倾斜摄影技术下的地铁车站场地建模

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摘要：文章以苏州地铁5号线车斜路站为实例，采用倾斜摄影技术创建了实景场地模型，直观展示了车站与周边场地的位置关系；模型单体化，利于要素的空间查询和拆复建分析；与Skyline3DGIS平台相结合，创建交通疏解可视化模型，提高了方案汇报与评审效率。

关键词：BIM技术；倾斜摄影；地铁车站；场地模型

引言

近年来，随着BIM技术的日渐成熟，国家政策的支持，其在城市轨道交通工程中的应用进入了快速发展期。BIM技术三维可视化用于分析、优化工程设计方案具有巨大的优势，越来越被建设、设计、施工等各方重视。城市轨道交通场地建模一般包括城市街道、建构筑物、地下建构筑物等要素，涉及数据量大、数据结构复杂，是建模过程中的主要特点和难点。倾斜摄影技术作为一种新型的创建实景场地模型的BIM设计手段，能够实现地铁车站与周边实景环境实时的三维视角观察、拆迁分析、方案优化、环境评价，对提高车站方案设计效率、设计质量具有重要的作用。

1倾斜摄影技术简介

倾斜摄影技术起源于摄影测量与遥感学科，是对传统航空摄影的补充和突破。通过在同一飞行平台搭载多台传感器，同时从不同角度拍摄地面，能够同时采集地表物体顶面和侧面高分辨率影像，进而从中提取更完整的地物信息。利用现有具备集群并行处理能力的倾斜摄影处理软件，实现快速建立城市实景三维模型，大大提高建模效率。倾斜摄影技术建模具备快速性、真实性、完整性的特点，影响各个应用领域发生着颠覆性的变化，成为城市轨道交通周边场地实景建模的主流趋势。

2倾斜摄影技术场地建模

2.1车斜路站概况

车斜路站为在建5号线与8号线T形节点换乘的车站。车站周边规划主要为商业用地及居住用地，东北侧象限现状为空地；西北侧象限现状为在建邻里中心及金色尚城；东南侧象限现状为在建高扬国际广场；西南侧象限现状为荷花公园。

2.2倾斜摄影场地建模

2.2.1场地建模数据获取（1）沿着道路两侧均匀布设一定数量的控制点，控制测量成果包含苏州地方坐标系及WGS84坐标系两套成果。（2）采用无人机搭载倾斜摄影相机对目标区进行摄影成像，获取作业区多视角倾斜航摄影像数据。航带内和航带间影像重叠率应满足实景模型的建模要求，飞行高度须满足空间分辨率优于2cm影像数据的获取，影像对整个作业区的覆盖须完整。（3）利用外业采集的倾斜影像数据、无人机POS（定位系统）数据、控制点坐标等进行无人机航测内业平差处理，解算每张原始影像的高精度外方位元素，作为后续建模的依据。（4）利用内业平差结果，创建实景模型数据。（5）完成实景模型数据精度的验证与评估。

2.2.2车斜路站场地建模车斜路站利用倾斜影像在Smart3D软件中自动化建模，无太多的人工干预，因此模型效果的好坏同软件操作上没有太大的关系，而与采集的航拍影像关系较大。影像分辨率高、重叠度大、清晰度高，拍摄光照条件好，建成的三维模型效果越好。倾斜摄影建模步骤如下：（1）新建工程在Smart3D软件中打开ContextCaptureCenterMaster模块新建工程，设置好工程名称及存储路径。（2）导入数据在软件中导入预处理的航拍原始数据。进入工程界面，选择影像选项卡，添加影像按钮，选择需要影像，软件会自动获取和分组存储的同一个物体的影像。影像组的影像可在预览视图中预览和查看相关信息。（3）刺点刺点是指：在设有像控点的测区，将像控点与影像进行人工关联的操作。该操作主要在控制点选项卡的界面下完成。首先确定WGS-84大地坐标系作为控制点的空间参考坐标系。之后，添加控制点在相应的列中输入控制点的空间坐标。点击像控点，影像选择器将被打开，选择连续的清晰的影像进行刺点，刺点位置尽量选择变形小、棱角分明的地方。（4）自动空中三角测量加密在主界面“概要”选项卡中，单击“提交空中三”按钮。然后运行ContextCaptureCenterEngine外部计算引擎，执行任务队列中的空中三角测量任务，获得相机与连接点的空三关系模型。（5）三维重建在保证空三精度满足要求之后，提交模型重建任务，开始进行模型重建。

3车斜路站场地模型应用

3.1模型单体化

车斜路站周边的小区住宅、施工工棚、商业建筑等均需要进行单体化处理，便于分析车站与其空间关系和车站建成后周边环境精细化处理，使模型与实际场地一致。而倾斜摄影全自动建模成果是一个连续的整体，不能进行单独的编辑和分析。因此，车斜路站周边环境实景模型采用基于点云的切割单体化实现。此方法可将城市地表的特征地物要素分离出来，并按照建筑、景观等单独实体进行分层管理。

3.2基于场地模型的交通疏解模拟

城市轨道交通施工地面交通导改是车站方案前期设计和施工准备的重要内容。本文利用倾斜摄影成果可量测的特性，将其导入到Skyline3DGIS平台，并利于城市道路设计工具UrbanDesign按照车站分期施工区域及其交通疏解设计方案图纸创建道路交通疏解模型，便于分析交通疏解方案与车站土建施工工期匹配性和交通疏解能力的适应性，利于交管部门的可视汇报和评审。

4结束语

本文根据地铁车站方案设计的要求，提出了基于倾斜摄影技术快速创建地铁车站周边场地实景模型的方法，解决了倾斜摄影模型单体化问题。利用场地实景模型与Skyline3DGIS平台结合，对施工范围内分期交通疏解方案进行可视化模拟，提高了方案汇报及评审的效率。车斜路站的倾斜摄影技术BIM应用实例，对其推广应用具有巨大的现实意义。

参考文献：

[1]张邻.基于BIM与GIS技术在场地分析上的应用研究[J].四川建筑科学研究，2014，40（05）：327-329.

[2]邓迅.BIM+倾斜摄影在市政交通工程中的应用研究[J].城市道桥与防洪，2019（07）：296-297+33.

[3]张晓恒.基于倾斜摄影技术的城市三维实景建模及轨交线路设计方法研究[D].石家庄铁道大学，2018.

作者：何印 郑进龙 单位：苏州市轨道交通集团有限公司