劉麗芬，高 遠(yuǎn)

（天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300392）

受規(guī)劃、用地、交通等制約，互通立交方案越來(lái)越復(fù)雜，從地上到地下層次越來(lái)越多，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)很難滿足建設(shè)需求，給施工方造成了很大的困擾。本文以鹽港東立交為例，介紹BIM技術(shù)與無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在立交互通中的應(yīng)用并分析其優(yōu)勢(shì)。

1 BIM+傾斜攝影融合技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1）明確設(shè)計(jì)意圖。對(duì)于地形地貌復(fù)雜的工程，如采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)模式，將三維空間的信息置入到二維空間中時(shí)容易導(dǎo)致信息遺漏或丟失[1]。BIM技術(shù)采用三維立體模型，效果圖與設(shè)計(jì)圖能達(dá)到1∶1的準(zhǔn)確度，其設(shè)計(jì)所體現(xiàn)的信息會(huì)更加明確、清晰，施工方能夠直觀地看到工程完成效果且BIM技術(shù)對(duì)子模型的劃分會(huì)更加清晰、明確。

在多層次大型復(fù)雜立交施工中，BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程協(xié)同進(jìn)行，有效降低設(shè)計(jì)失誤導(dǎo)致的施工失誤，降低返工概率，通過(guò)可視化的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，對(duì)每個(gè)單元的構(gòu)建進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和調(diào)整，提升了工程設(shè)計(jì)的規(guī)范性和科學(xué)性[2]。

2）分析模擬能力強(qiáng)。采用BIM技術(shù)進(jìn)行建模處理，能讓設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中直觀看到工程的最終效果，進(jìn)而及時(shí)調(diào)整具體施工過(guò)程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，及時(shí)采取有效措施。

3）協(xié)同能力強(qiáng)。借助BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，協(xié)同的范疇從單純的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到建筑全生命周期。

4）反映地物周邊真實(shí)情況。相對(duì)于正射影像，傾斜影像能從多個(gè)角度觀察地物，極大彌補(bǔ)了基于正射影像二維應(yīng)用的不足。

5）可實(shí)現(xiàn)單張影像量測(cè)。通過(guò)配套軟件的應(yīng)用，可直接基于成果影像進(jìn)行包括高度、長(zhǎng)度、面積、角度、坡度等的量測(cè)。

6）建筑物側(cè)面紋理可采集。利用航空攝影大規(guī)模成圖的特點(diǎn)，加上傾斜影像批量提取及貼紋理的方式，能夠更高效建立真實(shí)三維城市場(chǎng)景模型。

7）數(shù)據(jù)量小易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。相較于三維GIS技術(shù)應(yīng)用龐大的三維數(shù)據(jù)，應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)獲取的影像數(shù)據(jù)量要小得多，其影像的數(shù)據(jù)格式可采用成熟技術(shù)快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實(shí)現(xiàn)共享應(yīng)用。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

鹽港東立交北接坪鹽通道，東接鹽壩高速及東港區(qū)，西接鹽龍大道，為五路交叉的大型樞紐立交工程。立交匝道10條，長(zhǎng)約4 km，隧道長(zhǎng)約2 km，橋隧比81%。

2.2 工程特點(diǎn)

綜合考慮生態(tài)用地、現(xiàn)狀大水坑、場(chǎng)地狹窄、高差限制、與現(xiàn)狀兩大隧道洞口的銜接及對(duì)現(xiàn)狀鹽壩高速的影響，設(shè)置五路交叉結(jié)合地下互通立交。多路交叉結(jié)合地下的互通立交具有層次多、分合流端部多、視距差、駕駛員壓迫感強(qiáng)等特點(diǎn)。

2.3 BIM+傾斜攝影技術(shù)的應(yīng)用

1）現(xiàn)場(chǎng)勘探。首先實(shí)地了解工程周邊的地形和環(huán)境，探明工程周邊是否適合無(wú)人機(jī)飛行，對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的位置和高度進(jìn)行判斷[3]。無(wú)人機(jī)起飛地點(diǎn)選在地勢(shì)平坦、視野開(kāi)闊、上方無(wú)遮擋的鹽田東港區(qū)場(chǎng)平區(qū)域，以保安全飛行，通過(guò)勘探建立了平均帶寬750 m的工程實(shí)景模型，為后期的三維實(shí)景模型提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)航測(cè)。將施工區(qū)域列為目標(biāo)區(qū)域，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘探情況對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行區(qū)域、相機(jī)的傾角、航向和旁向的重疊率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置規(guī)劃，對(duì)無(wú)法探明的區(qū)域及時(shí)補(bǔ)拍，確保工程區(qū)域航測(cè)工作順利完成[4]。

