丁聪

摘    要：近年來，社会的发展迅速，我国的市政工程的发展也有了改善。随着市政交通事业的发展，市政交通工程项目建设标准的提高，BIM技术在市政交通行业的应用逐渐兴起，三维可视化模型作为其主要部分，越来越被人们关注。倾斜摄影作为一种新型的测绘手段，具有效率高、成本低、数据真实、操作灵活等特点，特别适合在自然环境苛刻的地方快速采集实景模型。相比传统的效果图，BIM+倾斜摄影更能真实地反映工程与周边环境的融合度，可广泛应用于市政交通工程的规划设计、施工调查、施工管理和运维管理等环节，辅助工程全生命周期管理。

关键词：BIM+倾斜摄影;市政交通工程;应用研究

1  引言

BIM技术是在众多的信息技术中逐渐发展和应用起来的一项新兴技术。该技术的应用已从最初的建筑领域逐渐延伸到其他工程领域。市政交通建设行业有别于建筑行业，不同于单体建筑，市政交通线路长，多为带状工程，与地形结合紧密，周边环境复杂，包含海量的地理信息，由于BIM的出现，传统的二维GIS数据已无法满足工程的需要。市政交通工程周边环境的三维模型传统上采用3DMAX人工建模实现，这种方式费时费力，效果也不是太理想。本文讨论的倾斜摄影测量技术能够真实地还原现状环境，作为GIS信息的一种数据来源，具有可视化、精细化及高效化等优点，与BIM结合，能够较好地解决工程建设中存在的一些问题，对市政交通工程建设具有重要意义。

2  BIM技术

BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型）是利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程，也就是说，BIM是以模型为载体，承载建筑物整个生命周期内的所有信息。应用于BIM建模的软件众多，不同软件的格式不尽相同，在智慧城市的建立过程中，格式的不同势必带来模型转换的困难。IFC（IndustryFoundationClass，数据交换标准）作为国际建筑行业中的工程数据交换标准，为智慧城市的建立解决了三维模型格式转换的问题。IFC整体由四个层次构建，从下到上分别是：信息资源层、信息框架层、信息共享层和领域层。每个层次都包含一些信息描述模块，并且遵守一个原则：每个层次只能引用同层次和下层的信息资源，而不能引用上层资源。这样上层资源变动时，下层资源不受影响，保证信息描述的稳定。

3  倾斜摄影测量技术介绍

倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。该技术的创新点在于它颠覆了以前正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，生成的三维模型效果逼真，更真实地反应地物的实际情况，要素全面，测量精度高，已在国土资源管理、房产税收、人口统计、数字城市、城市管理、应急指挥、灾害评估、环保监测、实景导航、工程建设等领域得到了越来越广泛的应用。目前，倾斜摄影测量技术应用于市政交通建设工程中有一套完整的工作流程，主要流程如下：（1）资料搜集与现场踏勘：主要搜集测图区域的现有地形图、影像资料、设计资料等，并对搜集到的资料进行核查，评价资料的可信度与可利用度，了解测区范围内的地物、气象条件、高程变化、交通情况、测量控制点的位置及保存情况，以及测区周边范围内的军队、机场等敏感区域的相关情况。（2）数据采集：包括像控测量和影像数据的采集。（3）倾斜摄影建模：利用影像数据、POS信息及控制成果生成实景三维模型。（4）模型融合处理：将倾斜摄影生成的实景模型与BIM模型整合。（5）模型的应用分析：整合模型在交通建设工程中的具体应用与分析。

