CN114283255A - 一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下工程风险巡查技术领域，具体是涉及一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，包括以下步骤：(1)创建带有工况信息的深基坑BIM基础模型；(2)BIM基础模型部署与后台服务器搭建；(3)现场巡查与全景影像数据上传；(4)全景影像与BIM模型坐标体系自动转换；(5)通过系统软件，利用步骤(3)建立的匹配关系，通过模型工况信息及拍摄点位查询对应全景影像数据，提供支持工况变化的BIM与全景影像分析功能。本发明通过全景影像数据采集与BIM模型联动应用，解决了风险管理评判依据采集对于巡查者照片拍摄的角度与文字描述，增加图片承载信息量，让工程工况推演及风险发展趋势分析更加便捷、直观。
Description
技术领域
本发明涉及地下工程风险巡查技术领域，具体是涉及一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法。
背景技术
随着城市建设的快速发展，地下空间开发进程日益加快。地下工程作为超高层建筑建设、轨道交通建设、城市地下道路开挖等均涉及的主要结构，是城市地下空间开发的基础与关键所在，其面临着极其复杂的水土环境及周边环境，工程风险系数高、施工难度大。为了降低工程风险，提升工程安全水平，工程各参建方一般会采用风险巡查方式定期评估地下工程所处安全状态，该项工作对于指导施工具有十分重要的意义。
通过调研发现，现阶段人工巡查技术一般通过定期组织方式进行，并通过纸质文字记录、照片拍摄等方式反映现场情况。然而，传统巡查模式存在一定弊端：(1)巡查所拍摄照片承载信息量较少，且不能准确直观反映拍摄位置，不便于快速了解风险情况及定位风险发生位置；(2)风险描述及影像采集方式较依赖巡查人员的经验与操作能力；(3)风险信息、发生位置信息、施工工况时间等信息未有效应用于综合分析，其关联因素对工程建设影响极大。因此，提升风险巡查信息采集、信息表达及后期分析能力是本技术领域的一个重要发展方向。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，本发明通过采用全景影像手段，在提升信息承载量的同时降低拍摄者工程经验的依赖，并利用BIM技术二次开发，形成与工况时间信息及工程信息模型联动的多维因素分析方法，提升风险巡查精细化管理水平。
本发明的技术方案如下：
一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，包括以下步骤：
(1)创建带有工况信息的深基坑BIM基础模型；
(2)BIM基础模型部署与后台服务器搭建；
(3)现场巡查与全景影像数据上传；
(4)全景影像与BIM模型坐标体系自动转换；
(5)通过系统软件，利用步骤(3)建立的匹配关系，通过模型工况信息及拍摄点位查询对应全景影像数据，提供支持工况变化的BIM与全景影像分析功能。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述步骤(1)创建带有工况信息的深基坑BIM基础模型，具体包括以下步骤：
利用Revit建立含唯一标识码的基坑工程模型，在“阶段化”功能中配置计划工况信息，为每个工程构件指定一条对应施工工况；编制巡查路径及拍摄点位计划，根据方案在模型中添加放置拍摄位置模型。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述步骤(2)BIM基础模型部署与后台服务器搭建，具体还包括以下步骤：
将步骤(1)的模型成果导入BIM可视化引擎软件。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，将步骤(1)的模型成果导入BIM可视化引擎软件时，引擎中提取已记录拍摄点对应三维空间参数position参数，其为笛卡尔坐标系下的x、y、z坐标值。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述步骤(3)现场巡查与全景影像数据上传，具体还包括以下步骤：
巡查过程中采用全景影像相机设备快速扫描拍摄现场720度全景照片，工程现场利用gps定位各拍摄点位；通过移动模块逐一采集全景照片并上传系统指定服务器，通过阶段信息id与照片地址的唯一匹配关系，建立工况时序映射关系。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述全景影像相机设备为具备影像拍摄及文件导出功能的全景相机。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述移动模块为Pano-on平台。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述(4)全景影像与BIM模型坐标体系自动转换，具体还包括以下步骤：
利用全景影像椭球坐标与笛卡尔坐标转换算法进行换算，并保存初始视角的角度信息；通过BIM可视化引擎渲染的模型中，以步骤(1)中拍摄位置模型的包围盒中心为基点，获取引擎镜头camera参数，将可视化引擎三维空间中的笛卡尔坐标分量并转化为全景影像椭球坐标旋转分量，并将该分量通过全景影像引擎接口控制全景影像的角度，从而实现利用BIM同步动态控制全景影像旋转。
