BIM技术在毛俊水库工程三维协同设计中的应用

建筑信息模型(BIM)技术是一种多维信息模型大数据、全流程、智能化管理技术。文章以全国172项重大水利工程之一的毛俊水库三维协同设计为例,探讨了BIM技术在水利水电工程三维协同设计中的流程、应用要点和技术优势,可为BIM技术在相关设计领域的推广应用提供借鉴。     

基于BIM技术的四维可视化动态施工模拟应用

传统的三维施工模拟在复杂建筑结构施工中存在较大的局限性,基于BIM技术的四维可视化动态施工模拟必将成为施工动态模拟的主流趋势。本文以某一高校图书馆建筑为例,演示了BIM技术在四维可视化动态施工模拟中的应用,使之及三维模型与Project施工进度文件数据的有效对接,以此为工程管理提供新方法。     

浅谈BIM技术及教学应用研究

BIM技术的出现,突破了从二维设计向三维数字化设计的变革,在建筑与土木工程专业广泛的应用。大多数建筑设计院和一些施工单位组织设立了BIM工作站。但就我国应用此技术的现状来看,我国相关领域的人才缺乏导致此项技术始终难有质的突破。因此,为了培养BIM技术人才,在建筑工程类专业开展教学改革至关重要。     

BIM技术在水利工程管理专业中的应用

水利工程在设计选型上与常规建筑工程项目存在较大差异,涉及到大量的CAD图纸信息,需要专业人员经过复杂且繁琐的解析操作才能够获得与该工程相关的三维形态数据,设计人员相互间协同关系差,设计周期长,现场管理质量低下。而BIM技术作为一项可集成建筑完整数字化信息的三维框架模型,在解决上述问题,提高工程管理质量水平方面发挥着非常重要的作用。本文即基于对BIM技术的初步分析,研究BIM技术在水利工程管理中的主要模型及其应用,最后结合工程实例,探讨BIM技术在水利工程管理中发挥的作用。     

数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化

数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术进展对数字植物的进一步研究进行了展望。     

数字近景摄影测量辅助三维激光扫描用于森林固定样地测树原理探讨

近景摄影测量和近年来发展起来的三维激光扫描技术已广泛用于树木三维数据的获取,通过近景摄影测量技术和三维激光扫描方法获得的数据各有优缺点,但它们优势互补构成获取立木数据强大的工具。三维激光扫描有快速获取数据的优点,缺点是容易留下没扫描的空白区域（扫描漏洞）;摄影测量能根据人们的主观愿望布置测量控制网,很灵活地采集数据点,能够补充扫描漏洞没有数据点的缺陷,缺点是因布置测量控制网,要增加劳动强度,再者在影象上灰度变化不明显的部位无法获得同名像点,在一定程度上制约着三维建模的精度。试图探讨利用近景摄影测量辅助三维激光扫描的数据采集技术来恢复单木空间实体,计算胸径、任一处的直径、树高、树冠体积等测树指标,最后得出材积方程,服务于森林资源的精准监测。     

基于激光雷达扫描的料仓原料储料量测量方法

为提高仓内原料储料量测量自动化和智能化水平,设计了一种基于二维激光雷达扫描的储料量测量装置与系统。本系统采用RPLIDAR S1型二维激光雷达扫描获取不同储料量物料的原始点云数据,通过坐标变换、重叠点提取、滤波、分割等方法对原始点云进行预处理,采用贪婪投影三角化算法将预处理后的点云进行三维重建,获得仓内原料的三维模型,结合物料三维模型和物料的容重获得仓内原料的储料量,从而实现储料量的自动测量。以玉米为试验对象,测量小型储料塔内玉米储料量并对玉米不同储料量进行扫描测量,验证模型的准确性,结果显示：测量结果的平均绝对误差为8.05 kg,平均相对误差为1.52%。研究结果表明,基于二维激光雷达扫描的储料量测量方法是可行的,具有较好的稳定性和测量精度,能够满足实际生产需求。     

多源数据融合下的森林防火本底数据库建立

对森林防火三维本底数据库组成及特点进行分析,在空间信息技术、数据融合技术和三维建模技术等的支持下,提出基于MaDX和OpenGL为研究工具的森林防火三维本底数据库建立方法。该方法以OpenGL为技术基础,利用数字高程模型高程数据和OpenGL的纹理映射机制在三维地形上融合遥感数据,实现各种信息的三维真实显示。以Mapinfo所建立的属性数据为基础,通过坐标转换,实现二维矢量地图同三维地形的任意点、面的联动。在此基础上利用MapX组件从二维地图上获取乡镇边界、乡村边界和小班边界等森林资源数据,并同三维地形有机融合,实现森林资源数提的三维显示,最后融合防火资源数据和全球定位系统（GPS）数据,实现了防火队和防火物资等数据的融合与操作。     

