在高速公路工程中的应用

黄镭

在高速公路工程建设中，利用无人机倾斜摄影技术采集信息，通过Bentley系列的ContextCapture软件处理，自动化建模，生成的实景模型具备可量测性，便于土石方量的计算；具有空间信息特征，便于优化场地设计，合理进行资源配置分析；融合BIM技术，能全方位展示工程结构形象，直观编辑与查询，丰富了虚拟现实。

随着科技发展及我国对智慧城市的推动，民用消费级无人机市场的兴起，产业链的成熟及成本曲线的大幅下降，无人机以其机动灵活及交互性强特点，快速進入了工程建设领域。

BIM技术适应信息化的发展、适应产业升级及国家创新驱动发展的要求，已经成为解决复杂工程的常用技术手段。基于无人机的实景建模技术在高速公路工程中应用，在解决实际生产难题中起到了积极的作用，提质增效作用明显。

三淅高速的灌河大桥工程，位于三门峡市卢氏县，山区地形复杂，地形起伏大，平均落差为34m。面临施工场地设计、道路运输困难、施工测设危险程度高及施工方案多变等难题。为规避常规施工测量的风险、合理布局施工场地及空间关系的分析、形象化表达施工效果，开展了基于无人机的实景建模技术在山区公路工程中的应用研究。

在土石方量计算的应用

基于无人机倾斜摄影技术，通过Bentley系列的ContextCapture软件处理，自动化建模，生成的实景模型，具有三维编辑、修改，测量体积、面积、长度（精确到厘米级别的数据），获取测绘信息。对局部离散的土石方进行倾斜摄影建模，在Acute3D Viewer软件中进行游览，鼠标点击操纵视图，选择测量工具，读取点坐标、两点之间距离、多段线包围面积以及多段线平面上的填挖方体积。

通过外业设置的控制点，对倾斜摄影生成的模型进行姿态纠正，模型精度控制在5cm，提取土石方量，与常见的数字化土石方量进行对比。对比5种计算方法，选取各个计算结果求和，求得的平均值，进行相对精度的验算对比，无人机倾斜摄影法获取的计算结果满足要求。

土石方量的计算原理和精度决定了各自适用的工程，表中的方法有各自的优缺点。无人机倾斜摄影法进行的土石方量的计算，与常见的数字化土石方量的计算结果对比，更趋近于DTM法与方格网法的计算。相较于传统的外业测量与内业计算，节省了大量的外业工作量，节约成本。尤其对于大量离散的土石方量，可以在实景建模中一次性计算，避免冗余的工作，高效精确，具备实施性。

空间分析及场地设计

绿色施工要求日益提高，传统的施工场地布置是在二维空间内进行规划，对于三维的地貌和建（构）筑物无法充分考量。以三淅高速工程为例，施工区域占用居民地、天然绿地、林地、耕地、河流、交通用地等多种地类，场地设计如何节约用地，合理利用土地资源。

借助于无人机高机动性的特点，多角度完成信息的采集，以数码照片作为输入数据源，加入各种可选的额外辅助数据，无需人工干预。采用ContextCapture软件，短时间内生成高分辨率且带有真实纹理的三角网格模型，能准确、精细地复原出建模场景的真实色泽、几何形态及细节构成，呈现原始地形地貌的空间资料。

实景模型中物体均与实际一致，设计现场时能进行模拟多个方案比对，在具有GIS特性的三维空间，完整解决土地资源的分配与统计，最优解决。

融合BIM技术应用

无人机倾斜摄影技术生成的三维实景模型，可切换成点云数据、三角网格数据，进入到Bentley Descartes软件进行点云数据处理，可直接导入到BIM软件中做实体建模、出图等工作。可以实现对模型的分析、碰撞检查、虚拟建造、模拟移动路径等诸多应用功能。以杨家岭大桥工程的实景模型融合BIM模型为例，形成工程的整体形象。

基于无人机的实景建模技术在高速公路工程的应用，通过无人机倾斜摄影技术的实景建模，依托Bentley系列的软件，提取相关数据。进一步融合BIM技术，整合三维信息模型，为高速公路工程建设提供了一种新的智能化方式。节控资源，保障绿水青山，辅助工程项目建设全生命周期更为经济，促进工程建设的生产效率。