土石方工程量的核算往往是工程預(yù)算與結(jié)算中的爭議與焦點,運用BIM建模的方法模擬土石方的開挖與回填,讓人直觀有效地開展土石方的挖運分析與運算,能做到土方平衡計算的精確化與精細化,并且大節(jié)約爭議的時間,對項目成本管控發(fā)揮了重要作用。

BIM技術(shù)在土石方工程量中的計算思路

Revit是一款非常智能的設(shè)計工具,它能通過參數(shù)驅(qū)動模型,及時呈現(xiàn)“所見即所得”。我們何不利用Revit軟件依據(jù)實際情況繪制出模擬的挖填土方模型,進而得出挖填土方的工程量呢?

需解決的問題

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.利用無人機航拍及點云三維成像技術(shù)形成模型數(shù)據(jù)。

2.將影像資料通過軟件**達到模型原材料數(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)計圖紙在原自然地坪模型的基礎(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)出報表則得出土石方開挖量。

從原始地貌提取初始數(shù)據(jù)

對原始地貌進行拍照勘測時,利用無人機對被測繪的場地地形進行全方位的拍照記錄。

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讓無人機飛行到一定高度,高度由照片的精細程度而決定,較高的照片精細度需要無人機低空飛行來采集到更細致的地貌特征,但是過低的飛行高度也會造成鏡頭視角范圍有限,造成測繪工作效率過低。

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在無人機飛行到適當高度以后,機載的航拍相機鏡頭垂直地面往下拍攝,無人機的航拍路線采用“之”字形沿場地的某一方向來回往返,而無人機的高度始終保持一個海拔面上。這樣機載鏡頭的視角范圍呈現(xiàn)帶狀按次序逐步覆蓋全部場地,這就實現(xiàn)了對地形邏輯有序的全覆蓋拍攝。

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將無人機對土方施工場地全方位航拍到位后,在現(xiàn)場或辦公區(qū)用電腦查看無人機數(shù)據(jù)存儲SD卡照片文件夾,這時文件夾內(nèi)的照片是通過編號有序排列的,通過觀察照片范圍可以看出相機位置在往一個方向平移,上下兩張照片之間有重疊區(qū)域。這時,每張照片都帶有該片拍攝時的經(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別的,需要通過一個“中轉(zhuǎn)站”對照片進行**。運用專業(yè)的平面影響構(gòu)建3D模型軟件能夠?qū)⒄掌?*成點云數(shù)據(jù),本篇文章以Photoscan軟件為例講述。

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

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2. 建立密集云:Photoscan將會計算每個點之間的關(guān)系,將每一個識別出來的點列入密集計算中

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

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

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至此帶有材質(zhì)覆面的點線面三維模型已在Photoscan中呈現(xiàn)出來,軟件能夠?qū)С龆喾N格式的文件,將Photoscan導(dǎo)出點云文件,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,即得到帶有高程點的三維CAD模型。

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BIM模型得出土方工程量

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

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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.選擇體量和場地選項卡中的“平整區(qū)域”命令,彈出的對話框點擊“創(chuàng)建與現(xiàn)有地形表面完全相同的新地形表面”,點選原有地形打勾確認。

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

d.點選“新構(gòu)造”的地形,軟件會自動選擇“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。

e.最后需要提出的是,這一方法有一個缺陷: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.選擇體量和場地選項卡中的“平整區(qū)域”命令,彈出的對話框點擊“創(chuàng)建與現(xiàn)有地形表面完全相同的新地形表面”或“僅基于周界點新建地形表面”。這時我們參照已有的基坑溝槽二維圖紙,運用消除原地形的高程點與創(chuàng)建開挖后的高程點的方式,自行創(chuàng)建想要開挖到的地形表面,并打勾確認。

c.點選“新構(gòu)造”的地形,軟件會自動選擇“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。

d.在這個方法的基礎(chǔ)上,則能繼續(xù)編輯地形。如果要繼續(xù)開挖并計算,將原先“現(xiàn)有”的地形**,將編輯過的“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

傳統(tǒng)的土方計算方法存在著計算量大、計算精度不高、數(shù)據(jù)量大等缺點,而利用“根據(jù)地形特征進行區(qū)域劃分-近似簡化-采取合適的測量方法取得地形三維特征數(shù)據(jù)-最后通過三維重構(gòu)的方法得出計算結(jié)果”思維的BIM方法能夠?qū)崿F(xiàn)快捷精確的計算方法,并且能做到“實際與模型的精確對應(yīng)”和“所見即所得”。

隨著攝影成像的技術(shù)迅速崛起,大量國內(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算的能力,未來從地形測量到土方計算結(jié)果的獲得,人工成本和時間成本都將大大降低,同時測量的精度也會比傳統(tǒng)測量方法要高上許多。