無人(rén)機傾斜與BIM三維建模及數據融合探討(tǎo)

發布日期：2023-11-16 18:28 浏覽量：3648

　　無人(rén)機傾斜攝影(yǐng)三維模型與BIM三維模型特點的(de)基礎上，實現對(duì)兩類模型的(de)創建與融合，并分(fēn)析融合後的(de)相關應用(yòng)，以期爲城(chéng)市規劃、建築設計等領域的(de)三維建模提供寶貴的(de)應用(yòng)借鑒。

　　1.1 傾斜攝影(yǐng)三維建模關鍵技術

　　無人(rén)機傾斜攝影(yǐng)測量技術是利用(yòng)在無人(rén)機上搭載多(duō)鏡頭的(de)傾斜相機，全方位地采集目标地物(wù)的(de)影(yǐng)像，以獲得(de)地物(wù)表面豐富的(de)紋理(lǐ)信息。其中，利用(yòng)鏡頭垂直拍(pāi)攝得(de)到的(de)像片稱爲垂直影(yǐng)像，與地面成不同角度拍(pāi)攝得(de)到的(de)像片爲傾斜影(yǐng)像，從而可(kě)收集到各個(gè)角度的(de)紋理(lǐ)信息。利用(yòng)全方位的(de)傾斜影(yǐng)像數據，經數據預處理(lǐ)、誤差校正、平差解算(suàn)、生成高(gāo)密的(de)三維點雲數據、自動構建三角格網(TIN)，最終建立逼真傾斜攝影(yǐng)三維模型，常用(yòng)的(de)建模軟件爲BentleyContextCapture(由美(měi)國Bentley公司開發的(de)應用(yòng)于工業設計的(de)軟件)。而基于無人(rén)機傾斜攝影(yǐng)測量構建實景三維模型的(de)關鍵技術包括影(yǐng)像數據預處理(lǐ)、誤差糾正、勻光(guāng)勻色、區(qū)域網聯合平差、多(duō)視影(yǐng)像匹配、紋理(lǐ)映射等。

　　1.2 BIM三維建模關鍵技術

　　BIM技術受到了(le)各個(gè)行業的(de)密切關注，特别是建築設計行業，對(duì)BIM三維建模技術的(de)研究已成爲其行業的(de)熱(rè)點。BIM技術構建建築三維模型的(de)關鍵技術包括信息交換标準、三維數字技術、數據存儲及訪問技術、信息集成平台等。

　　首先，信息交換标準方面。BIM主要依托模型貫穿于整個(gè)項目從設計、施工和(hé)運營等各個(gè)階段。事實上，BIM模型的(de)應用(yòng)更準确地說是信息的(de)不斷傳遞、集成與更新。因此，實現信息的(de)有效交換成爲了(le)BIM技術應用(yòng)不可(kě)忽視的(de)過程，特别是三維設計階段的(de)模型信息，是項目整個(gè)後期運作的(de)關鍵。所以，信息轉換标準成爲了(le)BIM三維模型設計的(de)一項關鍵内容。

　　其次，三維數字技術方面。三維數字技術是BIM建模技術的(de)基礎支撐，也(yě)叫數字建築，涵蓋了(le)建築物(wù)所有的(de)幾何、紋理(lǐ)、性能等各方面的(de)信息，并進行有效集成。工程技術人(rén)員(yuán)可(kě)從BIM模型中獲得(de)材料、光(guāng)源、視角等信息，并可(kě)通(tōng)過調整BIM模型的(de)設計對(duì)3D建築場(chǎng)景進行改變，從而提高(gāo)了(le)工作效率。

　　再次，數據存儲及訪問技術方面。BIM數據基于項目實施階段的(de)不同可(kě)分(fēn)爲設計、施工和(hé)運營等階段的(de)數據。根據存儲格式的(de)不同，可(kě)劃分(fēn)爲結構化(huà)數據與非結構化(huà)數據，BIM模型還(hái)可(kě)分(fēn)爲IFC标準模型和(hé)專業軟件模型。對(duì)于數據存儲，可(kě)從以下(xià)3個(gè)方面來(lái)實施BIM數據的(de)有效存儲，即搭建可(kě)靠的(de)數據存儲平台、構建高(gāo)效的(de)訪問機制、建立數據分(fēn)類和(hé)組織機制。

　　最後，信息集成平台方面。該平台是BIM三維建模不可(kě)或缺獲取的(de)組成部分(fēn)。由于其模型的(de)信息資源貫穿于項目的(de)全生命周期，從而産生不斷的(de)信息更新，爲了(le)有效地管理(lǐ)與維護這(zhè)些更新的(de)數據或信息流，需要依靠信息集成平台來(lái)實現，它既能綜合了(le)各類模型數據的(de)信息，還(hái)将項目不同階段間的(de)信息進行有效集成，乃至對(duì)不同建築實體間的(de)邏輯關系進行集成。

　　1.3 兩類模型融合的(de)關鍵技術

　　1.3.1模型融合的(de)平台選擇

　　首先，三維建模軟件ContextCapture可(kě)兼容多(duō)種數據格式，可(kě)将模型分(fēn)别以OpenSceneGraphBi-nary文件(.osgd)、LotreeexportLo、3mx等格式進行導出。其中，.osgd主要是以二進制存儲并自帶嵌入式鏈接紋理(lǐ)數據，.osgd文件主要是将三維模型數據歸并爲一系列連續的(de)對(duì)象來(lái)進行數據管理(lǐ)。它與軟ContextCapture特殊的(de).s3c格式相同，都是以文件形式進行存儲與管理(lǐ)，并以瓦片的(de)形式來(lái)進行操作，缺點是三維模型數據量比較大(dà)。在建模過程中，軟件能将目标區(qū)域劃分(fēn)成幾個(gè)小區(qū)，小區(qū)再細分(fēn)爲瓦片數，瓦片之下(xià)爲其他(tā)層級的(de)金字塔數據。

　　其次，應用(yòng)Revit軟件創建的(de)BIM模型，通(tōng)常以rvt或fbx等格式存儲。fbx以二進制形式存儲，是封閉的(de)且能在不同平台上實現三維數據交換的(de)數據格式，以場(chǎng)景的(de)形式保存著(zhe)數據集合。fbx格式的(de)修改與轉換通(tōng)常由Autodes公司提供的(de)基于C++或Python的(de)SDK完成，它以多(duō)叉樹的(de)結構來(lái)儲存三維模型及模型構件信息。

　　本研究主要嘗試利用(yòng)skyline軟件來(lái)完成對(duì)這(zhè)兩類建模技術所生成的(de)三維模型進行融合。Sky-line軟件平台擁有傾斜三維模型和(hé)BIM模型的(de)數據導入接口，即skyline能兼容這(zhè)兩種數據格式，并能以3DM(3Dmeshlayer)格式進行統一存儲。3DML是skyline軟件提供給用(yòng)戶的(de)一種三維模型數據服務标準，能使skyline将各類三維數據模型統一起來(lái)，建立成三維空間數據庫，以便于在互聯網上進行發布與數據共享，從而實現三維數據的(de)大(dà)衆化(huà)應用(yòng)。此外，模型融合後，BIM模型的(de)屬性信息仍然保留，在skyline軟件中實現建築物(wù)屬性挂載，便于後期各部門的(de)管理(lǐ)。