BIM和倾斜摄影测量技术在实景三维模型中的应用

昌圣翔

（1 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司；2 广东省建设工程质量安全检测总站有限公司）

0 引言

随着我国城市的不断发展，城市实景三维模型作为其数字化最重要的基础框架数据，越来越成为人们关注的焦点。想要获得理想的实景三维模型，离不开两种技术：BIM 和GIS。建筑信息模型（Building Information Modeling, BIM）是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的数据模型，可实现超精细化的建构筑物内部信息管理，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统，突破了传统二维平面中空间信息可视化能力的局限，使得建筑物和地形环境的空间结构与相互关系得到展示。利用倾斜摄影测量技术可以快速获取大范围的地物信息，极大的降低了GIS 平台的搭建成本。

但是BIM 的空间分析能力较为微观，并且BIM 模型设计软件支持的空间范围小，无法承载海量大范围的地形数据，也不具备对地理信息进行分析和建筑周边环境整体展示的功能。GIS 是面向地球上带有地理信息的任何物体，相对来说较为宏观，无法直接获取精细化的建筑信息，并且传统的GIS 数据制作成本较高，不利于大范围推广。倾斜摄影测量的出现，为该难题提供了一种解决方案。倾斜摄影测量（Oblique Photography）是指在同一飞行平台上搭载5 台航摄相机，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同角度采集影像，获取地面物体的完整信息，拍摄相片时，同时记录航高、航速、航向和旁向重叠、坐标等参数，具有作业面积大、建模效率高和平均成本低等优点。本论文将探讨如何将BIM 与倾斜摄影测量技术进行有效的结合，为数字化城市的发展提供技术支持。

1 关键技术

1.1 基于BIM 的精细化建模

本论文中研究建筑均为民用建筑，结构简单，无复杂异形构件，故选用Autodesk Revit，以获得简便的图形工作界面、方便的操作和丰富的族库。

Revit 创建建筑结构的总流程：选择项目样板→设置标高→绘制轴网→创建墙体→添加门窗→创建楼板和屋顶→放置内部构件→添加楼梯

1.2 基于倾斜摄影测量的三维场景搭建

倾斜摄影建模使用Bentley 公司的专业实景建模软件ContextCapture 来建立3D 模型，该软件的一般建模过程如图1 所示。该过程主要由两个步骤组成：①使用无人机（UAV）进行倾斜摄影；②使用ContextCapture进行后处理。

基于倾斜摄影测量数据的真实感三维模型的一般建模流程如图1 所示。

1.3 基于Skyline 的三维实景融合

Terra-IT 公司旗下的三维可视化软件Skyline 提供的智慧城市解决方案将倾斜摄影测量技术与BIM 技术无缝融合，实现了城市的彻底数字化，信息最大化，搭建全要素三维智慧城市系统平台，包括整个城市全面的综合数据，按照行业需求将其分层分类，直至无限层次的细分，每个行业都可以利用关联信息实现自己的功能需求，使智慧城市应用无限扩展，形成完整的智慧城市信息化、智能化生态系统，促进智慧城市建设和可持续发展。

2 案例

本研究选取了一栋教学楼作为算例来具体介绍上述的方法与流程。该教学楼为框架混凝土结构，分为3层，层高4.5m，总建筑面积2688m2，见图2。

通过无人机采集目标建筑周边原始影像照片，经建模软件后处理，生成具有真实感的3D 模型，导出为TIFF 格式后，在Skyline 平台进行加载展示。见图3-图5。

将BIM 模型进行贴图处理获得真实纹理后，再导入Skyline 平台进行比例融合，获得最终的实景三维模型，见图6。

图3 采集照片数据

图4 空三计算获得点云数据

图5 具有高真实感的室外环境模型

图6 在Skyline 中加载倾斜摄影模型

3 结论

本论文将BIM 与倾斜摄影测量技术相结合，既可以利用倾斜摄影技术快速搭建极具真实感的GIS 实景，又可以使已有的三维模型可得到极大重用，大量高精度的BIM 模型可作为GIS 系统中一个重要的数据来源，为数字化城市提供有力的数据支撑。