CN111305077A - 一种基于混合现实（mr）技术的桥梁工程建设施工方法 - Google Patents

Abstract

一种基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，涉及一种基于混合现实技术的建筑施工方法，通过将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型相嵌套，形成三维模型嵌套，开发独立的云平台运用相对应的算法及程序控制，独立云平台运用相对应的算法及程序对上传来的RTK实时动态数据及实时影像进行分析，并在分析后将对应的数据传输给MR终端呈现硬件，使MR终端呈现硬件呈现出符合人眼自然观察角度和幅度的虚拟桥梁三维模型，实现了观察者能在实际的施工现场，既看到实际的地形地貌、已经部分或全部建设完成的桥梁建筑物的结构体，又能看到虚拟桥梁三维模型的目的。

Description

一种基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法

技术领域

本发明涉及一种基于混合现实技术的建筑施工方法，尤其是涉及一种基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法。

背景技术

近年来，国内的桥梁设计施工水平不断提升，尤其在跨海特大桥、复杂地质段等桥梁施工中出现的大跨度、高墩身等高难度施工方面，已经领跑全世界。在自豪的同时，我们也必须清醒的认识到，近期成果的取得，第一助动力是工装和机械设备的进步，是“工业2.0”带动了“桥梁施工2.0”。而桥梁设计施工中传统的工艺工法、技术管理手段虽然时有小革新、小创造，但一直还处于“打补丁”、“提效率”的阶段，尤其在信息化、数字化方面，虽然试点较多，但没有质的进步。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开一种基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，通过将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型相嵌套，开发独立的云平台运用相对应的算法及程序控制，使MR终端呈现硬件呈现出符合人眼自然观察角度和幅度的虚拟桥梁三维模型，实现了观察者能在实际的施工现场，既看到实际的地形地貌、已经部分或全部建设完成的桥梁建筑物的结构体，又能看到虚拟桥梁三维模型的目的。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，包括以下步骤：

步骤1、应用航测技术，实现实景三维模型，采集施工现场建设前的地形地貌、地理坐标、结构物信息；应用BIM 技术，根据桥梁的设计图纸，建立虚拟桥梁三维模型；

步骤2、将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型进行嵌套，形成三维模型嵌套；

步骤3、将三维模型嵌套以虚拟桥梁三维模型展现、实景三维模型隐藏的方式体现出来，形成三维蓝幕；

步骤4、将三维蓝幕运用相对应的算法及程序上传至独立云平台；

步骤5、佩戴带有卫星定位设备的MR终端呈现硬件进入桥梁建设现场，并利用5G高速信息传送技术连接独立云平台，将RTK实时动态数据及实时影像反馈给独立云平台；

步骤6、独立云平台运用相对应的算法及程序对上传来的RTK实时动态数据及实时影像进行分析，并在分析后将对应的数据传输给MR终端呈现硬件；

步骤7、MR终端呈现硬件运用数据共享应用程序将符合人眼自然观察角度和幅度的虚拟桥梁三维模型数据三维呈现给观察者的人眼。

进一步，所述步骤1具体为：通过无人机的观察及拍摄实现航测技术，建立关联至通用大地坐标系的满足工程建设施工测量级别的实景三维模型，建模精度达到水平坐标误差30mm，高程误差100mm以内；应用BIM技术根据桥梁结构物的设计图纸实现虚拟桥梁三维模型，显示设计桥梁结构物的外观渲染图、外部尺寸、内部构造，及施工管理的施工时间、原材料型号、构件的出场合格证信息、钢筋布置间距。

进一步，所述步骤2具体为：实景三维模型，包含真实景象、原地理坐标、两个及以上建筑物之间的距离和比例、两块及以上典型的色素之间的距离和比例的海量三维数据集成，虚拟桥梁三维模型是独立的三维体系，将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型进行三维模型嵌套，将二者三维模型进行融合。

进一步，所述步骤3具体为：在实际应用中，虚拟桥梁三维模型是展现的主体，而实景三维模型的主要作用是参照比对，三维模型嵌套以虚拟桥梁三维模型三维展现、实景三维模型设置成蓝幕隐藏状态是不与观察时的实际景物重叠而造成视觉干扰。

进一步，所述步骤4具体为：设计编制对应的算法程序，依托现有的5G信息高速交互技术，并基于对应的算法程序建立独立云平台，独立云平台是整个系统在使用阶段的运算、储存和交互中心。

进一步，所述步骤5具体为：当MR终端呈现硬件通过自带的摄像头收集实时影像，通过MR终端呈现硬件内置的坐标定位装置收集RTK实时动态数据，并将以上数据反馈给独立云平台。

