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摘要：随着经济和科技水平的快速发展，本文通过对BIM、物联网、地理信息管理系统，等技术在城市建设进程管控中的应用研究，总结出了一套充分发掘BIM模型时间维度信息，用于大范围片区化城市建设进程管控的方法，实现了城镇化建设进度的扁平化、可视化管理。
关键词：BIM;GIS;IOT;无人机;倾斜摄影;进度管理
引言
近年来随着国内城市建设进程的不断加速，一大批新城区相继成立，江北新区作为第十三个国家级新区，建设体量大，核心规划面积788平方公里，每天都有成百个项目同时建设。新区每个项目的进度管理信息相对独立，如何集约高效的实现建设进度的管控成为了新城建设者们心中的老大难问题。三维数字建造技术为片区划建设进度的集中可视化管控提供了可能。依托先进的无人机倾斜摄影技术、BIM技术、GIS技术、IOT技术，通过建立新建城区的建设进程的可视化信息大数据，以进度为主线，通过三维可视化虚拟模型与实景模型的融合，时间维度信息与空间维度信息的耦合，打造实时动态的实景沙盘，直观展现新城区的建设过程形态，提升建设决策者的管理效率。
1实景数据建立方法研究
1.1准备工作研究
借助航线规划软件（地面站）的地图数据，于规划航线之前确定项目航测范围，了解航测地貌，进行合理的飞行架次划分，优化航拍方案，提升作业效率。无人机倾斜摄影的飞行参数包括高度、速度、拍摄间隔、航向间距、旁向间距等，不同的参数设置均会对捕获数据的精度、效率等产生影响。航测作业前，应当综合考虑飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度等因素，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系，确保实景数据的精准转化。
1.2倾斜摄影外业
无人机倾斜摄影中的外业是指通过无人机上的高清摄像头在不同角度捕获实景状况的过程。地面站设置及无人机组装完成后，即可开始航测作业。无人机将依据指定的航线及参数设置，自动完成航拍任务，操作人员观察无人机位置及地面站实时飞行参数即可，每天可完成2-3平方公里的航测任务。
1.3航测数据整理
请采集的数据包括各拍摄点的多角度影像信息和对应的pos数据。影像信息由五镜头相机获取，无人机搭载相机以恒定速度对地面进行等距拍照，采集到具有70%重叠率的相片；pos数据由飞控系统在相机拍照时生成，与相片一一对应，赋予相片丰富的信息，包括经纬度、高度、海拔、飞行方向、飞行姿态等。
1.4航测数据后处理
1.4.1空间三角测量计算
航测过程中，照片组对应姿态的精确性可能会受到影响，致使影像信息缺失。而ContextCapture进行三维重建时，要求各个照片组具备非常精确的属性以及对应的姿态参数，此时可以通过空中三角测量计算对影像定位信息严格配准，选定参数自动准确估算每幅影像的位置、角元素和相机属性，获得缺失的影像信息。
1.4.2三维重建计算
三维重建计算在指定坐标系下完成，本项目采用WGS84坐标系。由于拍摄范围大，影像数据多，完成重建所需的计算机内存往往达到上百G，普通计算机无法一次性完成重建计算，应根据计算机性能重建框架，调整重建范围及瓦片大小，将原框架分为若干个大小相同的数据切块，分块进行重建计算。
1.4.3数据集群处理
相对与单机进行数据处理，集群处理有更高的可靠性和容错率，当群组中一个节点计算机出现故障，原本分配至此节点的子任务将自动分配至其他节点进行计算；同时集群处理也能降低成本，庞大的GIS数据量，对于单机的储存空间和数据处理速度都提出极大考验，将普通的计算机进行集群则可有效降低硬件成本，发挥与高性能计算机相当的运算能力。我们将12台计算机分为两个群组，集群进行三维重建计算，提高数据运算效率，在3周内完成了32多个架次，共计35余平方公里的数据处理。
2BIM4D模型建立研究
在BIM模型空间维度信息的基础上，通过借助施工进度模拟软件可以实现模型与进度的关联、并赋予BIM模型时间维度的信息，也就是我们所说的BIM4D。借助BIM4D模型，配合平台软件的开发我们便可以直观展现出一个新城镇所有项目的建设过程形态。单一项目的动态模拟我们通过借助NAVISWORK,FUZOR，广联达BIM5D等软件既可以实现，但是随着模拟项目构建数量的提升，对硬件设备的需求也会成倍的提升。一个新城市的建设往往包含数十个甚至成百上千个项目，为了降低硬件的需求我们提出了一种节点轻量化到处方法。通过研究我们发现，城市的建设进度管理关注点的颗粒级度要远大于单一的项目管理，决策者们关注不在是每一天项目的完成情况，而是几个固定节点上所有项目的建设计划完成情况。因此我们创新的提出了BIM4D模型的节点轻量化导出方法，以施工进度信息为主体，在最大限度保留建筑信息的前提下，在不同的时间节点对BIM4D模型进行轻量化处理，使城市级别的可视化模拟成为了可能。
3以4DBIM+GIS为载体的进度管理
在进度管理的层面上BIM与GIS的融合不但可以通过空间的耦合可视化的展现城市的建设动态与建设规划，提升决策效率与决策精度；还可以通过后台数据库中信息的相互比较完成实际进度与计划进度的自动客观比对，实时预警，降低管理风险。
4提升工程施工展示的效果
在建筑工程管理中应用BIM技术能够提升工程施工展示效果，具体可以通过以下两个方面来了解：①由于建筑工程存在的安全隐患是随着工程发展的，应用BIM技术能够实时监控建筑工程运行情况，及时发现建筑工程中存在的问题并进行调整，促进建筑工程稳定运行。另外，为了保障建筑工程施工满足合作方的需求，可以应用BIM技术为其展示施工进度、施工效果，有利于合作方提出意见并进行调整，保障建筑工程满足使用需求。②建筑企业在销售的过程中，由于部分楼体还未建成，但为了提高展示效果，需要利用BIM技术模拟楼体，满足销售使用的需求，促进建筑行业进一步发展。
结语
伴随着城镇化建设步伐的不断加快，BIM已经在我们传统建筑业逐渐发挥出应有的价值，IOT、GIS技术也已经开始逐步走进人们的视野；建筑产业信息化技术融合应用的未来发展前景必定不可限量，希望BIM+IOT+GIS能够真正走入建筑人的工作中去，服务整个建筑业，成为推动城市建设进程管控的一把利剑，让祖国的城市建设更快更好。
参考文献
[1]清华大学软件学院BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架研究[J].土木建筑工程信息技术,2010,2,(2):1-5.
[2]BuildingSMART联盟.BIMProjectExecutionPlanningGuide(BIM项目执行计划指南),2010.7.