鹽港東立交工程為多路交匯的大型樞紐工程，主要銜接高速和快速路網(wǎng)，現(xiàn)狀鹽壩高速交通繁忙，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量需結(jié)合工程地形狹長(zhǎng)、北高南低等特點(diǎn)進(jìn)行合理規(guī)劃，將航測(cè)工程分為4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的尺寸約為1 000 m×1 300 m。為使無(wú)人機(jī)能獲得最大限度的航測(cè)效果，將航攝傾角設(shè)置為55°，重疊率設(shè)置為75%，旁向率設(shè)置為75%。

3）建立傾斜攝影實(shí)景模型。航測(cè)完成后，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，采用Bentley iTwin進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步處理，形成相應(yīng)的三維實(shí)景模型。

4）設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用。利用傾斜攝影建立的實(shí)景三維模型，與BIM模型結(jié)合，創(chuàng)建參數(shù)化構(gòu)件庫(kù)，精確表達(dá)以橋隧為主的大型建筑構(gòu)件幾何特征[5]。使用BIM技術(shù)開(kāi)放式建模和模擬應(yīng)用程序并整合大量數(shù)據(jù)以支持先進(jìn)的多專業(yè)BIM工作流，包括實(shí)景模型、攝影測(cè)量、巖土工程、現(xiàn)場(chǎng)信息、道路平整、交通監(jiān)控和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

（1）正向設(shè)計(jì)出圖。通過(guò)立體構(gòu)筑物使得設(shè)計(jì)能夠更加直觀的進(jìn)行展現(xiàn)，打破施工與設(shè)計(jì)之間溝通的障礙，設(shè)計(jì)思路傳遞也能夠解決多數(shù)構(gòu)造正式設(shè)計(jì)出圖的問(wèn)題。

（2）碰撞檢查。通過(guò)疊加鹽港東管線、道路等信息在BIM模型中，位置關(guān)系檢查的直觀度、效率和質(zhì)量都獲得很大程度的提升，加速發(fā)現(xiàn)各類的碰撞問(wèn)題，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（3）凈空視距檢查。對(duì)行車視距區(qū)域進(jìn)行模擬，對(duì)視距范圍內(nèi)的障礙物進(jìn)行復(fù)核。

5）施工階段的應(yīng)用?；贐IM技術(shù)的裝配式施工過(guò)程管理、場(chǎng)地布置、輔助深化設(shè)計(jì)、施工工藝模擬、安全可視化交底等，直觀的將施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行展示。見(jiàn)圖1。

圖1 施工階段BIM模型

使用無(wú)人機(jī)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行不定期航測(cè)，通過(guò)Context Capture獲得三維實(shí)景模型，查看現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況和進(jìn)度，通過(guò)對(duì)同階段的施工三維實(shí)景模型的對(duì)比，做到施工管理工作的有理有據(jù)。

6）BIM與傾斜攝影參數(shù)的數(shù)據(jù)共享?；赑rojectWise協(xié)同平臺(tái)，多專業(yè)團(tuán)隊(duì)可在設(shè)計(jì)和施工期間共享和交換模型及信息，通過(guò)平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)變更、施工工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全、檔案等方面進(jìn)行管理，提升工程各個(gè)單位對(duì)工程的綜合協(xié)作管理能力，幫助工程各方共同制定合理的施工方案，提升工程質(zhì)量避免返工，節(jié)約工程施工成本[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)結(jié)合BIM手段在互通立交工程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了BIM設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)，提升了設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度和工作效率，推動(dòng)了BIM結(jié)合無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在互通立交工程中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了互通立交工程設(shè)計(jì)過(guò)程全階段BIM技術(shù)的應(yīng)用。

采用BIM技術(shù)將三維數(shù)字模型和實(shí)景模型進(jìn)行有機(jī)的融合，通過(guò)ProjectWise協(xié)同平臺(tái)對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行共享和整合管理，便利了工程各方對(duì)于工程數(shù)據(jù)的需求，做到精細(xì)化的管理，實(shí)現(xiàn)管理的可視化。隨著B(niǎo)IM技術(shù)和傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的不斷成熟，將廣泛應(yīng)用于立交互通等道路工程中。