VR 和倾斜摄影技术在市政工程项目管理中的应用

邵廉琦

（深圳市合创建设工程顾问有限公司， 广东 深圳 518033）

0 引 言

广东省深圳市 2020 年重点投资基础设施、民生服务、生态文明建设、产业创新配套四大领域，市区政府投资总规模约 1 769 亿元。针对城市快速发展、日益增长的交通出行需求，深圳市政府着力组织开展道路设施品质提升、交通综合治理行动，进一步提升交通出行效率，增强城市综合竞争力。此前的深圳市委六届十次全会提出：将“着力提升城市现代化功能，努力走出超大型城市管理治理新路”作为“走在最前列”着力要做好的九项重点工作之一。其中，更加明确提出：谋划高快速路网优化及地下快速路布局，提升城市管理水平，开展道路设施品质提升行动。由此可见，市政工程是深圳市非常重视的基础建设项目之一，其中的道路设施品质提升更是其发展的重点。道路设施品质提升工程与一般的市政工程相比，具有景观占比大、材料验收繁、涉及专业多、品质要求严、施工场地挤和社会关注度高等特点，这些基础建设项目对项目管理的要求非常高，若采用传统的管理手段，很可能会存在以下问题。

（1）道路施工安全隐患。为了尽量减少工程建设过程对城市居民日常生活的干扰，市政府对施工进度的要求非常严格。为了达到工期要求和减少交通疏解的压力，很多时候施工作业面需要边施工边开放人行通道。这将不可避免地产生一些安全隐患，如道路孔口、材料堆放等。

（2）进度和资金管控难度大。由于涉及众多专业，如何充分分析和论证进度计划是关键；同时还应对形象进度进行实时跟踪，若发现进度落后，须及时给出具体的管理建议。

（3）品质提升效果把控难度大。品质提升的效果主要体现在材料、施工工艺、成品保护 3 个方面。

为此，笔者结合深圳市合创建设工程顾问有限公司（以下简称“公司”）近期作为全过程工程咨询服务方参与的深圳“轨道 10 号线沿线五和大道等周边道路品质提升”项目，探讨和研究如何采用虚拟现实技术（VR）和倾斜摄影技术，在市政工程项目管理中更好地把控设计效果，掌握现场进度，消除安全隐患。同时，为进一步落实发展改革委、住房和城乡建设部的《关于推进全过程工程咨询服务发展的指导意见》，进行了一些有益的探索，供相关人员参考。

1 VR 和倾斜摄影技术的解读

1.1 VR 技术

VR，即虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。在市政工程的道路品质提升项目中，可以利用该技术提前进行道路设计方案的比选。大致思路如下：

（1）根据设计图纸对道路进行三维数字建模；

（2）依照设计推荐选取的材料进行贴图制作；

（3）将贴图附于模型表面，导入 VR 引擎进行渲染；

（4）导出 VR 文件，戴上 VR 眼镜进入虚拟现实。

1.2 倾斜摄影技术

倾斜摄影技术是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术。该技术通过无人机从 5 个不同的视角（ 1个垂直、4 个倾斜）同步采集影像，获取到丰富的建筑物顶面和侧面的高分辨率纹理。相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察地面物体，更加真实地反映地面物体的实际情况，极大地弥补了基于正射影像应用的不足。例如，在观看无人机拍摄的视频时，以往只能看到建筑物的其中一个面，不能查看建筑物背后的具体情况，但是应用倾斜摄影技术并结合相应的配套软件，不仅能够直接查看建筑物四周的情况，还能直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度和坡度等在内的量测。该技术在欧美等发达国家已经广泛被应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收等领域。

在市政工程的道路品质提升项目中，可以应用该技术进行定期监测，如 2 周或 1 个月飞行 1 次。这样不仅能够更直观地展现出前后进度的差异，还能较为清晰地统计出现场实际完成的工程量，将其作为日后审核的依据。

2 VR 和倾斜摄影技术的应用优势

2.1 VR 技术的应用优势

（1）辅助决策者进行方案选取。在深圳“轨道 10 号线沿线五和大道等周边道路品质提升”项目中，原计划需要将一段道路分为 2 个部分进行不同材质的比选，会导致对道路整体效果的把握有所欠缺，而利用 VR 技术能够以更低的成本实现整体道路的效果展示。

（2）项目前期可快速搭建 VR 场景。相比于实际样板段施工，搭建 VR 场景所需的时间更短，并且能够同时生成不同的配色方案。

2.2 倾斜摄影技术的应用优势

（1）数据量小易于网络发布。相比于 BIM 模型+GIS应用庞大的三维数据，应用倾斜摄影技术获取的影像，不仅数据量小得多，而且其数据格式可满足网络快速发布的要求，及时实现共享应用。

（2）传统三维建模通常使用 Revit、Bentley、3ds Max 等建模软件，基于影像数据、CAD 平面图或者拍摄图片估算建筑物轮廓与高度等信息进行人工建模。这种采用传统方式得出的模型数据精度较低、纹理与实际效果偏差较大，并且生产过程需要大量的人工参与，数据采集的周期较长，数据的时效性较低，因而无法真正满足用户的需要。

（3）倾斜摄影测量技术能够有效提升模型的生产效率。采用人工建模方式 1 个月才能完成的一个 3 km 市政道路的建模工作，通过倾斜摄影建模方式只需 1 d～2 d 即可完成，大大降低了三维模型数据采集的经济代价和时间代价。

