摘要：本文通过结合我国某高速公路特大桥工点项目，主要介绍运用dpx三维全景仿真技术+倾斜摄影三维实景地形,快速实现公路桥梁虚拟仿真漫游,将公路、桥梁工程设计方案全方位真实的呈现,有利于方案的比选、分析和决策。本文主要介绍运用dpx三维全景仿真技术+倾斜摄影三维实景地形,快速实现公路桥梁虚拟仿真漫游,将公路、桥梁工程设计方案全方位真实的呈现,有利于方案的比选、分析和决策。
关键词：道路；桥梁；倾斜摄影；三维建模；三维仿真
倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。相比于传统的地形图+卫星图片的三维地面模型，倾斜摄影模型的优势和特点主要有以下三方面。第一，能真实反映路面的立体情况，并结合地面周围的三维环境，以符合人类感知习惯的方式提供路面信息。第二，经过倾斜摄影建模而成德三维模型具备真实、丰富的纹理细节。其测量精度和准确度足以满足道路工程方案的制定。第三，由于倾斜摄影属于利用无人机完成拍摄任务，是一中低空遥感感测方式。拍摄的操作过程相对简单并且获得影响数据的周期短，作业机动性强。
随着计算机技术的迅猛发展，BIM也从最早的建筑行业开始向交通行业发展，随着近几年自上而下的大力推广，广大交通从业者也慢慢熟知起各大知名的BIM软件，但是由于BIM研发投入巨大，加之目前路桥BIM软件还不是很成熟，低效率和高成本还是大大制约了小设计单位和底层设计人员的兴趣，但是在工可和初设阶段，传统的二维图纸加ppt的汇报形式无法直观清晰地展示设计人员的想法，同时也已经无法满足广大领导和专家们的要求，因此直观、清晰地三维动画演示是当前方案汇报最有力的方式，这也是目前阶段各大设计单位和设计人员最希望能够解决的问题。传统的三维动画公司制作的模型不专业、真实感差，收费昂贵也阻碍了这一技术的广泛应用。由于目前很多路桥BIM软件还不能够支持倾斜摄影模型，大多还是使用地形图加卫星图片建立的模型，地物地貌的展示还是不够真实，而目前东南大学交通学院刘洪波老师团队开发的“互动式道路及立交CAD+BIM系统——迪百思（DPX）”，它依托强大的道路立交设计功能加上高效的BIM建模和真实三维仿真技术，能够将倾斜摄影模型和公路桥梁模型完美融合，实现了真实、高效的三维建模和三维动画。下面结合我国某高速公路特大桥工点项目介绍迪百（DPX）三维全景仿真技术+倾斜摄影模型的应用。
一、三维倾斜摄影模型准备
地形地貌资料的准确性和真实性是影响三维全景仿真效果的重要因素，因此建议在天气良好的条件下通过无人机航拍，得到所需要的三维倾斜摄影模型，格式为OSGB文件。三维倾斜摄影模型导入到DPX软件中具体步骤如下：
1.从三维倾斜模型数据中搜索L19级倾斜模型数据拷到一个新建的文件夹中。
2.用DPX自带的模型格式转换工具将OSGB文件转换成VOBJ文件（DPX支持的文件格式）。
3.在倾斜摄影模型参数文件“metadata.xml”找到指定基点坐标，并在三维CAD文件中定位。
4.在CAD三维文件中导出坡脚多边形文件（指定基点）。
5.在CAD三维文件中导出D3D文件（指定基点）。
6.DPX-3D右键菜单中用坡脚多边形文件切割保存VOBJ文件，自动生成cut文件夹。
7.DPX-3D中打开D3D文件，右键菜单——模型添加——外部VOBJ文件，找到cut文件夹即可。
二、公路桥梁隧道等快速建模
无论是BIM还是VR、AR等新技术在道路桥梁设计的应用中，最关键的一环就是路桥三维建模的效率和质量。目前在道桥专业使用最广泛的BIM软件是Autodesk公司的产品，道路几何设计使用Civil3D，桥梁建模使用Revit，三维模型集成和演示使用InfraWorks360。就设计阶段的应用来说，路桥三维建模效率和质量还不够理想。
迪百思（DPX）依托其强大的道路立交几何设计和集成数据管理功能，并集成了强大的道路立交桥梁隧道辅助三维建模功能，无需数据转换，一键快速完成道路桥梁等建模工作，极大地提高了建模效率和模型质量。下面简单介绍本次使用到的DPX高效率的建模功能：公路桥梁隧道快速3D建模、特殊桥梁隧道建模、交通标志标线建模。
1.公路桥梁隧道快速3D建模
当用DPX完成公路路线平纵横设计后，填写好构造物资料后，一键3D建模工作，建模内容包含：道路、桥梁、隧道、平交口、标线、汽车、路灯等。界面见下图1。
.png)
图1公路桥梁隧道快速3D建模
2.特殊桥梁隧道建模
本项目涉及到桥梁型式为中承式系杆拱桥，运用DPX自带的“特殊桥梁辅助建模工具”完成。功能界面见下图2。
特殊桥梁的建模是根据桥型布置图1：1真实还原设计，这样可以保证模型准确性和真实性。
当道路、特殊桥梁、标线、汽车等三维建模完成后，选取和倾斜摄影模型相同基点导出d3d文件，最后将模型文件添加上倾斜摄影模型。即可得到最终的模型效果。见下图3。
.png)
.png)
图2特殊桥梁隧道建模
.png)
图3最终的模型效果
三、生成高质量的效果图、全景图和三维动画
DPX全景VR技术不仅可以在三维窗口中适时漫游、观察道路桥梁的三维模型和真实的周边环境，还可以快速生成高质量的效果图、全景图和三维动画。
道路立交桥梁设计方案的高质量效果图可以为设计文本和PPT文档增色添彩，而全景图和三维动画可以直观地给业主和专家们展示设计方案。全景图是介于效果图和三维动画之间的一种小体量的三维展示手段，在设计方案汇报评审开始前先将全景图的链接发到业主和专家的智能手机上，专家可以在手机上用VR模式进行720度观察。对于互通立交枢纽设计来说，多视点全景图的演示效果并不亚于三维动画，可以720度无死角观察整个设计方案的技术细节。大大丰富了汇报的方式和形式。
结语
利用倾斜摄影模型+迪百思（DPX）三维仿真技术进行桥梁三维模型建立，可为桥型方案比选、桥位方案比选提供最真实直观的三维展示，方便给业主和专家汇报设计方案，也为后续施工技术交底和施工过程模拟提供模型基础。
参考文献
[1]余建军,徐攻博,郭望成,等.天地一体全景影像快速获取与应用技术[J].测绘通报,2017(7):103-107.
[2]黄秋儒.数字全景技术原理与应用[M].北京:武汉大学出版社,2017:1 -4.
[3]高晓晶,冯丽露.360°全景漫游在校园虚拟展示设计中的应用研究[J].中国教育信息化,2018(6):85-88.
[4]刘洪波.路桥BIM实用技术也可以高效和便宜――迪百思(DPX)全景VR技术在道路立交桥梁设计阶段的应用[C].2018世界交通运输大会.2018.
论文作者:易秋阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
标签：建模论文; 模型论文; 桥梁论文; 全景论文; 文件论文; 道路论文; 仿真技术论文; 《基层建设》2019年第30期论文;