CN110097635B - 基于bim和vr的道路3d漫游模拟驾驶系统建立方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于BIM和VR的道路3D漫游模拟驾驶系统建立方法。本发明包括以下步骤：(1)采用无人机技术采集数据；(2)基于BIM技术结合无人机采集的环境数据，完成周围场景布设；(3)收集拟模拟道路的设计信息，利用BIM在已经建成的场景内完成三维道路模型的建立；(4)将已经完成的三维可视化道路进行模拟驾驶，并校对道路设计文件完善模型，确保驾驶全过程与实际场景一致；(5)将构建的3D道路模型通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验。本发明可以做到对正在建设中的高速公路提前预知并真实感触到其设计的合理性，舒适性与安全性。

Description

基于BIM和VR的道路3D漫游模拟驾驶系统建立方法
技术领域：
本发明涉及高速公路模拟驾驶系统的建立领域，具体涉及一种基于BIM和VR的道路3D漫游模拟驾驶系统建立方法。
背景技术：
高速公路的建设是一个涉及地质工程、公路工程、水土保持、职务生态、现代空间技术和社会科学等多学科的组合研究领域，其设计特点在于因地制宜，复杂多样。同时高速公路设计的合理性也极大的关系到驾驶人员的驾驶安全，有研究表明高速公路事故多发路段往往都存在或多或少的设计不合理现象，然而由于传统的设计复核仅仅依靠查看图纸，使得在递交高速公路设计图纸投入施工直至竣工通车都无法全面可靠的检校设计的合理性，从而造成在已建成的高速公路上多引发由于设计不合理的交通事故。
BIM，即Building InformationModeling，它通过数字信息仿真模拟建筑物所有的真实信息，包括三维几何形状信息，非几何形状信息如建筑构件的材料、重量、价格、进度和施工等等。它集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据，为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”。同时BIM技术的出现较也为传统CAD技术面临的种种问题带来了契机，给道路行业带了新的希望，掀起一次关键技术变革的浪潮。
VR是Virtual Reality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。
为了克服传统设计的不足，提前预知设计中存在的安全隐患，首先需要在设计阶段充分利用设计文件高度还原竣工后的驾驶场景，寻找驾驶过程中可能出现的安全隐患，并基于此反馈于指导施工图设计，使得传统的设计更加合理。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于BIM和VR的道路3D漫游模拟驾驶系统建立方法，借助于VR与BIM技术对高速公路驾驶实现漫游模拟，可以做到对正在建设中的高速公路提前预知并真实感触到其设计的合理性，舒适性与安全性；而对已经建成的高速公路则通过漫游模拟可以实现不用亲临现场即可考察工程全景全貌，极大的节约了时间提高了效率，尤其对工程危险地带，更可以避开现场风险实现全景勘察。
上述的目的通过以下技术方案实现：
基于BIM和VR的道路3D漫游模拟驾驶系统建立方法，该方法包括以下步骤：
(1)采用无人机技术采集数据；
(2)基于BIM技术结合无人机采集的环境数据，完成周围场景布设；
(3)收集拟模拟道路的设计信息，利用BIM在已经建成的场景内完成三维道路模型的建立；
(4)将已经完成的三维可视化道路进行模拟驾驶，并校对道路设计文件完善模型，确保驾驶全过程与实际场景一致；
(5)将构建的3D道路模型通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验。
进一步的，步骤(1)中所述采用无人机技术采集数据是对对象道路或规划道路区域全景进行航拍，包括高清射影像的采集、三维实景模型数据的采集、三维地形数据的处理；将采集的影像数据以及图片进行坐标系地形数据处理，并转换成BIM软件支持的文件格式。
进一步的，步骤(2)中所述基于BIM技术结合无人机采集的环境数据，完成周围场景布设具体是基于航拍采集的影像数据，通过Revit中的Dynamo可视化编程软件对详细的路面结构，路面附属设施包括挡墙防护，排水设施进行建模；同时利用Revit中的族库大师插件布设地物场景，完善对象道路附近的场景布设，充分还原模拟场景的真实性。
进一步的，步骤(3)中所述收集拟模拟道路的设计信息，利用BIM在已经建成的场景内完成三维道路模型的建立，是结合已建成或者正在规划中的道路的设计文件，通过Civil 3D构建三维道路线性文件，并保存为LandXML格式文件；然后将做好的道路模型文件加载到Infraworks中，并对道路模型进行渲染，并结合上述完成布设的场景，初步还原驾驶模拟过程的三维道路以及环境场景。
进一步的，步骤(4)中所述将已经完成的三维可视化道路进行模拟驾驶，并校对道路设计文件完善模型是将已经完成的道路模型包括周围的环境模型，通过Infroworks软件中的驾驶模拟功能，注意调整视角与行车道位置，完成BIM软件内首先实现驾驶过程模拟，制作基于BIM的驾驶模拟视频文件，在此基础上核对检校模拟驾驶过程中的所有参数设定，环境设定，确保驾驶道路的线性以及周围附属设施与真实设计道路一致，保证驾驶过程高度还原。
进一步的，步骤(5)中所述将构建的3D道路模型通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程具体为，在完成对对象道路的3D模拟驾驶视频文件制作后，通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验。
有益效果：与现有技术相比，本发明的一种基于BIM+VR的道路3D漫游模拟驾驶系统的建立的优点在于：(1)可以做到对正在建设中的高速公路提前预知并真实感触到其设计的合理性，舒适性与安全性；(2)可以对已经建成的高速公路则通过漫游模拟可以实现不用亲临现场即可考察工程全景全貌，极大的节约了时间提高了效率；(3)可以对工程危险地带，无法涉足的危险区域，可以避开现场风险实现全景勘察。