3 VR 和倾斜摄影技术的项目应用案例

3.1 VR 技术的应用案例

公司作为深圳“轨道 10 号线沿线五和大道等周边道路品质提升”项目的全过程工程咨询服务方，服务内容包括了设计管理，负责对设计质量、进度以及对工程造价的影响进行管理。该项目的原道路铺装设计方案选用的是芝麻灰与芝麻黑色系的花岗岩，但后期设计院提出改善传统灰色基础设施以提升品质，决定参考借鉴深圳市福田区红荔路的道路铺装方案，将黄锈石作为备选方案。据此提出在样板段中分别铺设长度为 20 m 的双色石材，以此检验效果作为最终选定石材的依据。

对于样板段的颜色对比方案，公司从保证工期、节省材料、效果展示等角度进行综合考虑，创新性地提出了应用VR 技术快速搭建虚拟场景，并且导出多个配色方案供业主进行方案比选。公司选取了样板段的一部分展开道路建模工作，并且根据设计院现场选定的石材样品进行颜色和表面纹理的采集，花费近一周的时间搭建了包括中央隔离带、渠化岛、人行道、岛头设计、德式栏杆、公交站台、路灯、景观绿化等在内的 VR 场景，让业主能够更加直观地体验完整的配色方案，而不是分割、孤立的单一构件。

VR 技术虚拟场景的搭建，对业主认定设计方案及选材，加快决策进度发挥了重要的辅助作用。在样板段工程开始施工前，通过虚拟场景对选用哪种石材进行论证分析，最终确定选用黄锈石，一次性通过了设计方案，避免了在样板段反复施工而造成的成本增加，同时也极大地节约了时间，确保了工程能够按期推进。

3.2 倾斜摄影技术应用案例

为了更多、更快地发现施工现场的安全隐患、交通疏解不规范、进度严重落后等问题，公司定期对施工范围进行无人机倾斜摄影，获取现场影像资料，再由配套软件生成倾斜摄影三维数据模型（以下简称“倾斜摄影模型”），不仅能全面查看现场是否存在材料堆放不合理、交通疏解没到位、安全防护有纰漏等问题，还能从倾斜摄影模型中直接量取长度、高度、面积、体积等数据，以此检验施工进度是否按计划进行、是否存在严重滞后的情况。无人机的硬件和软件配置及其每期的飞行计划和所需时间，如表 1 所示。

表 1 无人机的配置和飞行参数

通过无人机倾斜摄影发现，道路左幅未及时规划临时人行道，现场材料堆放杂乱，护栏维护不到位，容易造成绊倒行人等的安全事故，必须及时加以整改。

在倾斜摄影模型中，统计未完成的道路铺装面积和场边堆放的材料数量，估算完成该段工程所需的工人数量。与监理上报的施工人数进行比对，参照原有的施工计划，若出现人数明显不足或者材料未到位，可能会造成进度滞后，应及时催促施工单位加派人手或加快材料进场。

4 结 语

本文主要研究了 VR 和倾斜摄影技术在市政工程全过程工程咨询管理中的应用方案。实践证明，VR 和倾斜摄影技术相互配合，能为实现工程精细化管理提供技术支持，在提高工程管理与控制的效率和水平、节约冗余成本、提高经济效益等方面起到了重要的辅助作用。其实，近几年 VR和无人机等新技术应用还处于起步阶段，根据笔者在建设工程全过程工程咨询与管理方面的工作体会，VR 和倾斜摄影技术在辅助市政工程项目管理方面，如建设单位的方案决策、工程管理的过程控制、旧改项目的历史留存、争议处理的数据证据等，提供了新的管理手段。

（1）建设单位的方案决策。用 VR 技术进行景观效果的展示，相比于传统的效果图，可以使设计更加直观、表现更加真实，能达到身临其境的效果。VR 技术的应用可提高建设单位对方案整体的理解程度，达到缩短最终决策所需时间的目的。

（2）工程管理的过程控制。监理企业应进一步创新服务模式，依托无人机倾斜摄影技术，构建覆盖安全管理、进度控制、质量管理、文明施工和绿色施工等全方位综合评价体系，为建设单位提供专业监督检查服务，让建设单位清晰地掌握在建工程项目的总体状态，辅助项目负责人掌控全局。

（3）旧改项目的历史留存。截至 2020 年 8 月，深圳市拆除重建类城市更新计划立项项目共 859 个（拆除范围约 66 km2），已批专项规划项目 498 个，实施主体确认公示 400 个（实施土地面积超过 22 km2）。由此可见其规模浩大。旧改项目一定会遇到拆迁补偿的问题，通过无人机倾斜摄影技术建模，不仅可以在最短时间内统计拆迁量，还能作为数据文件留底，以备后用。

（4）争议处理的数据证据。有些项目由于受到工期的压力，为赶时间而直接使用多年前的地质勘察报告进行前期现场勘察。但是随着时间的推移，很多地形地貌都会发生改变，如现场土方开挖前地面的标高。如果项目前期未能测量清楚，施工过程中就极易发生争议。借助无人机倾斜摄影技术，在场地清表后对施工区域进行全面测绘，获得的现场地形数据能够作为后期争议的有效依据。