，因此对数据处理平台的要求较高。当前在运用中，一般采用云计算平台，以加强数据的解析，避免因数据量过大而导致平台崩溃。

3.2 基于无人机测绘的倾斜摄影实施流程

在园林改造工程中，实施基于无人机测绘的倾斜摄影之前，勘测人员必须确定无人机测绘的范围，并科学规划无人机航测的路线，以保证倾斜摄影的结果。因为在无人机测绘实施中，航线的规划直接关系到航测的效果。为此，工作人员必须结合测绘地区的地图，进行实地考察，然后科学、合理地划分无人机航测的区域，充分发挥出无人机电池飞行的最大功效。此外，操作人员还要评估施工现场的天气情况，必须在天气良好的情况下，实施外业测绘采集相关的数据。而为了保证倾斜摄影拍摄到的影片及采集到的数据的完整性和准确性，在飞行返航前，操作人员必须对索引像片进行严格的检查，核验设计计算的图片数量与传递回来的像片数量是否一致，以此确保无人机航测不会出现漏飞的现象。而对于传递回来的相片，其影像必须清晰，具有较高的分辨率，不会存在烟雾和云影，也不存在大面积反光现象，同时影片的色调必须保持一致，色影分明，不能存在斑点、擦痕、折伤以及其他情况导致的药膜损伤，没有明显的重影、模糊及错位情况，能具有层次丰富、灰雾度小和反差适中的特点。另外，同像片上所有的时钟、框标以及像片号必须齐全，且清晰可辨。而且，相同的地物影摄影标志，如圆水准器、像色调应基本一样，不同架次像片的色调效果也要基本一致，像片应具有一定的现势性。

只有满足了上述这些方面的要求，才能结束外业采集工作，开始进行内业处理，使采集到的影片和数据形成初步的成果。然后操作人员就可以将内业成果无损地引入BIM数据模型中，辅助园林改造工程的管理工作。

4 倾斜摄影与BIM技术在园林改造工程中的数字化运用

4.1 建立准确的土方调配模型

在园林改造工程中，利用无人机倾斜摄影技术与BIM技术，可以建立准确的土方调配模型，合理进行土方的挖掘，减少不必要的工程，从而有效控制工程造价。在实际操作中，操作人员通过借助无人机进行航拍，在保证精度的情况下，可进行固定距离的工作面面积和体积的测量，然后将得到的数据参数无损地移送到BIM三维实景模型中，以保证设计人员设计的精准性。在此基础上，操作人员还可以与civil 3D技术相结合，在园林改造工程中对于新开挖的土方地区进行航测，得出测区的点云模型，然后借助相应的软件，直接生成相应的土方调配模型，以保证工程的顺利进行。

4.2 辅助施工中危险源的识别与安全管理

相对于其他市政工程，园林改造工程的施工地形较为复杂，在施工过程中，受施工机械等因素的限制，施工的周期较长，且施工现场条件多变，特别是临水区域存在着较多的危险隐患。而利用无人机倾斜摄影技术，能全面、准确、详实地采集各方面的数据，这样就可以提早预判工程施工中的不安全因素，识别其中的危险源，并采取有效的应对措施，以减少安全事故的发生，保证施工人员的生命安全，保证施工的顺利进行。

5 结束语

综上，当前基于无人机航测的倾斜摄影技术是一种成本低、操作方便的小区域测绘手段，将其与BIM技术相结合，并应用到城市园林改造工程中，建立地形模型，能保证园林改造工程的顺利进行。