基于Bentley平台中实景模型与BIM融合的方法研究

（中水淮河规划设计研究有限公司 合肥 230601）

1 BIM 与倾斜摄影技术行业现状

BIM（Building Information Modeling）技术的核心是信息（Information），BIM 技术对工程项目全生命周期的管理主要是对模型信息的应用而实现的，BIM 技术在工程项目的各阶段的应用水平、层次，主要取决于BIM 模型的精细化程度和数据的丰富程度，建筑物的模型越详细、信息越丰富，高水平和深层次的BIM 技术应用的基础就越扎实，所以当前主流BIM 软件在模型的精细度和属性数据信息方面的功能都做得非常强大。模型本身的精细程度已经足够高，已经能够完全满足建筑行业设计、施工、建造及运营维护的要求。但是对于构筑物外部的信息数据（如地形地貌等），当前的BIM 技术应用能力不强，各大主流的BIM 软件涉及到相关功能的也不多，这就导致了高精度的BIM 模型与虚拟的模型场景之问难以结合的问题。如何将建筑物的周围环境信息结合到BIM 上进行展示及应用，并且进一步深化BIM 技术在工程建设中的应用程度，是BIM 技术应用中的一个非常重要的问题。

1.1 BIM 技术

BIM 建筑信息化模型，该项技术由Autodesk 公司于2002年提出，目前已经在建筑行业广泛使用，近几年延伸到其他各类工程行业中。该项技术以三维模型为基础整合各项信息建立三维模型信息数据库，该信息库包含了工程的设计、施工、运行，直至整个工程全生命周期，这些信息可以使得设计单位、施工单位、设施运营单位和业主等各方人员都可以基于一个平台进行协同工作。

1.2 无人机倾斜摄影技术

相比于传统的无人机摄影测量技术，倾斜摄影技术一般要求无人机搭载多个影像传感器，同时从垂直、倾斜等多个角度采集影像数据，来获取更为完整的地面物体信息。根据这些影像信息建立相应的三维实景模型，能够更加直观地展现地物与地貌，由于其逼真的立体效果，更能反映地物的实际情况。其要素全面，精确性高，现已应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收、地形勘探、效果宣传等各个方面。三维实景模型能够直观反映地物实际情况，可利用相关软件和平台对其进行编辑、三维测量等操作，能为使用者提供身临其境的视觉效果，从而代替现场勘查工作。

1.3 实景模型应用现状

首先单独的实景模型不存有模型信息，模型建筑物单体化本身也是不小的工作量，且根据现有技术难以在重要区域做到实时更新；其次三维实景模型的出现，为三维可视化设计的开展提供了先决条件。但目前多数掌握三维实景模型的企业单位都是采用将三维实景模型的数据采集后整理在二维平面上，再利用二维图形进行工程设计的工作模式，这对于三维实景模型的资源是一种极大的浪费。

要解决上述问题，需要详细、附带信息、可实时更新的建筑模型，并且需要相关的软件提供三维可视化建模的功能。

2 Bentley 平台中BIM 与倾斜摄影相结合的应用方法

2.1 BIM 精细化建模

在Bentley 平台中，通常使用Microstation、AECOsim Building Designer、OpenPlant、Substation 等各专业软件作为建模的基本软件，通过ProjectWise 平台进行三维协同设计，确保项目团队在创建管理和应用时，按照工作流程一体化协同工作。最终检查和验收后由项目人员进行项目模型总装。

2.2 基于倾斜摄影测量的实景模型场景搭建

倾斜摄影测量大致包括以下几个步骤：（1）资料收集与现场踏勘：收集测区内的测绘资料如地形图、控制点资料等，了解测区内的地物地形条件、高程变化、交通情况和天气变化等情况，同时提前查阅测区是否为限飞区或禁飞区，来制定相应的飞行计划。最后根据测区内的地形、交通与高差情况来布设像控点以及检查点。（2）外业数据采集：根据测区情况规划无人机飞行的高度以及航线，确保作业的安全性以及可行性，通常可设置条件有：相对地面高度、航向重叠率、旁向重叠率、飞行速度、飞行方式和镜头的各种参数等，通常高度不低于测区最高建筑物100m，航向重叠率在80%为佳，旁向重叠率在70%为佳，飞行方式根据需求有五向飞行和“井”字飞行等。设置好之后，航线经由航飞软件自动生成。（3）内业数据处理：野外数据采集结束后，统一对影像成果进行预处理，包括影像质量、POS 数据、像控点质量等，检查无误后，可将影像成果导入实景模型处理软件中如：ContextCapture、Pix4D 等，软件自动对影像进行空三加密、三维重建等处理。需要人工干预的有像控点刺点、模型格式、成果参数等，最后可以输出倾斜实景模型。

2.3 基于Bentley 平台的实景模型与BIM 相融合

收集测区的必要资料后，可以利用Bentley 平台的ContextCapture 软件进行实景模型处理，从而生成OBJ 格式的文件，通过Descartes 软件对OBJ 文件进行模型修饰，可以重新生成Bentley 平台独有的3SM 格式文件，再经由MicrostationCE 系列软件将BIM 模型和实景模型导入到同一个文件中，具体是将BIM 模型通过坐标转化导入，而实景模型则通过遮罩功实现与BIM 模型的结合，当BIM 模型与实景模型的相对位置固定后，最后可以通过LumenRT 软件实现渲染输出。

3 应用领域

3.1 三维可视化设计参考

在Bentley 平台中可以实现直接在实景模型中进行三维正向设计，通过参考真实的现场模型，可以加快设计流程，同时能够根据现场情况作出更好的决策。

3.2 工程项目展示

实景建模能够展示项目阶段性的施工进度模拟，通过实景建模可以非常清晰直观地把握施工进度，能反馈出项目与原施工计划的对比。结合BIM和实景模型，利用VR 虚拟现场浏览，展示全景虚拟现实场景，高精度真三维空间数据，无需亲临工程现场，更贴近于工程应用。

3.3 国土安全

倾斜摄影与BIM 结合进行国土安全数据库的构建和信息的填充，倾斜摄影进行底层模型数据的加载。BIM 进行精准化数据的分析和构建，国土信息数据逐步的采集和上传，实现信息化管理和同步建设。

3.4 构建智慧城市

每个城市的建筑类型各具特色，外观尺寸形状各不相同，如果采用单一的BIM 技术进行建模，则将耗费巨大的人员和硬件成本，但是如果在非重要区域采用无人机倾斜摄影技术，则可以短时间获得大范围城市地物地貌的模型。不同于BIM 的是，实景模型仅仅是一个“空壳”，而BIM 技术恰恰可以补充精细化建模的部分，并且BIM 技术作为一项工程全生命周期的技术，不仅仅构建了完善的精细化三维模型，而且提供了丰富且可延续性的数据，因此BIM 技术与无人机倾斜摄影技术的结合是构建智慧城市数据基础的一种非常有效的方法。

4 结语

无人机倾斜摄影测量技术作为当前发展速度最快的航测技术之一，能高效、方便地获取地面丰富的数据信息，并且生成实景模型。BIM 技术作为一项工程全生命周期应用的技术，主要是以三维模型为载体，包含着众多数据信息，可以具体应用到工程设计、施工、运维管理等工程各阶段。基于Bentley 软件强大的实景建模功能与BIM 功能相结合，能够应用在三维可视化设计、国土安全、项目展示、构建智慧城市等多个领域。使用实景模型作为真实可靠的GIS 数据来进行分析与应用，不仅满足目前BIM 技术应用的需求，也是将来BIM 技术发展中数据采集的重要环节■