上海勘测设计研究院有限公司 200434
摘要：传统河道设计依托常规勘测资料进行典型断面的设计，工程量计算繁琐，本文运用Bentley系列软件，高效在实景模型的基础上进行平纵曲线和横断面模板地协同设计，并浅谈在移民规划中的运用。
关键词：bentley 实景建模 河道 横断面
引言：河道在流域中起着举足轻重的作用，综合运用河道拓宽整治、污染源控制和海绵城市设施等工程及非工程措施，可以解决区域防洪排涝、水质保障、景观营造等多方面的问题，提高区域防汛排涝能力，改善河流水环境，形成沿河一定规模的生态景观带，打造城市滨水空间，带动河道两岸土地开发利用，是现代城市发展的内在需求。
1.随着需求的深入和技术的发展，河道中设计和管理思路不断创新，自动化和信息化技术在水务服务和管理中得到广泛运用，本文浅谈bentley软件运用BIM技术在河道整治前期勘测、规划和设计等不同阶段中发挥的作用。
1实景建模
实景建模技术是根据基础的图像资料再进行三维重建。这项技术前期通过无人机上安装的数码相机、专业机载测量性单、多镜头航摄仪或激光扫描仪等设备采集数据信息，后期运用软件计算，结合相机成像基本原理，使得一定数量的照片转化成为真实目标物体的三维模型。
实景模型可拓展、可拼接，可获取空间大数据，准确提取空间特征信息，是智慧工程的基础。依托实景模型，结合物联网，可以建立智慧城市模型。智慧城市模型可以用于大数据管理、信息共享、联动管理，可以完成包括水务、市政、建筑、消防等在内的城市综合管理。
1.1数据采集
实地踏勘观察周围环境，确保无高压线或者大面积水域等影响因素，预先做好像控的外业工作，无人机通过规划航线、设置飞行高度、航向重叠率、旁向重叠率、调整相机倾斜角等并搭载云台进行倾斜摄影，获取影像基础资料。
1.2模型生成
将前期采集到的数据资料导入至context capture，设置pos信息、输入像控点、进行影像预处理、选择空间参考系统和高程系统后运行空中三角测量，建立“空三”关系模型及映射纹理等，最后设置参数，提交产品，可得到3mx、osgb、obj和3sm等格式的产品。
1.3模型修饰
Context capture生产的实景模型产品受相机角度或者飞行高度等影响，会有不同程度的畸变或者出现碎片，特别在河道项目中，常常有大范围的水面，因为水面照片特征点较少使得CC提取困难而使得水面模型出现缺损严重的效果，本文利用Geomagic软件添加水面约束，使用填充单个孔工具捕捉空洞轮廓，使水面填充完整，之后还需要置平水面，选择拟合到平面工具，根据需要选择合适的拟合方式，将水面由高低起伏置平。
1.4 BIM+GIS平台
数字河道管理是一个以地理信息系统（GIS）为基础，面向河道管理的可视化动态信息管理系统。系统目标是以地区自然环境地理信息为基础，整合真实的三维实景模型及相关建筑物的BIM模型，利用先进的GIS技术，通过强大的综合信息处理和分析功能，既可以宏观展示河道管理信息，也可微观查看具体建筑物详情，为流域地区河道管理决策者提供强有力的信息支持。
水利信息主要包括河道断面、水文测点、水质测点、河道蓝线范围内土地利用、河道整治、河道疏浚、护岸工程、桥梁、航道、闸坝、泵站等GIS信息。其中水利建筑物的详细信息可通过平台集成的BIM信息中获取。
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2 河道断面设计
实景模型提供了精确的真实场地，颠覆了传统三维建模先设计后场地的思维，在规划阶段利用实景模型快速进行多方案的草图设计帮助决策，在设计、运维、改建阶段利用实景模型进行场地分析、建筑物外立面比选。
在新开河道项目或疏浚河道项目中，均可在实景模型的基础上，运用OpenRoads Designer软件进行河道的设计，将新建设计方案与真实场地空间无缝对接，生产具有说服力的实景效果图，可直观分析工程建设对周边环境的影响，优化设计方案。
ORD软件通过平纵曲线的设计和横断面模板建立河道与堤防模型，在建模过程中，采用参数控制功能进行参数化编辑，从而对相应组件进行调整，实现设计意图。同时，根据设计要求，建立道路及桥梁BIM模型，并辅以景观设计。将模型和实景模型进行融合，在实景模型上进行直观的布置。
