傾斜攝影技術(shù)下的地鐵車站場(chǎng)地建模

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摘要：文章以蘇州地鐵5號(hào)線車斜路站為實(shí)例，采用傾斜攝影技術(shù)創(chuàng)建了實(shí)景場(chǎng)地模型，直觀展示了車站與周邊場(chǎng)地的位置關(guān)系；模型單體化，利于要素的空間查詢和拆復(fù)建分析；與Skyline3DGIS平臺(tái)相結(jié)合，創(chuàng)建交通疏解可視化模型，提高了方案匯報(bào)與評(píng)審效率。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；傾斜攝影；地鐵車站；場(chǎng)地模型

引言

近年來(lái)，隨著B(niǎo)IM技術(shù)的日漸成熟，國(guó)家政策的支持，其在城市軌道交通工程中的應(yīng)用進(jìn)入了快速發(fā)展期。BIM技術(shù)三維可視化用于分析、優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案具有巨大的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越被建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工等各方重視。城市軌道交通場(chǎng)地建模一般包括城市街道、建構(gòu)筑物、地下建構(gòu)筑物等要素，涉及數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是建模過(guò)程中的主要特點(diǎn)和難點(diǎn)。傾斜攝影技術(shù)作為一種新型的創(chuàng)建實(shí)景場(chǎng)地模型的BIM設(shè)計(jì)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)地鐵車站與周邊實(shí)景環(huán)境實(shí)時(shí)的三維視角觀察、拆遷分析、方案優(yōu)化、環(huán)境評(píng)價(jià)，對(duì)提高車站方案設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要的作用。

1傾斜攝影技術(shù)簡(jiǎn)介

傾斜攝影技術(shù)起源于攝影測(cè)量與遙感學(xué)科，是對(duì)傳統(tǒng)航空攝影的補(bǔ)充和突破。通過(guò)在同一飛行平臺(tái)搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從不同角度拍攝地面，能夠同時(shí)采集地表物體頂面和側(cè)面高分辨率影像，進(jìn)而從中提取更完整的地物信息。利用現(xiàn)有具備集群并行處理能力的傾斜攝影處理軟件，實(shí)現(xiàn)快速建立城市實(shí)景三維模型，大大提高建模效率。傾斜攝影技術(shù)建模具備快速性、真實(shí)性、完整性的特點(diǎn)，影響各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)生著顛覆性的變化，成為城市軌道交通周邊場(chǎng)地實(shí)景建模的主流趨勢(shì)。

2傾斜攝影技術(shù)場(chǎng)地建模

2.1車斜路站概況

車斜路站為在建5號(hào)線與8號(hào)線T形節(jié)點(diǎn)換乘的車站。車站周邊規(guī)劃主要為商業(yè)用地及居住用地，東北側(cè)象限現(xiàn)狀為空地；西北側(cè)象限現(xiàn)狀為在建鄰里中心及金色尚城；東南側(cè)象限現(xiàn)狀為在建高揚(yáng)國(guó)際廣場(chǎng)；西南側(cè)象限現(xiàn)狀為荷花公園。

2.2傾斜攝影場(chǎng)地建模

2.2.1場(chǎng)地建模數(shù)據(jù)獲?。?）沿著道路兩側(cè)均勻布設(shè)一定數(shù)量的控制點(diǎn)，控制測(cè)量成果包含蘇州地方坐標(biāo)系及WGS84坐標(biāo)系兩套成果。（2）采用無(wú)人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行攝影成像，獲取作業(yè)區(qū)多視角傾斜航攝影像數(shù)據(jù)。航帶內(nèi)和航帶間影像重疊率應(yīng)滿足實(shí)景模型的建模要求，飛行高度須滿足空間分辨率優(yōu)于2cm影像數(shù)據(jù)的獲取，影像對(duì)整個(gè)作業(yè)區(qū)的覆蓋須完整。（3）利用外業(yè)采集的傾斜影像數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)POS（定位系統(tǒng)）數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)坐標(biāo)等進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)內(nèi)業(yè)平差處理，解算每張?jiān)加跋竦母呔韧夥轿辉兀鳛楹罄m(xù)建模的依據(jù)。（4）利用內(nèi)業(yè)平差結(jié)果，創(chuàng)建實(shí)景模型數(shù)據(jù)。（5）完成實(shí)景模型數(shù)據(jù)精度的驗(yàn)證與評(píng)估。