附图说明
图1为本发明采用的技术路线附图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明的一种基于BIM+VR的道路3D漫游模拟驾驶系统的建立，包括以下步骤：
(1)采用无人机技术采集地勘数据，收集对象道路的地质信息；
采用无人机技术采集数据，信息的采集对后期的真实化漫游模拟非常重要。这一过程包括高清射影像的采集、三维实景模型数据的采集、三维地形数据的处理(包括树木，房屋等地物的滤除)；
(2)基于BIM技术结合无人机采集的环境数据完成周围场景布设；
基于上述航拍采集的影像数据，通过Revit中的Dynamo可视化编程软件对详细的路面结构，路面附属设施包括挡墙防护，排水设施进行建模。同时利用Revit中的族库大师插件布设树木房屋等地物场景，完善对象道路附近的场景布设，充分还原模拟场景的真实性。
(3)收集拟模拟道路的设计信息，利用BIM在已经建成的场景内完成三维道路模型的建立；
结合已建成或者正在规划中的道路的设计文件，通过Civil 3D构建三维道路线性文件，并保存为LandXML格式文件。然后将做好的道路模型文件加载到Infraworks中，并对道路模型进行渲染(添加中分带，行车道，应急车道，防撞护栏等)。并结合上述完成布设的场景，初步还原驾驶模拟过程的三维道路以及环境场景。
(4)将已经完成的三维可视化道路进行模拟驾驶，并校对道路设计文件完善模型，确保驾驶全过程与实际场景一致；
将已经完成的道路模型包括周围的环境模型，通过Infroworks软件中的驾驶模拟功能，注意调整视角与行车道位置，完成BIM软件内首先实现驾驶过程模拟，制作基于BIM的驾驶模拟视频文件，在此基础上核对检校模拟驾驶过程中的所有参数设定，环境设定，确保驾驶道路的线性以及周围附属设施(林木，建筑，遮掩物等)与真实设计道路一致，保证驾驶过程高度还原。
(5)将构建的3D道路模型通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验。
在完成对对象道路的3D模拟驾驶视频文件制作后，通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验。做到对正在建设中的高速公路提前预知并真实感触到其设计的合理性，舒适性与安全性；而对已经建成的高速公路则通过漫游模拟可以实现不用亲临现场即可考察工程全景全貌，极大的节约了时间提高了效率，尤其对工程危险地带，更可以避开现场风险实现全景考察。
本发明的一种基于BIM+VR的道路3D漫游模拟驾驶系统的建立，首先采用无人机技术采集地勘数据，收集对象道路的地质信息；其次采用BIM技术结合上述采集的地质地况信息，对规划建设中或已经建成的高速公路进行真实场景的3D建模，得到相应道路及其附属设施以及周围场景的三维模型；最后将上述构建的3D道路模型通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验。本发明的优点在于借助于VR与BIM技术对高速公路驾驶实现漫游模拟，可以做到对正在建设中的高速公路提前预知并真实感触到其设计的合理性，舒适性与安全性；而对已经建成的高速公路则通过漫游模拟可以实现不用亲临现场即可考察工程全景全貌，极大的节约了时间提高了效率，尤其对工程危险地带，更可以避开现场风险实现全景考察。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于BIM和VR的道路3D漫游模拟驾驶系统建立方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）采用无人机技术采集数据；
（2）基于BIM技术结合无人机采集的环境数据，完成周围场景布设；
（3）收集拟模拟道路的设计信息，利用BIM在已经建成的场景内完成三维道路模型的建立；
（4）将已经完成的三维可视化道路进行模拟驾驶，并校对道路设计文件完善模型，确保驾驶全过程与实际场景一致；
（5）将构建的3D道路模型通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验；
步骤（1）中所述采用无人机技术采集数据是对对象道路或规划道路区域全景进行航拍，包括高清射影像的采集、三维实景模型数据的采集、三维地形数据的处理；将采集的影像数据以及图片进行坐标系地形数据处理，并转换成BIM软件支持的文件格式；
步骤（2）中所述基于BIM技术结合无人机采集的环境数据，完成周围场景布设具体是基于航拍采集的影像数据，通过Revit中的Dynamo可视化编程软件对详细的路面结构，路面附属设施包括挡墙防护，排水设施进行建模；同时利用Revit中的族库大师插件布设地物场景，完善对象道路附近的场景布设，充分还原模拟场景的真实性；
步骤（3）中所述收集拟模拟道路的设计信息，利用BIM在已经建成的场景内完成三维道路模型的建立，是结合已建成或者正在规划中的道路的设计文件，通过Civil 3D构建三维道路线性文件，并保存为LandXML格式文件；然后将做好的道路模型文件加载到Infraworks中，并对道路模型进行渲染，并结合上述完成布设的场景，初步还原驾驶模拟过程的三维道路以及环境场景；
步骤（4）中所述将已经完成的三维可视化道路进行模拟驾驶，并校对道路设计文件完善模型是将已经完成的道路模型包括周围的环境模型，通过Infroworks软件中的驾驶模拟功能，注意调整视角与行车道位置，完成BIM软件内首先实现驾驶过程模拟，制作基于BIM的驾驶模拟视频文件，在此基础上核对检校模拟驾驶过程中的所有参数设定，环境设定，确保驾驶道路的线性以及周围附属设施与真实设计道路一致，保证驾驶过程高度还原；
步骤（5）中所述将构建的3D道路模型通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程具体为，在完成对对象道路的3D模拟驾驶视频文件制作后，通过VR技术生成漫游动画并模拟驾驶全过程，实现在VR漫游模拟中即可获得驾驶体验。
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