进一步，所述步骤6具体为：独立云平台中的对应的算法程序将上传来的RTK实时动态数据及实时影像数据进行分析计算，比照三维蓝幕中的实景三维模型设置成蓝幕隐藏状态的参照系，即可定位出MR终端呈现硬件所处的实际位置、自然观察角度、幅度和距离；独立云平台利用对应的算法程序调取已储存的对应数据，将该位置、角度、幅度能获取的数据反馈给MR终端呈现硬件。

进一步，所述步骤7具体为：位置、角度、幅度能获取的数据传输给MR终端呈现硬件之后，在MR终端呈现硬件的镜片上呈现出与人眼直接观察施工现场的实景和即时、动态、完整比例的虚拟桥梁三维模型相叠加，使观察者能在实际的施工现场，既看到实际的地形地貌、已经施工的桥梁建筑物的结构体，又能看到虚拟桥梁三维模型。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

一种基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法可应用于桥梁工程建设施工领域，可实时在桥梁施工现场的对应位置获取三维的设计细节，使得桥梁施工过程中，标的物可见、可比照、可查询、可记录；本发明具有直观可见，描述详实，对比清晰，指导性强大，过程控制方便详实等优点，可颠覆性的替代现有传统施工方法，极大的提升施工质量和施工管理水平，且能够快速复制，以适用其他工程案例，具有很强的推广价值，市场前景广阔。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进；

结合附图1所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，包括以下步骤：

步骤1、应用航测技术，实现实景三维模型，采集施工现场建设前的地形地貌、地理坐标、结构物信息；应用BIM 技术，根据桥梁的设计图纸，建立虚拟桥梁三维模型，所述步骤1具体为：通过无人机的观察及拍摄实现航测技术，建立关联至通用大地坐标系的满足工程建设施工测量级别的实景三维模型，建模精度达到水平坐标误差30mm，高程误差100mm以内；应用BIM技术根据桥梁结构物的设计图纸实现虚拟桥梁三维模型，显示设计桥梁结构物的外观渲染图、外部尺寸、内部构造，及施工管理的施工时间、原材料型号、构件的出场合格证信息、钢筋布置间距。

步骤2、将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型进行嵌套，形成三维模型嵌套，所述步骤2具体为：实景三维模型，包含真实景象、原地理坐标、两个及以上建筑物之间的距离和比例、两块及以上典型的色素之间的距离和比例的海量三维数据集成，虚拟桥梁三维模型是独立的三维体系，将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型进行三维模型嵌套，将二者三维模型进行融合。

步骤3、将三维模型嵌套以虚拟桥梁三维模型展现、实景三维模型隐藏的方式体现出来，形成三维蓝幕，所述步骤3具体为：在实际应用中，虚拟桥梁三维模型是展现的主体，而实景三维模型的主要作用是参照比对，三维模型嵌套以虚拟桥梁三维模型三维展现、实景三维模型设置成蓝幕隐藏状态是不与观察时的实际景物重叠而造成视觉干扰。

步骤4、将三维蓝幕运用相对应的算法及程序上传至独立云平台，所述步骤4具体为：设计编制对应的算法程序，依托现有的5G信息高速交互技术，并基于对应的算法程序建立独立云平台，独立云平台是整个系统在使用阶段的运算、储存和交互中心。

步骤5、佩戴带有卫星定位设备的MR终端呈现硬件进入桥梁建设现场，并利用5G高速信息传送技术连接独立云平台，将RTK实时动态数据及实时影像反馈给独立云平台，所述步骤5具体为：当MR终端呈现硬件通过自带的摄像头收集实时影像，通过MR终端呈现硬件内置的坐标定位装置收集RTK实时动态数据，并将以上数据反馈给独立云平台。

步骤6、独立云平台运用相对应的算法及程序对上传来的RTK实时动态数据及实时影像进行分析，并在分析后将对应的数据传输给MR终端呈现硬件，所述步骤6具体为：独立云平台中的对应的算法程序将上传来的RTK实时动态数据及实时影像数据进行分析计算，比照三维蓝幕中的实景三维模型设置成蓝幕隐藏状态的参照系，即可定位出MR终端呈现硬件所处的实际位置、自然观察角度、幅度和距离；独立云平台利用对应的算法程序调取已储存的对应数据，将该位置、角度、幅度能获取的数据反馈给MR终端呈现硬件。

