实景模型+BIM 技术在公路工程中的应用

王立争 尹 晶

（辽宁省交通高等专科学校，辽宁 沈阳110112）

数字化技术越来越被应用于工程建设领域，应用无人机航测，生成三维实景模型倾在公路工程设计领域逐渐被使用。三维实景模型，具有地理坐标系统，真实反映测绘区域地形地貌特征。近年来由于建设行业BIM技术的兴起，一定程度上也倒逼传统测量手段的更新，无人机航测，三维实景模型的应用，得到发展。公路工程行业，勘察设计传统地形测绘采用全站仪、RTK 等设备技术，进行点测量的方式。新的技术手段的应用将带来巨大的变化。

无人机航测实景模型的出现不仅可以在公路设计前期提供出良好的解决方案外，也可以在后期公路应急、成果展示等多方案提供强有力的帮助。

某市生态廊道工程，项目业主要求工可研时间短，路线全长37.5km，宽度0.5km采用勘察设计传统方法，时间紧，任务重，经综合对比分析，最终采用新技术无人机航测实景建模技术，先生成三维实景模型，应用BIM软件在实景模型上，进行公路选线定线设计。

1 无人机类型选择

多旋翼无人机特点为体积小、重量轻、噪音小、飞行高度低，飞行速度慢。适合精度高，小面积航测。固定翼无人机由于续航长负重大的优点较大区域的航测。根据本项目的特点，带状地形，路线比较长，同时工期你较短，以为做工可研调查，对精度要求相对不高，经过综合考虑论证，最终决定采用手抛式固定翼无人机，同时搭载双镜头相机。这样满足需求的同时，极大提升了数据采集的速度和效率。

2 布设像控点

带状测区，布点需要在带状的左右侧布点，可以按“S”字型路线布点，按1:1000 的比例尺成果，每隔1000 米左右，设置相控点，使用GPS进行测设，采用北京54 坐标系，共设置相控点34 个，像控点的位置设置于平整，易识别位置。

3 数据处理

无人机航测产生的大量照片数据，应用建模软件CC成图。CC软件具有集群功能，本项目采用7 台专用图形工作站，进行模型生成看，数据成果为3MX格式。首先建立BLOCK文件，导入照片数据，进行控制点的定位，然后进入空三解算，生成空三数据文件，检查空三质量报告。合格后，进行模型制作。成果为带有真实准确位置信息的实景模型。

建模过程中遇到几个问题需求解决，空三加密后分层，分层后无法建模，应对空三设置进行更改，若像控点是均匀分布的应在相应控制点上，则通过多刺几张不同镜头的照片的方式进行改进。当空三加密分层部位下无像控点，可使用软件中设置连接点的功能，设置若干个连接点进行纠正。

模型出现水面漏洞可通过重建约束功能实现。先测量出漏洞边缘高程，在谷歌相应位置绘制出相应水域并输入漏洞边缘高程，建立修复文件，在之前生成的模型产品中提交更新。

CC 刺控制点

3MX格式实景模型

4 路线方案设计

路线方案设计，采用BIM技术，应用本特利软公路概念化设计软件OpenRoadsConceptStation，首先在软件中地图上查找并选定到工程项目所在区域，选择区域时，按够用原则选用，不要选择过大，同时选择和实景模型相同的坐标系统BEIJING54，打开界面后，选择软件里面链接功能，注意链接文件的格式只有两种，一种是3MX，另一种是3SM。

将3MX格式的实景模型链接进入概念化设计软件，电脑界面出现整个实景模型，前提条件是上述步骤正确，否则模型链接不进来。

在实景模型上，选择软件道路选项，包括路面等级、交通量数据参数设置。软件中路面宽度及结构为美国规范，所以需自建模板，模板参数按实际工程确立。

根据公路工程设计规范进行选线、定线，此时，选择新建项目的路面参数的模板，选线的同时，公路的BIM模型就直接出现在实景模型上，可是实时动态调整路面的曲线半径、纵断高程，完成路线的线形设计。

选择软件中的桥梁菜单，可以选定桥梁的模型结构，可以选择需要的基础、上部结构等形式，在路线设置桥梁位置，插入桥梁模型，拟定桥梁，桥梁模型的跨境可以实时进行调整。

当路线设计完成后，BIM模型与实景模型结合一体，可以用统计工程量功能，软件将根据设定的结构模板以及实景模型的地面高程，自动计算公路工程的土方工程量、路面材料工程量、桥涵工程量。

采用实景模型+BIM概念化设计软件，可以直观、准确的进行路线的初步设计，同时可以做到实时动态调整路线，数小时内，完成公路、桥梁、路灯等模型创建，最大限度地降低开发成本。

路线选线、定线

5 动画输出

通过概念化设计软件可视化功能，将公路设计输出动画，可加入车辆、交通信号、全局照明、季节变化等等视觉效果。

传统公路工程选线定线及初步设计，是在二维图纸的基础上进行，不能直观展现实景情况，有一定的局限性和模糊性。而实景建模+BIM技术的应用，使公路初步设计在真实场景的三维条件下进行，地理位置信息符合规范要求，节约成本、节约时间、真实直观、工程量准确、具有可视化等诸多优势，将给公路工程的传统勘察设计带来巨大的变化。