BIM+倾斜摄影融合技术在半地下互通立交设计中的应用

刘丽芬，高 远

（天津市政工程设计研究总院有限公司，天津 300392）

受规划、用地、交通等制约，互通立交方案越来越复杂，从地上到地下层次越来越多，传统的二维设计很难满足建设需求，给施工方造成了很大的困扰。本文以盐港东立交为例，介绍BIM技术与无人机倾斜摄影测量技术在立交互通中的应用并分析其优势。

1 BIM+倾斜摄影融合技术优势

1）明确设计意图。对于地形地貌复杂的工程，如采用传统的二维设计模式，将三维空间的信息置入到二维空间中时容易导致信息遗漏或丢失[1]。BIM技术采用三维立体模型，效果图与设计图能达到1∶1的准确度，其设计所体现的信息会更加明确、清晰，施工方能够直观地看到工程完成效果且BIM技术对子模型的划分会更加清晰、明确。

在多层次大型复杂立交施工中，BIM技术可实现设计与施工过程协同进行，有效降低设计失误导致的施工失误，降低返工概率，通过可视化的建筑结构优化方案，对每个单元的构建进行合理的设计和调整，提升了工程设计的规范性和科学性[2]。

2）分析模拟能力强。采用BIM技术进行建模处理，能让设计人员在设计过程中直观看到工程的最终效果，进而及时调整具体施工过程中出现的设计问题，及时采取有效措施。

3）协同能力强。借助BIM的技术优势，协同的范畴从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期。

4）反映地物周边真实情况。相对于正射影像，倾斜影像能从多个角度观察地物，极大弥补了基于正射影像二维应用的不足。

5）可实现单张影像量测。通过配套软件的应用，可直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等的量测。

6）建筑物侧面纹理可采集。利用航空摄影大规模成图的特点，加上倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够更高效建立真实三维城市场景模型。

7）数据量小易于网络发布。相较于三维GIS技术应用庞大的三维数据，应用倾斜摄影技术获取的影像数据量要小得多，其影像的数据格式可采用成熟技术快速进行网络发布，实现共享应用。

2 应用实例

2.1 工程概况

盐港东立交北接坪盐通道，东接盐坝高速及东港区，西接盐龙大道，为五路交叉的大型枢纽立交工程。立交匝道10条，长约4 km，隧道长约2 km，桥隧比81%。

2.2 工程特点

综合考虑生态用地、现状大水坑、场地狭窄、高差限制、与现状两大隧道洞口的衔接及对现状盐坝高速的影响，设置五路交叉结合地下互通立交。多路交叉结合地下的互通立交具有层次多、分合流端部多、视距差、驾驶员压迫感强等特点。

2.3 BIM+倾斜摄影技术的应用

1）现场勘探。首先实地了解工程周边的地形和环境，探明工程周边是否适合无人机飞行，对无人机飞行的位置和高度进行判断[3]。无人机起飞地点选在地势平坦、视野开阔、上方无遮挡的盐田东港区场平区域，以保安全飞行，通过勘探建立了平均带宽750 m的工程实景模型，为后期的三维实景模型提供了数据基础。

2）现场无人机航测。将施工区域列为目标区域，根据现场实际勘探情况对无人机的飞行区域、相机的倾角、航向和旁向的重叠率等参数进行设置规划，对无法探明的区域及时补拍，确保工程区域航测工作顺利完成[4]。

盐港东立交工程为多路交汇的大型枢纽工程，主要衔接高速和快速路网，现状盐坝高速交通繁忙，无人机倾斜摄影测量需结合工程地形狭长、北高南低等特点进行合理规划，将航测工程分为4个区域，每个区域的尺寸约为1 000 m×1 300 m。为使无人机能获得最大限度的航测效果，将航摄倾角设置为55°，重叠率设置为75%，旁向率设置为75%。

3）建立倾斜摄影实景模型。航测完成后，及时对数据进行分析处理，采用Bentley iTwin进行数据的初步处理，形成相应的三维实景模型。

4）设计阶段的应用。利用倾斜摄影建立的实景三维模型，与BIM模型结合，创建参数化构件库，精确表达以桥隧为主的大型建筑构件几何特征[5]。使用BIM技术开放式建模和模拟应用程序并整合大量数据以支持先进的多专业BIM工作流，包括实景模型、摄影测量、岩土工程、现场信息、道路平整、交通监控和业务数据。

（1）正向设计出图。通过立体构筑物使得设计能够更加直观的进行展现，打破施工与设计之间沟通的障碍，设计思路传递也能够解决多数构造正式设计出图的问题。

（2）碰撞检查。通过叠加盐港东管线、道路等信息在BIM模型中，位置关系检查的直观度、效率和质量都获得很大程度的提升，加速发现各类的碰撞问题，进一步提升设计质量。

（3）净空视距检查。对行车视距区域进行模拟，对视距范围内的障碍物进行复核。

5）施工阶段的应用。基于BIM技术的装配式施工过程管理、场地布置、辅助深化设计、施工工艺模拟、安全可视化交底等，直观的将施工现场情况进行展示。见图1。

图1 施工阶段BIM模型

使用无人机对施工场地进行不定期航测，通过Context Capture获得三维实景模型，查看现场施工的实际情况和进度，通过对同阶段的施工三维实景模型的对比，做到施工管理工作的有理有据。

6）BIM与倾斜摄影参数的数据共享。基于ProjectWise协同平台，多专业团队可在设计和施工期间共享和交换模型及信息，通过平台对设计变更、施工工程进度、质量、安全、档案等方面进行管理，提升工程各个单位对工程的综合协作管理能力，帮助工程各方共同制定合理的施工方案，提升工程质量避免返工，节约工程施工成本[6]。

3 结语

通过无人机倾斜摄影测量技术结合BIM手段在互通立交工程中的应用，实现了BIM设计从传统二维设计转向三维设计，提升了设计的精准度和工作效率，推动了BIM结合无人机倾斜摄影测量技术在互通立交工程中的广泛应用，实现了互通立交工程设计过程全阶段BIM技术的应用。

采用BIM技术将三维数字模型和实景模型进行有机的融合，通过ProjectWise协同平台对工程数据进行共享和整合管理，便利了工程各方对于工程数据的需求，做到精细化的管理，实现管理的可视化。随着BIM技术和倾斜摄影测量技术的不断成熟，将广泛应用于立交互通等道路工程中。