睿铂科技：倾斜摄影与BIM技术在水利改造工程中的应用
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一、项目背景
随着我国水利行业信息化、智能化水平不断提高，目前水利行业对水利勘测成果的要求也从传统地形图、断面图向着精度更高，信息更加全面的dom、dem、dsm及实景三维模型等数据形式转换。
倾斜摄影技术能实现无接触、高自动化、高精度的测量方式，既可以生成三维模型全景浏览，又可以对地物进行实时量测，还可以和BIM模型相结合进行水利工程的三维设计。特别在地形复杂的水利工程，三维模型展示效果更胜一筹。
本项目是宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司承揽的宁夏青铜峡灌区续建配套与现代化改造工程（一期）。项目为渠道生产倾斜摄影模型(渠首、汉延渠)，为项目的进一步设计改造提供基础数据，通过三维实景模型与BIM的结合进行水利改造工程设计和规划。
二、测区概况
本次项目位于宁夏回族自治区青铜峡市境内，隶属于宁夏回族自治区吴忠市。位于黄河上游，宁夏平原中部，地处东经105°21′至106°21′、北纬37°36′至38°15′之间。东隔黄河与灵武市、吴忠市利通区相望，南以牛首山为界与中卫市中宁县接壤，西依明长城同内蒙古自治区阿拉善左旗为邻，北与永宁县相连。测区为河西总干渠砌护好的渠道，周围地势平坦，附近无高层建筑，有少许信号塔及电塔，比较适合无人机的飞行。
三、航飞设计
本次项目无人机采用大疆经纬M300-RTK无人机与睿铂 DG3-PSDK五镜头相机，具有重量轻、体积小、焦距合理、兼容性高、维护成本低等一系列优点。
航飞前，在测区内均匀布设像控点，本次测区总长23公里，共布设地面像控点85个，沿渠道两边呈“之”字形均匀分布。考虑到渠道两边均有道路，因此，像控点全部采用红色油漆刷涂1m*1m、宽0.2m的“L”形标志，采点位置均选择在内角。
利用RTK设备对测区内控制点进行测量，获取像控点坐标（坐标系为平面为CGCS2000，高程采用国家85高程），用于提高模型的精度和数据成果的坐标转换。
本次项目采用五镜头相机，结合测区形状可通过软件对测区进行带状飞行设计，以渠道的中心线为基准左右外扩150m，飞行高度200米，相应的地面分辨率为2.8cm/pixel，等距间隔拍照，航向重叠率设置为80％，旁向重叠率设置为70％。
四、数据处理
本项目全长23公里，有效建模面积4.6km²，带状飞行采集影像共计34486张。本次数据处理采用ContextCapture Center Master软件，4台工作站进行集群处理，空三一次性通过，刺85个像控点，进行空三优化，部分精度对比如下：
五、模型效果
六、成果应用
利用无人机低空遥感对实景三维模型，尤其是三维精细模型在水利工程BIM得到了成功应用，将实景模型与虚拟模型叠加融合应用于水利工程建设管理全生命周期，可以使水利工程投资分析、设计、施工、管理等更加科学精准，其特点为可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性。如下图所示。
实现三维设计能够根据3D模型自动生成各种图形和文档，而且始终与模型逻辑相关，当模型发生变化时，与之关联的图形和文档将自动更新。
设计过程中所创建的对象存在着内建的逻辑关联关系，当某个对象发生变化时，与之关联的对象随之变化。实现不同专业设计之间的信息共享。各专业CAD系统可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据，避免数据冗余、歧义和错误。实现各专业之间的协同设计。某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新。实现虚拟设计和智能设计。实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。
利用实景模型的高精度及现势性，结合工程的开挖地址模型，还可精确计算出工程量及工程投资，与工程监理确认的工程量及工程投资进行对比，从而实现对工程质量和进度的精细化管理。
实景模型与设计模型联合应用，既能展示工程建设完成后的效果，又能更加直观真实地展示工程进展情况，将无人机实景三维建模技术应用于水利BIM具有重要的实际意义。
七、项目总结
本次项目测区面积狭长，相对来说空三处理有困难，从像控点的制作，到倾斜摄影测量数据的采集完毕，再到倾斜模型的生成，耗时约两周完成。
睿铂DG3 PSDK重量轻、体积小、兼容性好可以有效延长无人机的飞行时间，达到更高的作业效率。同时相机焦距合理，无人机飞行200米的高度，达到2.8cm的地面分辨率，能够满足项目的成果要求，并且在后期软件进行内业空三处理时候，减少出错的可能性，能够有效节省时间。模型的精度平面达到3cm、高程精度达到5cm的精度要求；在精度满足甲方要求的同时，在模型的视觉效果上，颜色鲜艳，场景还原度高，让人有身临其境的感觉。
目前倾斜摄影不仅能够获取丰富的空间影像，为设计工作提供基础数据，还可以实现大众级别的应用，特别在三维建模方面有突出的优势。随着水利行业智慧化、信息化管理水平不断提高，未来倾斜摄影提供的多元数据必将在水利行业的方方面面得到更好的应用。
八、睿铂宁夏总代理介绍
银川天之源测绘仪器有限公司成立于1997年4月，是宁夏最具实力的测绘地理信息装备和解决方案提供商，拥有一支高素质、专业化的优秀团队，为广大用户提供全方位的解决方案。
公司产品类别涵盖GNSS产品、光电产品、GIS产品、航测无人机系统、三维激光扫描系统、移动测量系统、海洋探测等装备；北斗高精度应用、农机自动导航、机械精密控制、室内定位等系统集成及解决方案；街景、三维数据、管线探测、行业应用等数据及应用服务，产品及服务覆盖测绘地理信息全产业链。
来源：成都睿铂科技微信公众号
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