倾斜摄影技术在建设工程声像档案采集中的应用研究

文/成都市城市建设档案馆 张娟

一、建设工程声像档案采集应用倾斜摄影技术的可行性

（一）GIS系统与倾斜影像。（Geographic Information System 或 Geo－Information system, GIS）又称为“地理信息系统”，是一种特定的空间信息系统，在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

倾斜摄影技术能从多个角度任意缩放、交互式观察地物，结合宏观与微观影像更加真实地反映物的实际情况。后期经过影像空三运算，得到具有外方位元素的影像生成建筑实景数字化成果。具有720度可视、三维空间主动查看等诸多优于普通视频、照片记录的重要功能，通过嵌入地理信息、影像信息等内容，可极大扩展倾斜摄影影像的应用范围。倾斜摄影技术具有采集范围广、主动交互式多角度查看、成果数据可靠、整体反映项目建设面貌等特点。目前，已经广泛应用于各行业。

（二）特大型建设工程声像档案采集亟须引入新技术。建设工程声像档案是记录建设活动，以照片、录像带、录音带为记录载体，具有保存价值的历史记录，是真实记录和形象反映工程建设过程的重要手段。传统建设工程声像档案采集主要采用照相机、摄像机、航拍无人机等器材，以人工拍摄为主，具有方便快捷、采集成本经济等特点，但在特大型项目档案的采集过程中却暴露出采集信息碎片化、识别率低等不足，无法反映宏观的建设过程及各个分项之间的协同建设状况。要弥补这一短板，亟须引入全新的采集技术手段。

（三）探索声像档案采集中运用GIS、倾斜摄影技术，实现建设工程项目实景数字化及成果深度开发。目前，笔者所在的四川省成都市正在大力推进城市发展战略。特大型建设项目正如火如荼全力推进，各项工程都具有投资多、体量大、涉及工程种类复杂等特点。为保证各大工程项目声像档案采集的圆满完成，以某一项目为试点，在声像档案采集过程中引入实景数字化技术并分阶段予以实施，具有积极意义。同时，在前期数据采集基础上，探索建立智能数字可视化声像档案应用平台，为建设数字城建档案馆和数字城建博物馆打下基础。

二、项目实施目标及各阶段效果

考虑到项目实施过程中的复杂性，可以采用两阶段实施方式推进。

（一）第一阶段目标。应用GIS技术与VR技术以及倾斜摄影技术，实现多范围采集、主动交互式多角度查看，整体反映项目建设面貌的目的，解决特大型项目建设档案采集信息碎片化、识别率低等诸多不足等问题。

（二）第一阶段成果。建设工程项目声像档案实景数字化成果一套（实景模型，FBX格式），包含记录范围内的建筑、施工机械、植被等全部实景内容。模型精度达到还原真实场景20CM。

（三）第一阶段实现功能。1.工程项目管理施工进度查看。根据时间进度条的拖动展示出相应节点的数据内容和建筑工程进度可视化变化，按照时间节点、工程节点检索查看施工过程中的每个时间节点数字实景。2.项目实景可视化（宏观影像）与传统声像档案（微观影像）的结合，提高项目影像档案的完整性，优化项目展示效率。3.利用实景可视化技术，根据交互操作对建筑外观进行720°无死角项目展示与记录，自由观察可视领域。

（四）第二阶段目标。探索建立智能数字可视化声像档案应用平台，实现城建声像档案管理工作通过平台一站式全方位工作应用的目标。

（五）第二阶段成果。开发具有交互功能的实景数字化交互应用平台，为未来城市建设工作进一步走向数字化信息化提供更多可能，奠定基础。

三、第二阶段实现功能

（一）项目内部全景主动观察技术。利用720°全景摄影技术，深入建筑内部真实拍摄全景照片，记录项目工程建设进度、施工材料及工程施工工艺，可无死角自由主动观察、展示并获取项目声像档案。

（二）地理坐标定位功能。建设工程施工档案声像资料智能匹配收集位置，通过加入可视化实景数字地图热点，工程技术档案采集地理坐标分布，也方便在对外展示中通过可视化系统热点直观选取要展示的工程，无须通过搜索工程关键字和进入二级菜单选择工程。