在役油气管道数字孪生体的构建及应用

中缅油气管道是中国首条经过数字化恢复构建数字孪生体的在役山地管道。通过基准点测量、管道中线探测、航空摄影测量、三维激光扫描、三维地形构建、倾斜摄影、数字三维建模等技术进行数据收集、校验及对齐,对管道建设期的设计、采办、施工及部分运行期的数据进行恢复,对站场及管道的设备、建筑等构建数字三维模型,形成管道线路数据资产库和站场数据资产库,构建中缅油气管道的数字孪生体。通过多系统融合,深入发掘数据价值,实现管道可视化运行、设备拆解培训、指导维检修作业及应急抢险作业等,为实现管网智慧化运营奠定了数据基础。(图1,表1,参25)     

基于三维激光点云的靶标探测系统研究与试验

【目的】使用R-Fans-32三维激光雷达(LiDAR)研究植株三维激光点云与植株叶面积之间的关系,为变量喷雾系统提供数据支撑。【方法】假设植株激光点云数量与叶面积之间存在线性关系。搭建基于三维激光点云的靶标探测的试验系统,先测量靶标植株的高度来探究该探测系统的精度,激光雷达以10Hz的扫描频率和1m的探测距离实现对10株番茄的三维点云数据的获取,激光雷达上位机软件Ctrlview实现对三维激光点云数据的储存。利用Cloud Compare软件对储存的点云数据进行处理,利用LiDAR360软件对植株进行高度测量和点云数量的获取。对采集的植株点云进行数量统计,利用CL-202植物叶面积测量仪对采摘的靶标植株叶片测量叶面积,验证植株点云与叶面积之间的关系。【结果】激光雷达探测所得到的番茄植株的高度与手工测量值的最大相对误差为7.92%。利用线性函数拟合植株点云数量与叶面积,拟合度为0.7805,最大相对误差为5.64%。【结论】设计了一种用于探究基于激光点云的变量喷雾系统可行性的试验系统,依据三维激光点云计算植株的叶面积精度良好,R-Fans-32三维激光雷达可作为变量喷雾系统的探测部件。     

基于Kinect的苹果树点云提取研究及展望

为获取苹果树三维形态数据,研究使用Kinect三维采集传感器获取果树点云数据的系统工作流程,并在室内和室外进行了验证实验。结果表明该研究方法在适宜的环境条件和实验对象下可以提取到苹果树的三维点云数据,为苹果树的三维形态获取以及未来的应用方向进行了有益的探索。     

建筑工程管理中的BIM应用分析

建筑工程在立项、设计、施工、验收等各方面,设计的数据信息很多,有效的管理技术显得尤为重要,而BIM技术可以很好地解决这些方面的问题。本文主要论述BIM技术在工程管理中的应用,充分利用BIM技术优势,达到理想的工程管理效果。     

基于三维激光扫描仪技术的坡面径流小区土壤侵蚀运用研究

利用徕卡HDS300三维激光扫描仪的精密测量技术对黄绵土坡面径流小区土壤侵蚀形态的微观变化及过程进行高精度、实时监测,从形态学上探讨了土壤侵蚀过程及分布特征,研究结果表明:(1)徕卡HDS300三维激光扫描仪及其配套的软件能准确地测量到初始坡面、降雨后坡面的地貌形态DEM;(2)徕卡HDS300三维激光扫描仪中的Clyclone软件对初始坡面、降雨后坡面的地貌形态DEM进一步分析,计算了降雨后土壤侵蚀体积与土壤流失量,且二场人工降雨实验测得的实验误差分别为5.38%和3.41%,经过精度验证表明,三维激光扫描仪可应用于坡面产流产沙研究,土壤侵蚀量的测算精度较高;(3)各场次降雨后的三维点云数据导入到Arcgis中进行分析处理,获取了坡面侵蚀时空分布特征,实时监测了侵蚀沟的发展以及土壤侵蚀形态的变化。该实验研究可以弥补目前在土壤侵蚀形态微观定量研究上存在的不足,获取高精度数据,为水土保持工程设计、水土保持管理提供技术支撑。     

城市三维数据获取技术发展探讨

三维数据的获取困难是阻碍三维GIS发展的关键瓶颈之一.GIS应用的主要领域.本文总结了目前常用的几种城市三维数据获取方法,分析了各种方式的优缺点及适用范围.认为一旦开发出实用的三维空间数据获取的高效方法,必将对拓展GIS在城市领域的应用范围和数字城市建设起到极大的推动作用.     