步骤7、MR终端呈现硬件运用数据共享应用程序将符合人眼自然观察角度和幅度的虚拟桥梁三维模型数据三维呈现给观察者的人眼，所述步骤7具体为：位置、角度、幅度能获取的数据传输给MR终端呈现硬件之后，在MR终端呈现硬件的镜片上呈现出与人眼直接观察施工现场的实景和即时、动态、完整比例的虚拟桥梁三维模型相叠加，使观察者能在实际的施工现场，既看到实际的地形地貌、已经施工的桥梁建筑物的结构体，又能看到虚拟桥梁三维模型。

本发明通过将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型相嵌套，开发独立的云平台运用相对应的算法及程序控制，使MR终端呈现硬件呈现出符合人眼自然观察角度和幅度的虚拟桥梁三维模型，实现了观察者能在实际的施工现场，既看到实际的地形地貌、已经部分或全部建设完成的桥梁建筑物的结构体，又能看到虚拟桥梁三维模型的目的。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims (8)

1.一种基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1、应用航测技术，实现实景三维模型，采集施工现场建设前的地形地貌、地理坐标、结构物信息；应用BIM 技术，根据桥梁的设计图纸，建立虚拟桥梁三维模型；

步骤2、将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型进行嵌套，形成三维模型嵌套；

步骤3、将三维模型嵌套以虚拟桥梁三维模型展现、实景三维模型隐藏的方式体现出来，形成三维蓝幕；

步骤4、将三维蓝幕运用相对应的算法及程序上传至独立云平台；

步骤5、佩戴带有卫星定位设备的MR终端呈现硬件进入桥梁建设现场，并利用5G高速信息传送技术连接独立云平台，将RTK实时动态数据及实时影像反馈给独立云平台；

步骤6、独立云平台运用相对应的算法及程序对上传来的RTK实时动态数据及实时影像进行分析，并在分析后将对应的数据传输给MR终端呈现硬件；

步骤7、MR终端呈现硬件运用数据共享应用程序将符合人眼自然观察角度和幅度的虚拟桥梁三维模型数据三维呈现给观察者的人眼。

2.根据权利要求1所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：所述步骤1具体为：通过无人机的观察及拍摄实现航测技术，建立关联至通用大地坐标系的满足工程建设施工测量级别的实景三维模型，建模精度达到水平坐标误差30mm，高程误差100mm以内；应用BIM技术根据桥梁结构物的设计图纸实现虚拟桥梁三维模型，显示设计桥梁结构物的外观渲染图、外部尺寸、内部构造，及施工管理的施工时间、原材料型号、构件的出场合格证信息、钢筋布置间距。

3.根据权利要求1所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：所述步骤2具体为：实景三维模型，包含真实景象、原地理坐标、两个及以上建筑物之间的距离和比例、两块及以上典型的色素之间的距离和比例的海量三维数据集成，虚拟桥梁三维模型是独立的三维体系，将虚拟桥梁三维模型和实景三维模型进行三维模型嵌套，将二者三维模型进行融合。

4.根据权利要求1所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：所述步骤3具体为：在实际应用中，虚拟桥梁三维模型是展现的主体，而实景三维模型的主要作用是参照比对，三维模型嵌套以虚拟桥梁三维模型三维展现、实景三维模型设置成蓝幕隐藏状态是不与观察时的实际景物重叠而造成视觉干扰。

5.根据权利要求1所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：所述步骤4具体为：设计编制对应的算法程序，依托现有的5G信息高速交互技术，并基于对应的算法程序建立独立云平台，独立云平台是整个系统在使用阶段的运算、储存和交互中心。

6.根据权利要求1所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：所述步骤5具体为：当MR终端呈现硬件通过自带的摄像头收集实时影像，通过MR终端呈现硬件内置的坐标定位装置收集RTK实时动态数据，并将以上数据反馈给独立云平台。

7.根据权利要求1所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：所述步骤6具体为：独立云平台中的对应的算法程序将上传来的RTK实时动态数据及实时影像数据进行分析计算，比照三维蓝幕中的实景三维模型设置成蓝幕隐藏状态的参照系，即可定位出MR终端呈现硬件所处的实际位置、自然观察角度、幅度和距离；独立云平台利用对应的算法程序调取已储存的对应数据，将该位置、角度、幅度能获取的数据反馈给MR终端呈现硬件。

8.根据权利要求7所述的基于混合现实（MR）技术的桥梁工程建设施工方法，其特征是：所述步骤7具体为：位置、角度、幅度能获取的数据传输给MR终端呈现硬件之后，在MR终端呈现硬件的镜片上呈现出与人眼直接观察施工现场的实景和即时、动态、完整比例的虚拟桥梁三维模型相叠加，使观察者能在实际的施工现场，既看到实际的地形地貌、已经施工的桥梁建筑物的结构体，又能看到虚拟桥梁三维模型。

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