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述利用全景影像椭球坐标与笛卡尔坐标的转换算法进行换算，其换算公式如下式所示
进一步的，上述一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，所述步骤(5)还包括以下步骤：
通过模型工况信息及拍摄点位查询对应全景影像数据，按照系统记录的工况id，提供选定工况下与其工况id关联的全景影像数据，调用BIM引擎zoom指令快速定位到旋转中心位置，提供支持工况变化的BIM与全景影像分析功能，从而实现不同工况下的全景信息快速查询，并通过三维模型与全景影像虚实结合的联动控制方式，快速了解分析工况差异及推演情况。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)解决了风险管理评判工作对于巡查者信息采集质量(照片拍摄的角度与文字描述等)的依赖，
(2)增加图片承载信息量，降低巡查拍摄的难度与拍摄时间，
(3)相较于普通全景影像查看，本发明利用BIM模型携带工况信息增强现场全景影像的时间特点，让工程工况推演及风险发展趋势分析更加便捷、直观。
进一步的，本发明采用了“工况信息为主线、全景影像为依据、信息模型为载体”的技术思路对地下工程巡查技术的提升。地下工程不同于广泛的地面及地下工程，受水土环境因素制约及隐蔽区域岩土变异性普遍，地下工程不同阶段的结构状态和安全风险等级都瞬息万变，工况的持续变化及时间因素在工程风险管控中最关注的。
然而，目前同类单一应用BIM的技术发明或以BIM结合监测等手段的风险管控技术均对当下的安全状态进行评估，一方面模型未携带反应工况时序的时间维度信息，另一方面在后期基于模型的建设历程回溯应用过程中，无法仅仅通过监测数据或者二维照片的方式还原出特定时间、指定工况下的施工原状情况。本发明利用了BIM模型携带了工况时序信息，以巡查过程中易于操作的全景影像为施工原状数据记录方式，通过巡查路径的实施和采集，最终能形成覆盖地下工程的三维影像数据，作为反映工况的依据，通过步骤3的方式实现了“全景影像-工况时序-信息模型”三个维度的互相映射关系，并通过步骤4实现了信息模型(涵盖设计信息，反应理想状况下该工况模型的建设情况，并可提供精确地理位置信息)与全景影像(实际情况，可反映地下工程病害及进度情况)在同一系统环境下的三维交互式控制，提升了信息模型承载了与工况时序一一对应的实际施工全景信息，同时也为工程巡查提供了一种新的信息采集手段和一种直观、细致的工程工况推演及风险发展趋势分析方式。
附图说明
图1为本发明技术流程图；
图2为实施例中基坑Revit中自带的Uique ID字段信息截图；
图3为实施例中Revit“阶段化”工况数据录入截图；
图4为实施例中BIMV引擎模型部署及拍摄点三维空间参数提取截图；
图5为实施例中不同工况下的全景信息快速查询截图；
图6为实施例三维模型与全景影像虚实结合的联动控制方式截图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
参考如图1所示的本发明技术流程图。
(1)根据设计/施工方案，在Revit软件中建立含唯一标识码(在Revit中自带的Uique ID字段信息)的基坑工程模型，如图2；
(2)在Revit软件“阶段化”功能中，根据施工方案及进度计划，为模型中的各构件配置计划工况信息，为每个工程构件指定一条对应计划工况，作为后续全景影像数据的时间信息关联依据，如图3；
(3)根据该深基坑工程特点制定风险巡查专业方案，确定巡查路径及拍摄点位计划，并根据方案在模型中添加放置拍摄地点族构件，作为后续全景影像数据的空间信息关联依据；
(4)采用轻量化三维渲染引擎，将步骤1～3的模型成果导入BIM引擎平台软件，在三维引擎中提取已记录拍摄点对三维空间参数position参数(为笛卡尔坐标系下的x、y、z坐标值)，如图4；
(5)工程现场利用gps定位各拍摄点位，并放置固定拍摄底座，便于后续定期巡查任务中快速找到拍摄位置，采用MADV全景相机在指定位置拍摄全景影像。
(6)搭建系统后台及全景影像数据库，采用Pano-on平台从全景相机中提取采集的全景照片并逐一上传服务器，记录上传全景影像文件位置的url地址，为每张影像配置微信和时序信息，具体操作：创建数据库表单，将全景影像id作为为主键，关联工况id、拍摄位置guid及全景影像上传位置url，通过阶段信息id与照片地址的唯一匹配关系，建立工况时序映射关系；
(7)系统后台搭建BIM模型与全景影像的联动控制算法，利用BIM引擎平台展示接口调取步骤4渲染的模型，并利用iframe架构调用全景影像视窗接口，接入全景影像url；利用全景影像椭球坐标与笛卡尔坐标转换算法进行换算，
换算公式如下式：
并保存初始视角的角度信息；通过BIMV屏幕鼠标操作，拍摄位置模型的包围盒中心为基点，获取引擎相机的camera参数，将可视化引擎三维空间中的笛卡尔坐标分量并转化为全景影像椭球坐标旋转分量，并将该分量通过Pano-on全景影像引擎接口控制全景影像的角度，从而实现利用BIM同步动态控制全景影像旋转；
(9)利用步骤6建立的匹配关系，通过模型工况信息及拍摄点位查询对应全景影像数据，按照系统记录的工况id，提供选定工况下与其工况id关联的全景影像数据，调用BIM引擎zoom指令快速定位到旋转中心位置，提供支持工况变化的BIM与全景影像分析功能，从而实现不同工况下的全景信息快速查询(如图5)，并通过三维模型与全景影像虚实结合的联动控制方式(如图6)，快速了解分析工况差异及推演情况。
