CN110345920A - 一种基于北斗gnss和bim的现场和模型影像自动同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，通过相机中加装含北斗GNSS在内的高精度定位芯片和电子指南针&陀螺仪，在拍摄影像时，将影像的位置信息和朝向矢量信息和影像进行绑定，相机对应的视点在施工BIM模型中实时映射自己的实际位置和朝向，将同位置实际影像与虚拟三维模型中视点影像相对应，实现了基于模型的现场质量校核和进度管控，以及对现场施工质量和进度进行实时跟踪和管理的现场施工管理。
Description
技术领域
本发明专利属于建筑施工管理领域，特别涉及一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法。
背景技术
现在有很多基于BIM的现场与模型对比的方法，但是现场的影像和模型对比都需要人工去寻找位置，当影像太多或者现场比较类似时，寻找位置变成了一件比较困难的事情。本发明专利主要针对现场与模型的影像同位同步展开的。
由于北斗GNSS在高精度快速定位方面能够满足施工管理对物体定位的精度和时效要求，电子指南针和陀螺仪能满足相机朝向的矢量定位要求，本发明中将其引入，通过BIM二次开发，实现现场与模型影像的同位同步，达到对现场质量和进度的管控。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，对现场施工质量和进度进行实时跟踪和管理的现场施工管理。
技术方案：一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，具体步骤如下：
（1）在相机中加装含北斗GNSS在内的高精度定位芯片和电子指南针、陀螺仪；
（2）在拍摄影像时，将影像的位置信息、朝向矢量信息、时间信息和影像进行绑定；
（3）相机对应的视点在同形象进度施工BIM模型中实时映射自己的实际位置和朝向；
（4）将同位置同形象进度实际影像与虚拟三维模型中视点影像相对应，实现基于模型的现场质量校核和进度管控。
本发明的进一步改进在于，步骤（2）中，用加装含北斗GNSS在内的高精度定位芯片和电子指南针、陀螺仪的相机进行拍摄，拍摄后，将影像、影像位置信息、朝向信息、时间信息通过无线信号反馈主计算机。
本发明的进一步改进在于，步骤（3）中，根据施工现场实际布设，建立施工级别BIM模型，对BIM模型进行分析，根据计划进度将模型与进度进行配对，并在现场和模型中设定相对位置的参考点。
本发明的进一步改进在于，步骤（3）中，采用GNSS定位时，根据应用需求，在BIM模型中准确定位参照点的位置，根据GNSS在内的高精度定位芯片给的相对坐标和电子指南针、陀螺仪给出的朝向信息，通过平台计算，实时映射至BIM中，实现BIM模型内视点的实时显示。
本发明的进一步改进在于，步骤（4）中，通过坐标换算，将拍摄影像的绝对定位数据转换成BIM中相对数据，并在BIM模型以视点显示；随着影像数据更新及增加，BIM模型中视点的位置相应发生变化及增加。
本发明的进一步改进在于，步骤（4）中，通过时间计算，将BIM模型中的构件与时间进行配对，真实拍摄的影像与相对应进度时间点的影像进行配对。
本发明的进一步改进在于，根据进度计划，将模型的构件与时间进行配对，根据拍摄影像的时间，将其配对至相同形象进度的BIM模型，并在BIM模型中显示同位置同形象进度的影像。
本发明的进一步改进在于，步骤（4）中，管理人员通过同位置实际与虚拟的影像的对比情况，对施工人员进行质量和进度的管理。
本发明的进一步改进在于，根据实际施工真实影像与虚拟三维模型影像相对应，可实时同步显示现场与模型的质量问题及进度偏差。
与现有技术相比，本发明提供的一种北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，至少实现了如下的有益效果：
（1）通过携带含北斗GNSS在内的高精度定位芯片，相机在施工BIM模型中实时映射对应视点的实际位置，将实际施工影像与虚拟三维模型影像相对应，能够实现现场与虚拟环境的影像对比。
（2）采用GNSS模式时，根据大地坐标系和BIM模型的坐标系，将相机的实际坐标转换为相对坐标，可以实现同位置视点在BIM中的实时显示，能够满足施工管理对影像定位的精度和时效要求；
（3）根据相机内的电子指南针和陀螺仪分别给出的相机朝向矢量与大地经纬线的水平角度、与大地的垂直角度，通过BIM二次开发形成的矢量信息转换为模型中对应视点的矢量信息。
（4）根据对BIM模型进行分析，根据计划进度将模型与进度进行配对，通过相机拍摄照片的时间点，与BIM模型进度点相对应，达到真实拍摄的图片与相对应进度时间点的影像进行配对；
（5）通过BIM模型和进度计划，在模型中显示拍摄影像所示时间应该完成的工作量的影像，同时通过GNSS定位、电子指南针和陀螺仪定朝向拍摄出的影像，两者进行对比，可进一步分析施工人员的工作效率与施工质量。
当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的工作流程图；