4  BIM+倾斜摄影在市政交通工程中的应用

4.1  BIM轻量化

BIM轻量化方法多种多样，要综合考虑模型现状和应用需求进行选择。BIM轻量化可以有效地提高加载效率。市政交通工程中的BIM数据通常是道路和桥梁模型，可以选择以下的处理方法。（1）筛选特殊构件单独处理。比如一些桥梁模型中的螺栓，一个螺栓的面片数达到数十万甚至上百万，如果直接可视化应用效果很差，而从信息化管理的角度，并不关注螺栓的形态和属性，理应删除或者替换。人们根据螺栓的特征信息，对螺栓进行实例化，批量筛选出螺栓，进而根据需要删除或者减面。（2）删除重复点。在保持了模型拓扑结构的前提下，删除模型中的重复点。降低模型几何信息复杂度，提高加载效率。（3）三角网简化。三角网的数量是影响模型显示效率的重要因素。三角网简化的原理，是统计场景中模型对象的三角面数的极大极小范围值，按指定简化过滤范围，以及简化率，对场景中的全部对象或选中对象进行简化的方法。简化三角网可以大幅提升加载效率。

4.2  虚拟漫游展示

倾斜摄影模型另外一个重要应用就是交互式漫游场景制作。倾斜摄影技术生成的实景模型数据量一般都较大，对于3DMAX来说，无法加载这么大体量的数据，由于Bentley的平台对这种大体量的数据支持得比较好，可将整合后的模型导出至LumenRT，并进行修饰，最终输出交互式场景及漫游动画。交互式场景适用于方案讨论，能够快速查看模型中的细节信息;漫游动画适用于快速浏览模型的整体信息。

4.3  用地统计分析

目前拆迁量的统计主要有两种方式：一种是实地调查和量测，虽然实测数据准确，但对于房屋密集地区往往因通视条件差、GPS信号差等原因无法顺利完成全部的统计工作，同时外业工作量也较大;另一种方式是在航测正摄影像上量取投影面积，这种方式一定程度上减少了外业工作量，但房屋层数和材质不能准确获取，无法准确统计拆迁量。通过倾斜摄影技术建立的实景三维模型，能够较全面地反应房屋的信息，从而能够对市政交通工程红线范围内的房屋面积、层数及材质等信息进行准确统计。在实景三维模型上，同时可以很方便地判断出绿化的面积、植被的种类，并通过与GIS系统对接，可以准确地反应出绿化的权属等信息。

4.4  WebGL无插件浏览

WebGL是一项可以在浏览器中绘制、显示三维计算图形并与之交互的技术。曾经只有高端的计算机或专门的游戏终端才能渲染三维图形，因为这需要大量复杂的编程才能实现。然而随着互联网技术的飞速发展和HTML5标准的成熟，使用网页技术渲染三维图形也成为可能。与OpenGL和Direct3D不同，WebGL程序可存在于网页中并在浏览器中执行，而不必安装任何其他的插件和库。在B/S架构下，将处理好的倾斜摄影和BIM数据通过Server发布为标准的服务，在前端利用WebGL加载显示，带来流畅的体验效果。

5  结语

基于倾斜摄影测量技术获得的实景模型，直观地为智慧城市的建设提供了大范围真实的地理环境，建筑信息模型贯穿于建筑物整个生命周期，承载了建筑物在设计、施工、运营的整个生命过程中的所有信息，为智慧城市的建设提供了丰富的全面的建筑物信息。智慧城市的建设并不是信息的整合，而是全要素信息的集成、共享和服务，也是现势性与全面性信息的深层次集成，这样的信息集成才是智慧城市建设的初衷。倾斜摄影测量技术与BIM技术的融合，并不是简单的组合，需要两种模型之间有良好的转换环境与转换标准，另外需要解决在模型融合过程中原有信息的遗失或错误。现有软件中有部分三维软件可以满足多种模型的融合，但是依然无法避免由于模型转换带来的信息遗失或错误的问题，这也将是接下来的研究方向。

参考文献：

[1] 周建敏，叶嘉庭，刘辉等.倾斜摄影与BIM融合技术在特大型桥梁建设上的应用[J].城市道桥与防洪，2018（8）：331～333+34.

[2] 汪金育.浅析高速公路工程征地拆迁[J].城市建设理论研究：电子版，2013（23）.