无人机倾斜与BIM三维建模及数据融合探讨

发布日期：2023-11-16 18:28 浏览量：2549

　　无人机倾斜摄影三维模型与BIM三维模型特点的基础上，实现对两类模型的创建与融合，并分析融合后的相关应用，以期为城市规划、建筑设计等领域的三维建模提供宝贵的应用借鉴。

　　1.1 倾斜摄影三维建模关键技术

　　无人机倾斜摄影测量技术是利用在无人机上搭载多镜头的倾斜相机，全方位地采集目标地物的影像，以获得地物表面丰富的纹理信息。其中，利用镜头垂直拍摄得到的像片称为垂直影像，与地面成不同角度拍摄得到的像片为倾斜影像，从而可收集到各个角度的纹理信息。利用全方位的倾斜影像数据，经数据预处理、误差校正、平差解算、生成高密的三维点云数据、自动构建三角格网(TIN)，最终建立逼真倾斜摄影三维模型，常用的建模软件为BentleyContextCapture(由美国Bentley公司开发的应用于工业设计的软件)。而基于无人机倾斜摄影测量构建实景三维模型的关键技术包括影像数据预处理、误差纠正、匀光匀色、区域网联合平差、多视影像匹配、纹理映射等。

　　1.2 BIM三维建模关键技术

　　BIM技术受到了各个行业的密切关注，特别是建筑设计行业，对BIM三维建模技术的研究已成为其行业的热点。BIM技术构建建筑三维模型的关键技术包括信息交换标准、三维数字技术、数据存储及访问技术、信息集成平台等。

　　首先，信息交换标准方面。BIM主要依托模型贯穿于整个项目从设计、施工和运营等各个阶段。事实上，BIM模型的应用更准确地说是信息的不断传递、集成与更新。因此，实现信息的有效交换成为了BIM技术应用不可忽视的过程，特别是三维设计阶段的模型信息，是项目整个后期运作的关键。所以，信息转换标准成为了BIM三维模型设计的一项关键内容。

　　其次，三维数字技术方面。三维数字技术是BIM建模技术的基础支撑，也叫数字建筑，涵盖了建筑物所有的几何、纹理、性能等各方面的信息，并进行有效集成。工程技术人员可从BIM模型中获得材料、光源、视角等信息，并可通过调整BIM模型的设计对3D建筑场景进行改变，从而提高了工作效率。

　　再次，数据存储及访问技术方面。BIM数据基于项目实施阶段的不同可分为设计、施工和运营等阶段的数据。根据存储格式的不同，可划分为结构化数据与非结构化数据，BIM模型还可分为IFC标准模型和专业软件模型。对于数据存储，可从以下3个方面来实施BIM数据的有效存储，即搭建可靠的数据存储平台、构建高效的访问机制、建立数据分类和组织机制。

　　最后，信息集成平台方面。该平台是BIM三维建模不可或缺获取的组成部分。由于其模型的信息资源贯穿于项目的全生命周期，从而产生不断的信息更新，为了有效地管理与维护这些更新的数据或信息流，需要依靠信息集成平台来实现，它既能综合了各类模型数据的信息，还将项目不同阶段间的信息进行有效集成，乃至对不同建筑实体间的逻辑关系进行集成。

　　1.3 两类模型融合的关键技术

　　1.3.1模型融合的平台选择

　　首先，三维建模软件ContextCapture可兼容多种数据格式，可将模型分别以OpenSceneGraphBi-nary文件(.osgd)、LotreeexportLo、3mx等格式进行导出。其中，.osgd主要是以二进制存储并自带嵌入式链接纹理数据，.osgd文件主要是将三维模型数据归并为一系列连续的对象来进行数据管理。它与软ContextCapture特殊的.s3c格式相同，都是以文件形式进行存储与管理，并以瓦片的形式来进行操作，缺点是三维模型数据量比较大。在建模过程中，软件能将目标区域划分成几个小区，小区再细分为瓦片数，瓦片之下为其他层级的金字塔数据。

　　其次，应用Revit软件创建的BIM模型，通常以rvt或fbx等格式存储。fbx以二进制形式存储，是封闭的且能在不同平台上实现三维数据交换的数据格式，以场景的形式保存着数据集合。fbx格式的修改与转换通常由Autodes公司提供的基于C++或Python的SDK完成，它以多叉树的结构来储存三维模型及模型构件信息。

　　本研究主要尝试利用skyline软件来完成对这两类建模技术所生成的三维模型进行融合。Sky-line软件平台拥有倾斜三维模型和BIM模型的数据导入接口，即skyline能兼容这两种数据格式，并能以3DM(3Dmeshlayer)格式进行统一存储。3DML是skyline软件提供给用户的一种三维模型数据服务标准，能使skyline将各类三维数据模型统一起来，建立成三维空间数据库，以便于在互联网上进行发布与数据共享，从而实现三维数据的大众化应用。此外，模型融合后，BIM模型的属性信息仍然保留，在skyline软件中实现建筑物属性挂载，便于后期各部门的管理。