基于BIM的无人机倾斜摄影技术的施工应用

江 林

(四川省机场集团有限公司 四川 成都 610000)

一、基于BIM的倾斜摄影技术特点

利用无人机倾斜摄影技术，提取施工现场场地场貌，生成点云模型，通过一系列技术手段将场地模型与土建模型进行嵌合，实现了虚拟模型与实际场地的结合。利用整合后的模型进行现场施工场地规划，大大提高了场地利用率，合理安排安全文明施工。该模型还可以迅速测量真实距离、面积和土方量，本工法具有真实准确、灵活多变、高端直观、经济可重复使用等特点。

GIS数据模型可真实展现周边环境，特别针对传统CAD和Revit不能表现出的复杂地理地貌时特别适用，再结合Revit形成真实三维可视化效果。在不同施工阶段，现场施工道路、材料堆放、机械设备、消防安全等都需要及时变化，传统CAD场布二维图纸与Revit场布三维模型无法及时准确反应，不能满足不同施工阶段的需求。而通过更新Revit最新模型并与GIS数据模型结合便可以很好解决这一技术瓶颈。

所生成的虚实结合模型可视化程度及还原度极高，并可通过数据传输，制作漫游动画视频，便于现场施工交底。相比传统土石方量测量方法，例如：方格网法、断面法、等高线法等计算等受客观因素限制，野外作业不安全，费时费力，经济效益并不明显，如遇到大体量不规则异形堆土场，所得数据误差也较大。但通过倾斜摄影技术所得的GIS数据模型却可分别得到实际挖填方量的适时数据，通过修改高程点，可重复快速提取所需数据，十分便捷。

二、基于BIM的倾斜摄影技术原理

倾斜摄影技术是通过5个不同角度的影像采集，并借助计算机软件生成点云信息，并融合物体纹理信息高精度真实反映物体的外观、位置、高度、体积等属性的三维模型。工业级倾斜摄影技术是需要工业级无人机搭载的五向高清摄像头，通过一个垂直方向，四个倾斜方向，五个不同的视角同时低空飞行采集数据，即只需飞行一条路线便可把一座城市级别的地理信息采集完成。

而消费级无人机借用此原理，分别在五个方向单独低空飞行采集数据，虽然五条线路会耗费更多的时间，但是由于一个建设工程的数据体量相比一座城市来说却是极小，合计所需时间并不多，综合判断还是消费级无人机更适用于工程建设。

倾斜摄影模型测算土石方量的原理：将航测所得的带矢量化的照片通过空中三角测量计算转化成高密度点云数据，并配以材质贴图转化生成实景模型。而具体区域土方工程量大小可通过软件直接测量获得。

三、基于BIM的倾斜摄影技术工艺流程及操作要点

(一)工艺流程

图1 工艺流程图

图2 虚实完美结合GIS+BIM图

GIS数据和Revit数据可通过3DsMax反馈在场地模型中，实现数据的共享。如图2所示。

(二)工艺要点

1.采集数据

使用大疆无人机官方应用DJI GO 4和Altizure 这两款APP。打开DJI GO 4，启动无人机，在Ipad上把Altizure中参数设置航向重叠率不低于50%，旁向重叠率不低于50%，相机倾斜角度40度,拍摄间隔为2秒一次

重叠率的选择是越高成型质量越好，但考虑到后期的模型建立的耗费时间，需根据不同大小项目对重叠率酌情增减。然后规划好飞行路线，设置好飞行高度(特别注意附近高空是否有遮挡物)，所有参数设置完成后，开启自动拍摄，当电量不足时，应及时更换电池，以免任务失败。

2.导入数据

由Bentley研发的ContextCapture Master这款3D成像软件是目前市上综合评价最稳定、成像质量好和合成效率比较高的软件之一。将在规划航线上拍摄的带有GPS定位和镜头姿态数据的照片导入到ContextCapture。

3.生成模型

通过计算机分块计算，将带矢量的GIS数据逐渐累计叠加，形成带纹理的模型。在模型中可以查询任意一点的坐标、距离、高程等地形信息。

4.场地布置交底

将真实场地模型附带材质信息导入lumion或3ds Max，并结合传统Revit所深化好的虚拟场布模型，制做漫游动画视频，将用于现场交底。

5.土方量测算

通过Acute3D Viewer软件，可直接浏览生成的场地模型，针对不同施工阶段所需挖填方量进行精确测量。通过设置采样距离的间距，底部紧贴地表面，顶部通过高程控制，以便生成不同精度的立方体柱，最终累计计算所有立方体柱的体积总和。

四、结论

基于BIM的无人机倾斜摄影技术施工应用通过无人机倾斜摄影技术扫描真实地表，重塑地表模型并结合Revit虚拟建筑模型，针对不同施工阶段，形成一套新兴的场地布置模式和土石方量的测算方法，并在工程计量方面探寻到另一种快捷方式。