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路桥工程中基于BIM的3D实景建模与应用研究

庞浚疑  
【摘要】:基于BIM的3D实景模型具有强大的工程数据交互功能和高精度工程几何参数读取的优点,在现代工程领域中,相对于传统三维模型存在数据集成、仿真能力差的缺点,具有较高的研究价值。近年来,基于BIM的3D实景模型应用起步较晚,在模型数据采集、模型精度和实际工程中的应用还缺乏深入和系统的研究工作。鉴于此,本文在基于BIM的3D实景建模方法,结合无人机数据采集技术,针对无人机倾斜影像数据采集的最优方式,模型精度的影响因素与控制方法,道路和桥梁工程中的3D实景模型应用进行了研究。本文的主要研究内容及结论如下:(1)基于3D实景模型重构理论,针对常规无人机倾斜摄影数据采集方式,如单镜头多次数据采集和多镜头单次数据采集方式对模型误差的影响进行了对比分析,得到了最优的无人机倾斜影像数据采集方式,即多镜头单次数据采集方式具有经济快速和受摄像曝光率影响小的优点,为最优数据采集方式。(2)结合无人机航拍原理,对3D实景模型精度的影响因素进行了综合研究。选取了无人机倾斜摄影过程中,航飞高度、航向重叠率、旁向重叠率及相机倾斜角度作为模型精度的影响因素。通过对不同影响因素下实际羽毛球场的建模精度进行了实验,对比分析了模型与实际羽毛球场的尺寸误差,得到了各因素对模型精度的影响规律。通过对影响规律的分析,获得了各因素的最优取值范围。(3)采用基于BIM的3D实景建模方法,结合无人机倾斜摄影数据采集技术,对道路和桥梁工程中利用BIM三维实景模型进行施工现场管理和桥梁外观检查等方面的应用进行了研究。在实际工程中对基于BIM技术构建的3D实景模型进行了精度误差分析,结果表明基于BIM的3D实景建模在路桥工程中能够高精度的进行施工管理控制和桥梁外观检查工作,3D实景模型对于实际工程中的施工应用具有较高的可靠性。本文结合理论分析和现场试验研究,提出了基于BIM的3D实景模型建模精度的控制技术,实现了基于BIM的3D实景模型在路桥工程中的应用。


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