BIM技術(shù)在土石方工程量中的計(jì)算思路

Revit是一款非常智能的設(shè)計(jì)工具，它能通過(guò)參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型，及時(shí)呈現(xiàn)“所見(jiàn)即所得”。我們何不利用Revit軟件依據(jù)實(shí)際情況繪制出模擬的挖填土方模型，進(jìn)而得出挖填土方的工程量呢？

需解決的問(wèn)題

1.如何從原始地貌提取出初始數(shù)據(jù)？

2.如何把數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為BIM模型？

3.如何從BIM模型得到土方工程量？

解決的方法

1.利用無(wú)人機(jī)航拍及點(diǎn)云三維成像技術(shù)形成模型數(shù)據(jù)。

2.將影像資料通過(guò)軟件**達(dá)到模型原材料數(shù)據(jù)。

3.把數(shù)據(jù)導(dǎo)入Revit軟件之中生成原始地貌模型。

4.再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谠匀坏仄耗Ｐ偷幕A(chǔ)上繪制基坑開挖模型，兩模型之間的差異體量及為土石方開挖量模型，利用Revit直接導(dǎo)出報(bào)表則得出土石方開挖量。

從原始地貌提取初始數(shù)據(jù)

對(duì)原始地貌進(jìn)行拍照勘測(cè)時(shí)，利用無(wú)人機(jī)對(duì)被測(cè)繪的場(chǎng)地地形進(jìn)行全方位的拍照記錄。

讓無(wú)人機(jī)飛行到一定高度，高度由照片的精細(xì)程度而決定，較高的照片精細(xì)度需要無(wú)人機(jī)低空飛行來(lái)采集到更細(xì)致的地貌特征，但是過(guò)低的飛行高度也會(huì)造成鏡頭視角范圍有限，造成測(cè)繪工作效率過(guò)低。

在無(wú)人機(jī)飛行到適當(dāng)高度以后,機(jī)載的航拍相機(jī)鏡頭垂直地面往下拍攝，無(wú)人機(jī)的航拍路線采用“之”字形沿場(chǎng)地的某一方向來(lái)回往返，而無(wú)人機(jī)的高度始終保持一個(gè)海拔面上。這樣機(jī)載鏡頭的視角范圍呈現(xiàn)帶狀按次序逐步覆蓋全部場(chǎng)地，這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)地形邏輯有序的全覆蓋拍攝。

將無(wú)人機(jī)對(duì)土方施工場(chǎng)地全方位航拍到位后，在現(xiàn)場(chǎng)或辦公區(qū)用電腦查看無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)SD卡照片文件夾，這時(shí)文件夾內(nèi)的照片是通過(guò)編號(hào)有序排列的，通過(guò)觀察照片范圍可以看出相機(jī)位置在往一個(gè)方向平移，上下兩張照片之間有重疊區(qū)域。這時(shí)，每張照片都帶有該片拍攝時(shí)的經(jīng)緯度、海拔高度、拍攝姿態(tài)（角度）等POS信息，這是初始的關(guān)鍵信息。

初始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為BIM模型

REVIT軟件對(duì)帶有經(jīng)緯度、海拔高度、拍攝姿態(tài)（角度）等POS信息的照片是不能直接識(shí)別的，需要通過(guò)一個(gè)“中轉(zhuǎn)站”對(duì)照片進(jìn)行**。運(yùn)用專業(yè)的平面影響構(gòu)建3D模型軟件能夠?qū)⒄掌?*成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，本篇文章以Photoscan軟件為例講述。

1.對(duì)齊照片：Photoscan會(huì)按照每張照片的經(jīng)緯度、高度和角度還原出每個(gè)鏡頭的位置，如圖示藍(lán)色鏡頭示意圖按照“之”字形依序排列。

2. 建立密集云：Photoscan將會(huì)計(jì)算每個(gè)點(diǎn)之間的關(guān)系，將每一個(gè)識(shí)別出來(lái)的點(diǎn)列入密集計(jì)算中

3. 生成網(wǎng)格：有了各個(gè)點(diǎn)間的矢量函數(shù)關(guān)系，Photoscan變了將它們按照實(shí)際情況連接起來(lái)，構(gòu)建成為點(diǎn)線面的3D模型

4. 生成紋理：Photoscan根據(jù)建立密集云時(shí)的數(shù)據(jù)，將平面影像分配給3D模型，此時(shí)的模型擁有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部圖像，已經(jīng)形成了初步的3D模型