2.2.2車斜路站場(chǎng)地建模車斜路站利用傾斜影像在Smart3D軟件中自動(dòng)化建模，無(wú)太多的人工干預(yù)，因此模型效果的好壞同軟件操作上沒(méi)有太大的關(guān)系，而與采集的航拍影像關(guān)系較大。影像分辨率高、重疊度大、清晰度高，拍攝光照條件好，建成的三維模型效果越好。傾斜攝影建模步驟如下：（1）新建工程在Smart3D軟件中打開(kāi)ContextCaptureCenterMaster模塊新建工程，設(shè)置好工程名稱及存儲(chǔ)路徑。（2）導(dǎo)入數(shù)據(jù)在軟件中導(dǎo)入預(yù)處理的航拍原始數(shù)據(jù)。進(jìn)入工程界面，選擇影像選項(xiàng)卡，添加影像按鈕，選擇需要影像，軟件會(huì)自動(dòng)獲取和分組存儲(chǔ)的同一個(gè)物體的影像。影像組的影像可在預(yù)覽視圖中預(yù)覽和查看相關(guān)信息。（3）刺點(diǎn)刺點(diǎn)是指：在設(shè)有像控點(diǎn)的測(cè)區(qū)，將像控點(diǎn)與影像進(jìn)行人工關(guān)聯(lián)的操作。該操作主要在控制點(diǎn)選項(xiàng)卡的界面下完成。首先確定WGS-84大地坐標(biāo)系作為控制點(diǎn)的空間參考坐標(biāo)系。之后，添加控制點(diǎn)在相應(yīng)的列中輸入控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)。點(diǎn)擊像控點(diǎn)，影像選擇器將被打開(kāi)，選擇連續(xù)的清晰的影像進(jìn)行刺點(diǎn)，刺點(diǎn)位置盡量選擇變形小、棱角分明的地方。（4）自動(dòng)空中三角測(cè)量加密在主界面“概要”選項(xiàng)卡中，單擊“提交空中三”按鈕。然后運(yùn)行ContextCaptureCenterEngine外部計(jì)算引擎，執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列中的空中三角測(cè)量任務(wù)，獲得相機(jī)與連接點(diǎn)的空三關(guān)系模型。（5）三維重建在保證空三精度滿足要求之后，提交模型重建任務(wù)，開(kāi)始進(jìn)行模型重建。

3車斜路站場(chǎng)地模型應(yīng)用

3.1模型單體化

車斜路站周邊的小區(qū)住宅、施工工棚、商業(yè)建筑等均需要進(jìn)行單體化處理，便于分析車站與其空間關(guān)系和車站建成后周邊環(huán)境精細(xì)化處理，使模型與實(shí)際場(chǎng)地一致。而傾斜攝影全自動(dòng)建模成果是一個(gè)連續(xù)的整體，不能進(jìn)行單獨(dú)的編輯和分析。因此，車斜路站周邊環(huán)境實(shí)景模型采用基于點(diǎn)云的切割單體化實(shí)現(xiàn)。此方法可將城市地表的特征地物要素分離出來(lái)，并按照建筑、景觀等單獨(dú)實(shí)體進(jìn)行分層管理。

3.2基于場(chǎng)地模型的交通疏解模擬

城市軌道交通施工地面交通導(dǎo)改是車站方案前期設(shè)計(jì)和施工準(zhǔn)備的重要內(nèi)容。本文利用傾斜攝影成果可量測(cè)的特性，將其導(dǎo)入到Skyline3DGIS平臺(tái)，并利于城市道路設(shè)計(jì)工具UrbanDesign按照車站分期施工區(qū)域及其交通疏解設(shè)計(jì)方案圖紙創(chuàng)建道路交通疏解模型，便于分析交通疏解方案與車站土建施工工期匹配性和交通疏解能力的適應(yīng)性，利于交管部門的可視匯報(bào)和評(píng)審。

4結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)地鐵車站方案設(shè)計(jì)的要求，提出了基于傾斜攝影技術(shù)快速創(chuàng)建地鐵車站周邊場(chǎng)地實(shí)景模型的方法，解決了傾斜攝影模型單體化問(wèn)題。利用場(chǎng)地實(shí)景模型與Skyline3DGIS平臺(tái)結(jié)合，對(duì)施工范圍內(nèi)分期交通疏解方案進(jìn)行可視化模擬，提高了方案匯報(bào)及評(píng)審的效率。車斜路站的傾斜攝影技術(shù)BIM應(yīng)用實(shí)例，對(duì)其推廣應(yīng)用具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

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作者：何印 鄭進(jìn)龍 單位：蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司