基于3S技术的三维扑火队伍跟踪监控指挥系统研究

为解决林火扑救过程中扑火队伍位置难掌握、指挥调度难统一的问题,利用全球定位系统、地理信息系统、遥感技术、网络技术、无线电通讯技术,设计开发了三维扑火队伍跟踪监控指挥系统,应用到森林防火管理中.系统实现了指挥中心通过无线电通讯获取GPS终端定位数据,实时显示在三维虚拟场景和二维电子地图上,同时指挥中心可以向GPS终端发送语音、文字、导航等信息,系统还实现了监控中心通过网络连接GPS服务器,同步获取并显示扑火队伍的定位信息,从而实现对扑火队伍的远程指挥、多级监控,为森林防火决策科学化、指挥快速化、调度实时化提供依据.     

三维激光扫描技术在农业中应用现状与前景展望

三维激光扫描技术具有高精度、高速度、实时性和主动性强、全数字化以及对任何物体都能扫描的特点,它作为一种新兴的测绘技术被广泛应用于国民经济各领域。在农业中,三维激光扫描仪已被应用于作物三维建模、作物生长周期分析和对比,林业中用于树干建模与测树因子获取、林分结构分析、立木材积测量等。由于它受外界环境、时间因素等影响小,随时可以获取高精度的物体三维点云数据,在数字农业研究中取得了很好效果。本文通过分析国内外研究实例,总结了三维激光扫描技术在农业中的应用现状,指出不足之处,并作出前景展望。     

基于三维激光扫描仪法的大型立式罐容量的计量

介绍了一种基于三维激光扫描技术的立式罐容量计量方法,利用三维激光扫描仪获取立式罐表面点云数据,进行罐体三维模型重构,计算罐体容积并建立容积表。阐述了基于点云分析的立式罐容积计算模型,以及观察法、中值滤波、莱以特准则（3盯准则）在点云数据预处理中的应用,并给出了利用最小二乘法、加速迭代法、等效面积法计算圈板半径的相关公式。采用HDS7000三维激光扫描仪对某2×10^4m^3立式罐进行了试验测试,检验了HDS7000三维激光扫描仪和相应方法在容量计量中的重复性和复现性。测量结果表明：三维激光扫描仪法与立式金属罐容量计量检定规程中规定的全站仪法测得的圈板半径最大偏差仅为0．1mm,容积相对偏差不超过1％o,满足检定规程要求。（表5,图8,参9）     

基于CATIA的Web三维零件库系统开发研究

通过研究.NET平台下的CATIA二次开发技术、ADO.NET数据库访问技术,针对农业机械行业中标准化、系列化的零件三维图形,开发了基于CATIA的面向农业机械行业的Web三维零件库系统。系统采用B/S模式,完成了数据库的零件分类及数据存储设计,并在网络环境下实现了零件三维图形预览、零件在线参数化、三维零件资源的入库、零件下载等功能。论述了系统的总体设计方案、关键技术理论、功能模块设计,并给出了Web三维零件库系统的实现案例。     

激光扫描技术在自由式滑雪运动员三维人体模型建立中的应用

为了缩短体育运动中人体运动技能分析过程人体模型构建周期和提高构建精度。采用激光扫描 技术,对自由式滑雪运动员在助滑阶段的几个主要动作进行数据采集,以“实物-设计意图-三维重构-再 设计”框架为流程,建立自由式滑雪运动员三维人体模型。研究发现在采用激光扫描技术得到表面的几何 数据基础上,人体模型的构建还要经过数据拼合、简化、三角化、去噪等预处理,再进行测量数据分块、 曲面拟合,最终进行模型重构。探讨了运动生物力学研究领域人体模型构建的新方法,提高人体模型构建 效率,为体育科学人体运动研究提供基础模型。     

Civil 3D与Infraworks三维协同设计在总图专业中的应用

为了解决管道工程总图专业传统设计方法的不足,将BIM(建筑信息模型)技术引入总图专业设计中:以基于BIM技术的Civil 3D和Infraworks软件协同设计为出发点,将规划、设计、建造、运营等各阶段的数据资料全部包含在3D模型中,使工程项目整个生命周期的工作人员在使用该模型时均能拥有精确、完整的数据。将Civil 3D和Infraworks软件协同设计方法应用于某油库的总图设计,结果表明:在达到设计成果三维真实的同时,将设计师从繁琐、冗余的修改设计过程中解放出来,将更多的精力专注于设计本身,使得设计成果"所见即所得",为今后油气储运工程总图专业的创新与发展提供了有价值的参考。