至此帶有材質(zhì)覆面的點(diǎn)線面三維模型已在Photoscan中呈現(xiàn)出來(lái)，軟件能夠?qū)С龆喾N格式的文件，將Photoscan導(dǎo)出點(diǎn)云文件，并加載到AutoCAD中，則可在CAD三維視圖中轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈叱绦再|(zhì)的線模型，即得到帶有高程點(diǎn)的三維CAD模型。

BIM模型得出土方工程量

1. 把三維CAD模型導(dǎo)入Revit軟件，會(huì)在三維視圖中生成一個(gè)模型，即“原始地貌模型”。

2. 如何在“原始地貌模型”的基礎(chǔ)上得到土石方的挖填方量，下面有兩種方法：

“建筑地坪“命令

a.把“原始地貌”的創(chuàng)建階段設(shè)置為“現(xiàn)有”。

b.選擇體量和場(chǎng)地選項(xiàng)卡中的“平整區(qū)域”命令，彈出的對(duì)話框點(diǎn)擊“創(chuàng)建與現(xiàn)有地形表面完全相同的新地形表面”，點(diǎn)選原有地形打勾確認(rèn)。

c.選擇體量和場(chǎng)地選項(xiàng)卡中的“建筑地坪”命令，我們參照已有的基坑溝槽二維圖紙，運(yùn)用繪制輪廓與設(shè)置標(biāo)高、坡度的方式自行繪制地坪草圖并打勾確認(rèn)，此時(shí)新建地形為“新構(gòu)造”。

d.點(diǎn)選“新構(gòu)造”的地形，軟件會(huì)自動(dòng)選擇“新構(gòu)造”與“現(xiàn)有”之間的土方體量，并且左側(cè)屬性欄會(huì)顯示“凈剪切/填充”、“填充”、“截面”的值，這些值即為“挖填方凈值”、“填方”、“挖方”的量，則土石方的挖方、填方與挖填方凈值直接顯示出來(lái)。

e.最后需要提出的是，這一方法有一個(gè)缺陷：不能在新構(gòu)造的“建筑地坪”的基礎(chǔ)上繼續(xù)編輯地形，即我們的地形需要在同一區(qū)域一次性編輯到位。

“平整區(qū)域”命令

a.把“原始地貌”的創(chuàng)建階段設(shè)置為“現(xiàn)有”。

b.選擇體量和場(chǎng)地選項(xiàng)卡中的“平整區(qū)域”命令，彈出的對(duì)話框點(diǎn)擊“創(chuàng)建與現(xiàn)有地形表面完全相同的新地形表面”或“僅基于周界點(diǎn)新建地形表面”。這時(shí)我們參照已有的基坑溝槽二維圖紙，運(yùn)用消除原地形的高程點(diǎn)與創(chuàng)建開挖后的高程點(diǎn)的方式，自行創(chuàng)建想要開挖到的地形表面，并打勾確認(rèn)。

c.點(diǎn)選“新構(gòu)造”的地形，軟件會(huì)自動(dòng)選擇“新構(gòu)造”與“現(xiàn)有”之間的土方體量，并且左側(cè)屬性欄會(huì)顯示“凈剪切/填充”、“填充”、“截面”的值，這些值即為“挖填方凈值”、“填方”、“挖方”的量，則土石方的挖方、填方與挖填方凈值直接顯示出來(lái)。

d.在這個(gè)方法的基礎(chǔ)上，則能繼續(xù)編輯地形。如果要繼續(xù)開挖并計(jì)算，將原先“現(xiàn)有”的地形**，將編輯過(guò)的“新構(gòu)造”地形創(chuàng)建階段設(shè)置為“現(xiàn)有”，后續(xù)方法如上。

BIM土石方算量技術(shù)優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的土方計(jì)算方法存在著計(jì)算量大、計(jì)算精度不高、數(shù)據(jù)量大等缺點(diǎn)，而利用“根據(jù)地形特征進(jìn)行區(qū)域劃分-近似簡(jiǎn)化-采取合適的測(cè)量方法取得地形三維特征數(shù)據(jù)-最后通過(guò)三維重構(gòu)的方法得出計(jì)算結(jié)果”思維的BIM方法能夠?qū)崿F(xiàn)快捷精確的計(jì)算方法，并且能做到“實(shí)際與模型的精確對(duì)應(yīng)”和“所見(jiàn)即所得”。

隨著攝影成像的技術(shù)迅速崛起，大量國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的攝影成像軟件已具備了一定的模型分析和計(jì)算的能力，未來(lái)從地形測(cè)量到土方計(jì)算結(jié)果的獲得，人工成本和時(shí)間成本都將大大降低，同時(shí)測(cè)量的精度也會(huì)比傳統(tǒng)測(cè)量方法要高上許多。

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