（三）智能提醒功能。建立工程记录进度显示功能，通过可视化图形插件可直观查看工程进度及工作中遇到的问题反馈，也可主动检索、查找具体工程记录进度、优化项目工作时间安排，重要工程记录开工时间智能提醒，保证合作单位档案记录工作合理衔接无遗漏。

（四）影像资料收集点定位记录功能。声像采集工作运动轨迹记录，避免记录工作中记录轨迹重复或采集角度缺失与覆盖区域重叠，主动优化记录轨迹，提高记录工作效率，保证档案记录的完整性，并添加工程记录轨迹主动检索功能。

（五）建设数据直观可视。主界面菜单可查看工程项目施工统筹进度，并记录工程施工承建方相关信息，具体负责人、监理单位、工程进度是否按照工期计划进行的比对功能等信息，全维度记录施工状态，丰富档案收集功能和可视化展示功能，为项目复盘提供坚实数据基础。

（六）具体区域定位界面。1.图形化数字化云数据展示，城建档案管理机构收集范围的全域范围工程项目具体分布区域一目了然。2.工程建设周期颜色区分显示（如不同项目在基坑建设、主体建设、装修建设、竣工阶段等不同阶段，在可视化界面会显示为不同颜色），全域项目建设进度尽在掌握。3.选择区域项目热点，一键进入相应项目实景数字化综合管理界面。

（七）重点建设工程具体构成部分全生命周期变化记录。当进入实景还原工程中，点击某个具体部分，可观察该部分从施工到竣工的全部变化过程，除外形变化外，还会记录施工累计时间、工程材质用料、所用工艺工法、工程施工单位、该部分所应达到的行业和国家标准、施工单位信息等。

四、研究效果

通过两阶段实施及项目研究，取得以下成果：

（一）给观者身临其境的体验。通过倾斜摄影技术、GIS实景还原、VR虚拟现实1:1真实还原工程项目，声像档案资料完美嵌入，客户720°项目主动观察，实景互动，真实沉浸体验。

（二）建筑全生命周期智能档案。项目建设状态可按照时间节点、工程节点检索拖动查看，多种智能辅助、预警功能，助力建设项目生命周期智能档案生成。

（三）档案系统数据共享平台。统一的城建档案数据共享平台，兼容大数据服务及档案管理服务，实现指标维度统一化管理，档案资料由单一的声像碎片化呈现方式，转变为可视化的多样化获取方式，提高数据交换效率。

（四）整合历史数据，服务决策。通过智能档案管理系统的建设，运用大数据、倾斜摄影、GIS实景还原、VR虚拟现实等实现档案可视化，对数据的调取复盘打下坚实的基础，对未来工作的决策提供数据支撑。

五、实施方式

（一）软、硬件配置。采集平台：DJI_GS_PRO。数据加工平台：SMART3D Unity XLua（热更新框架） Visual Studio（微软产品） HTC vive（VR设备）、Steam VR（VR平台）

（二）作业区域。鉴于作为研究性课题，且制作成本的考量，作业区域面积选择1平方公里。

（三）作业步骤（一、二阶段通用）。1.前期数据采集。项目数据采集频次以实际工程进度为标准大致保证每月采集1次，如有特殊需要，可调整采集频次，力求每一次数据采集都能使项目看到明显的变化。2.中期数据运算处理。通过专业阵列机房进行大量数据运算，建模运用点云技术，准确还原建筑。3.虚拟软件交互处理虚拟交互查看工程节点。形成拍摄项目声像档案实景数字化成果一套，并加入工程时间进度条、工程施工节点等功能，实现项目实景可视化（宏观影像）与传统声像档案（微观影像）的完美结合，提高项目影像档案的完整性。4.声像档案数字内容集成。在后期的交互编程制作中将结合传统声像档案的记录内容，将项目建设过程中采集到的影像、图形等相关内容统一接入到实景系统中。将具体施工过程中的影像、图片与实景数字化信息，以后台数据库及前端接口，在四维图形界面上进行高效结合的尝试，以达到城建档案一站式功能集成平台的应用目标。

六、结语

倾斜摄影技术在建设工程声像档案采集中的探索应用研究对于推进建设工程声像档案采集工作发展具有重要意义，相信随着声像档案事业的发展，声像采集技术也会实现突破，为观者呈现更全方位的建设工程声像档案，发挥建设工程声像档案的更大价值。