2.1建立地形
OpenRoads Designer可以利用Extract工具抽取实景模型的seed信息，再根据包含地理位置信息的seed文件生成tin文件，建立原始地形。
2.2平纵曲线设计
ORD可以建立2D和3D种子文件，实现二、三维联动，采用精确绘图坐标系绘图，精确确定河道中心线或者河口线节点，对河道中心线或者河口线进行快速平纵设计。
2.3横断面模板设计
河道横断面模板由组件、控制点、末端条件组成，这些点和组件所定义的特征将会在后续的命令中使用。各类组件通过添加约束条件组合在一起，同时可以调用模板库中的材料给横断面添加材质。河道的特征将会在预处理后保存在生成的surface元素中，用户定义的模板将会保存到模版库文件。
2.4工程量统计出图与渲染
ORD支持平、纵等多种样式出图，调用项目前期定义好出图样式。图纸与三维模型联动，三维模型中发生变更，二维图纸相应产生变化。创建横断面图纸时，图纸索引同时也被创建，我们可以使用资源管理器中的图纸索引选项卡来浏览图纸。
后期实景模型与河道设计模型结合，利用即时渲染软件Lumenrt对设计模型进行电影级渲染，快速输出渲染图片和视频，生产真正意义上的真实场景，满足项目展示和宣传需要。
3移民拆迁
在河道两岸的征地和拆迁过程中，利用实景模型实时展示两岸房屋部署，利用单体化技术给建筑物分类并添加建筑物信息、所有权、拆迁去向等数据，精确计算征地拆迁费用。所得的数据将全部记录在数据库中，用于后期任意时间的查询。
3.1单体化
实景模型在给我们呈现逼真的模型效果的同时，也出现了一个疑难点。算法不会自动区分护坡、挡墙、树木、建筑物等物体，因此根据算法建出来的是一个连续的tin网络，而在摄影测量的下游专业GIS专业的管理和应用中，如果不能对单个对象的执行选中和查询等操作，实景模型则无法深入应用到下一步的领域，由此便需要进行单体化操作。
当前主流的运用有动态单体化、切割单体化和ID单体化三种方式。动态单体化是在三维渲染中动态化地将固定的矢量面添加到实景模型上，实现单体化的效果。切割单体化是比较彻底的单体化，它的原理是对作为计算结果的连续三角网进行切割，实现了三角面片的物理分开，实现单体化的效果，但会破坏lod，边缘也会有明显的锯齿形，影响美观。ID单体化是将一个建筑范围内的三角网格的顶点都赋予相同的ID，在选中时有高亮效果。
Descartes软件是运用到动态单体化技术，把矢量面或矢量体单独作为一个图层添加到三维模型里面，完整贴合需要单体化的建筑物，使其完全套在内部，再关闭矢量图层，选择分类器对单体化建筑进行查看，选中的建筑单体呈现高亮的选中效果。动态单体化结合了二维矢量面和三维实景模型，因此可以调用GIS平台对面数据的查询以及分析计算的能力，动态单体化支持丰富的GIS功能，例如图查属性、属性查图、缓冲区查询和制作专题图等等。
3.2属性索引
运用Descartes软件对单体化之后的各个建筑物进行项类型管理，依次添加项目类型、属性类别、属性定义等标签，再对不同建筑物单体按文本、数字、日期等格式添加具体的属性信息。在资源管理器菜单中可以按对特定范围或环境中的建筑物进行检索，检索结果符合的建筑物会呈现高亮效果，且在资源管理器菜单中会陈列详细统计信息，方便规划工作的展开。
参考文献：
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[2] 王洪峰，李铁军，赵龙. 倾斜摄影实景三维单体化模型自适应聚类算法[J]. 应用科技. 2017(02)
[3] 谭仁春，李鹏鹏，文琳，潘澄. 无人机倾斜摄影的城市三维建模方法优化[J]. 测绘通报. 2016(11)
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论文作者:钱锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/20
标签：河道论文; 模型论文; 实景论文; 建筑物论文; 横断面论文; 信息论文; 建模论文; 《防护工程》2018年第20期论文;