图2为本发明的实施例2的详细工作流程图。
具体实施方式
现详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
实施例1，
如图1、2所示，一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，具体步骤如下：
（1）在相机中加装含北斗GNSS在内的高精度定位芯片和电子指南针、陀螺仪；
（2）在拍摄影像时，将影像的位置信息、朝向矢量信息、时间信息和影像进行绑定；
（3）相机对应的视点在同形象进度施工BIM模型中实时映射自己的实际位置和朝向；
（4）将同位置同形象进度实际影像与虚拟三维模型中视点影像相对应，实现基于模型的现场质量校核和进度管控。
基于该实施例，本实施例能够通过GNSS定位、电子指南针和陀螺仪定朝向拍摄出的图像，与施工BIM模型进行实时映射，两者进行对比，可分析施工人员的工作效率。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（2）中，用加装含北斗GNSS在内的高精度定位芯片和电子指南针、陀螺仪的相机进行拍摄，拍摄后，将影像、影像位置信息、朝向信息、时间信息通过无线信号反馈主计算机。本实施例中，根据相机内的电子指南针和陀螺仪分别给出的相机朝向矢量与大地经纬线的水平角度、与大地的垂直角度。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（3）中，根据施工现场实际布设，建立施工级别BIM模型，对BIM模型进行分析，根据计划进度将模型与进度进行配对，并在现场和模型中设定相对位置的参考点。本实施例中，便于将实际施工影像与BIM影像相对应，从而能够实现现场与虚拟环境的影像对比。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（3）中，采用GNSS定位时，根据应用需求，在BIM模型中准确定位参照点的位置，根据GNSS在内的高精度定位芯片给的相对坐标和电子指南针、陀螺仪给出的朝向信息，通过平台计算，实时映射至BIM中，实现BIM模型内视点的实时显示。本实施例中，根据相机内的电子指南针和陀螺仪分别给出的相机朝向矢量与大地经纬线的水平角度、与大地的垂直角度，通过BIM二次开发形成的矢量信息转换为模型中对应视点的矢量信息。根据含北斗GNSS在内的高精度定位芯片给的绝对坐标，相机对应的视点在施工BIM模型中实时映射，通过BIM二次开发形成的坐标转换程序转换为模型中的相对坐标，实现现实与虚拟的位置重合。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（4）中，通过坐标换算，将拍摄影像的绝对定位数据转换成BIM中相对数据，并在BIM模型以视点显示；随着影像数据更新及增加，BIM模型中视点的位置相应发生变化及增加。本实施例中，根据给出的BIM模型中视点的相对坐标和视点朝向矢量信息，通过BIM二次开发，自动生成相对应视点的截图或渲染影像。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（4）中，通过时间计算，将BIM模型中的构件与时间进行配对，真实拍摄的影像与相对应进度时间点的影像进行配对。本实施例中，
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，根据进度计划，将模型的构件与时间进行配对，根据拍摄影像的时间，将其配对至相同形象进度的BIM模型，并在BIM模型中显示同位置同形象进度的影像。本实施例中，通过叠加对照同位置的真实影像和BIM模型虚拟影像，分析现场施工质量与施工进度。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（4）中，管理人员通过同位置实际与虚拟的影像的对比情况，对施工人员进行质量和进度的管理。本实施例中，通过BIM模型和进度计划，在模型中显示拍摄影像所示时间应该完成的工作量的影像，同时通过GNSS定位、电子指南针和陀螺仪定朝向拍摄出的影像，两者进行对比，可进一步分析施工人员的工作效率。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，根据实际施工真实影像与虚拟三维模型影像相对应，可实时同步显示现场与模型的质量问题及进度偏差。本实施中，通过与实际施工进度、质量对比，分析相应工人的工作效率和工作效果，评价工人效率和效能。
实施例2，
我国沿岸某城市国际会展中心项目。总建筑面积约10万平方米。在该项目中，首先建立起该项目的施工BIM模型，包括土建、机电、钢结构以及场地布置BIM模型。土建和机电专业以及场地布置使用Revit软件建立模型，钢结构专业使用Tekla软件建立模型，幕墙专业使用犀牛软件建立模型，最后使用Revit软件将四个专业以及场地布置的模型拼装至一个模型中，从而完成整体模型的建立。并在模型建立的同时将GNSS的参考点位置在模型中体现出来。