由以上实施例可知，本发明通过全景影像数据采集与BIM模型联动应用，解决了风险管理评判依据采集对于巡查者照片拍摄的角度与文字描述，增加图片承载信息量，降低巡查拍摄的难度与拍摄时间，并利用模型携带工况信息增强现场全景影像的时间特点，让工程工况推演及风险发展趋势分析更加便捷、直观。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明的保护范围，即大凡依本发明权利要求书及发明内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明专利申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)创建带有工况信息的深基坑BIM基础模型；
(2)BIM基础模型部署与后台服务器搭建；
(3)现场巡查与全景影像数据上传；
(4)全景影像与BIM模型坐标体系自动转换；
(5)通过系统软件，利用步骤(3)建立的匹配关系，通过模型工况信息及拍摄点位查询对应全景影像数据，提供支持工况变化的BIM与全景影像分析功能。
2.根据权利要求1所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述步骤(1)创建带有工况信息的深基坑BIM基础模型，具体包括以下步骤：
利用Revit建立含唯一标识码的基坑工程模型，在“阶段化”功能中配置计划工况信息，为每个工程构件指定一条对应施工工况；编制巡查路径及拍摄点位计划，根据方案在模型中添加放置拍摄位置模型。
3.根据权利要求1所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述步骤(2)BIM基础模型部署与后台服务器搭建，具体还包括以下步骤：
将步骤(1)的模型成果导入BIM可视化引擎软件。
4.根据权利要求3所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，将步骤(1)的模型成果导入BIM可视化引擎软件时，引擎中提取已记录拍摄点对应三维空间参数position参数，其为笛卡尔坐标系下的x、y、z坐标值。
5.根据权利要求1所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述步骤(3)现场巡查与全景影像数据上传，具体还包括以下步骤：
巡查过程中采用全景影像相机设备快速扫描拍摄现场720度全景照片，工程现场利用gps定位各拍摄点位；通过移动模块逐一采集全景照片并上传系统指定服务器，通过阶段信息id与照片地址的唯一匹配关系，建立工况时序映射关系。
6.根据权利要求5所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述全景影像相机设备为具备影像拍摄及文件导出功能的全景相机。
7.根据权利要求5所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述移动模块为Pano-on平台。
8.根据权利要求1所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述(4)全景影像与BIM模型坐标体系自动转换，具体还包括以下步骤：
利用全景影像椭球坐标与笛卡尔坐标转换算法进行换算，并保存初始视角的角度信息；通过BIM可视化引擎渲染的模型中，以步骤(1)中拍摄位置模型的包围盒中心为基点，获取引擎镜头camera参数，将可视化引擎三维空间中的笛卡尔坐标分量并转化为全景影像椭球坐标旋转分量，并将该分量通过全景影像引擎接口控制全景影像的角度，从而实现利用BIM同步动态控制全景影像旋转。
9.根据权利要求8所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述利用全景影像椭球坐标与笛卡尔坐标的转换算法进行换算，其换算公式如下式所示
10.根据权利要求1所述的一种与工况时序匹配的地下工程巡查全景影像处理方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括以下步骤：
通过模型工况信息及拍摄点位查询对应全景影像数据，按照系统记录的工况id，提供选定工况下与其工况id关联的全景影像数据，调用BIM引擎zoom指令快速定位到旋转中心位置，提供支持工况变化的BIM与全景影像分析功能，从而实现不同工况下的全景信息快速查询，并通过三维模型与全景影像虚实结合的联动控制方式，快速了解分析工况差异及推演情况。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115314637A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-08 | 福建汇川物联网技术科技股份有限公司 | 一种施工现场全景影像的处理系统、处理方法和电子设备 |
| CN115618478A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-01-17 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种城轨工程中bim模型导入渲染引擎的智能化方法和系统 |
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