在模型建立完成后，根据现场实际情况，将模型构件与进度计划进行匹配，对工程进行进度分析，制定每天施工进度计划，对于每一个区域的每天的模型工作量进行进度安排。通过计算工作量和施工定额人工的工作效率。
施工人员进入施工现场时携带微型含北斗GNSS高精度定位芯片、电子指南针、陀螺仪的相机，在拍摄影像时，将影像的位置信息、朝向矢量信息、时间信息和影像进行绑定，相机对应的视点在同形象进度施工BIM模型中实时映射自己的实际位置和朝向，将同位置同形象进度实际影像与虚拟三维模型中视点影像相对应，实现基于模型的现场质量校核和进度管控。
通过上述实施例可知，本发明提供的一种北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，至少实现了如下的有益效果：
（1）通过携带含北斗GNSS在内的高精度定位芯片，相机在施工BIM模型中实时映射对应视点的实际位置，将实际施工影像与虚拟三维模型影像相对应，能够实现现场与虚拟环境的影像对比。
（2）采用GNSS模式时，根据大地坐标系和BIM模型的坐标系，将相机的实际坐标转换为相对坐标，可以实现同位置视点在BIM中的实时显示，能够满足施工管理对影像定位的精度和时效要求；
（3）根据相机内的电子指南针和陀螺仪分别给出的相机朝向矢量与大地经纬线的水平角度、与大地的垂直角度，通过BIM二次开发形成的矢量信息转换为模型中对应视点的矢量信息。
（4）根据对BIM模型进行分析，根据计划进度将模型与进度进行配对，通过相机拍摄照片的时间点，与BIM模型进度点相对应，达到真实拍摄的图片与相对应进度时间点的影像进行配对；
（5）通过BIM模型和进度计划，在模型中显示拍摄影像所示时间应该完成的工作量的影像，同时通过GNSS定位、电子指南针和陀螺仪定朝向拍摄出的影像，两者进行对比，可进一步分析施工人员的工作效率与施工质量。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。本发明摄影设备不限于相机，可采用手机、平板电脑等可外加设或内装定位芯片的移动摄影设备。
Claims (9)
1.一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）在相机中加装含北斗GNSS在内的高精度定位芯片和电子指南针、陀螺仪；
（2）在拍摄影像时，将影像的位置信息、朝向矢量信息、时间信息和影像进行绑定；
（3）相机对应的视点在同形象进度施工BIM模型中实时映射自己的实际位置和朝向；
（4）将同位置同形象进度实际影像与虚拟三维模型中视点影像相对应，实现基于模型的现场质量校核和进度管控。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，用加装含北斗GNSS在内的高精度定位芯片和电子指南针、陀螺仪的相机进行拍摄，拍摄后，将影像、影像位置信息、朝向信息、时间信息通过无线信号反馈主计算机。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
所述步骤（3）中，根据施工现场实际布设，建立施工级别BIM模型，对BIM模型进行分析，根据计划进度将模型与进度进行配对，并在现场和模型中设定相对位置的参考点。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
所述步骤（3）中，采用GNSS定位时，根据应用需求，在BIM模型中准确定位参照点的位置，根据GNSS在内的高精度定位芯片给的相对坐标和电子指南针、陀螺仪给出的朝向信息，通过平台计算，实时映射至BIM中，实现BIM模型内视点的实时显示。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
所述步骤（4）中，通过坐标换算，将拍摄影像的绝对定位数据转换成BIM中相对数据，并在BIM模型以视点显示；随着影像数据更新及增加，BIM模型中视点的位置相应发生变化及增加。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
所述步骤（4）中，通过时间计算，将BIM模型中的构件与时间进行配对，真实拍摄的影像与相对应进度时间点的影像进行配对。
7.根据权利要求6所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
根据进度计划，将模型的构件与时间进行配对，根据拍摄影像的时间，将其配对至相同形象进度的BIM模型，并在BIM模型中显示同位置同形象进度的影像。
8.根据权利要求1所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
所述步骤（4）中，管理人员通过同位置实际与虚拟的影像的对比情况，对施工人员进行质量和进度的管理。
9.根据权利要求8所述的一种基于北斗GNSS和BIM的现场和模型影像自动同步方法，其特征在于，
根据实际施工真实影像与虚拟三维模型影像相对应，可实时同步显示现场与模型的质量问题及进度偏差。
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