CN115359214A - 一种轨道交通工程用虚实结合施工方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种轨道交通工程用虚实结合施工方法，包括：施工方使用施工方移动端拍摄施工照片，根据施工照片加载对应模型，匹配施工照片和对应模型并根据匹配结果修改模型；设计方扫描二维码图册加载设计数据，调取对应模型，匹配设计数据和对应模型并变更设计；监理方扫描施工现场二维码，调取对应模型并确定对应模型的整改方案；施工方查看变更设计和整改方案，对应变更设计和整改方案调整工程施工。本公开以虚拟与现实结合为中心，基于后台云服务器加载对应模型，根据对应模型在移动端上进行相应操作，协助完成施工，具有操作便捷的优点。

Description

一种轨道交通工程用虚实结合施工方法

技术领域

本公开涉及轨道施工领域，尤其涉及一种轨道交通工程用虚实结合施工方法。

背景技术

随着我国城市建设的发展，我国城市轨道建设的速度也进一步加快，其中多数发达城市已经建立起比较完整的轨道交通系统。对于轨道交通工程，造价昂贵，空间相对狭小，准确性要求高，如何提高轨道交通的工程施工精细化程度，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种轨道交通工程用虚实结合施工方法，以虚拟与现实结合为中心，基于后台云服务器加载对应模型，根据对应模型在移动端上进行相应操作，协助完成施工，具有操作便捷的优点。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种轨道交通工程用虚实结合施工方法，包括：

施工方先使用施工方移动端拍摄施工照片，再根据施工照片在轨道交通施工可视化程序中加载对应模型，然后匹配施工照片和对应模型，最后在轨道交通施工可视化程序中根据匹配结果修改模型；

设计方先使用设计方移动端扫描二维码图册加载设计数据，再调取施工方制作的对应模型，然后匹配设计数据和对应模型，最后在轨道交通施工可视化程序中变更设计；

监理方先使用监理方移动端扫描施工现场二维码，再调取施工方制作的对应模型，然后确定对应模型的整改方案；

施工方从轨道交通施工可视化程序中查看变更设计和整改方案，对应变更设计和整改方案调整工程施工。

在一种可能的实现方式中，所述根据施工照片在轨道交通施工可视化程序中加载对应模型，包括：

制作生成轨道交通工程的基本信息，并存储至后台云服务器中；

制作与施工照片对应的三维模型，并存储至后台云服务器中；

制作与施工照片对应的施工模拟动画，并存储至后台云服务器中；

轨道交通施工可视化程序调取后台云服务器中存储的三维模型和施工模拟动画。

在一种可能的实现方式中，所述在轨道交通施工可视化程序中根据匹配结果修改模型，包括：

根据施工进度数据在施工方移动端构建当前三维模型以及对当前三维模型边缘进行曲线拟合；

将拟合后的三维模型曲线按照施工模拟动画的运行路线进行动态调整模型边缘，将调整数据上传至后台云服务器中；

根据调整数据修改对应模型。

在一种可能的实现方式中，所述使用设计方移动端扫描二维码图册加载设计数据，包括：

上传轨道交通工程的设计数据至后台云服务器中；

制作印刷与设计数据对应的二维码图册，同时制作与二维码图册对应的三维模型并存储至后台云服务器中；

根据设计数据预制施工模拟动画并存储至后台云服务器中；

采用设计方移动端扫描二维码图册并加载二维码图册对应的三维模型和施工模拟动画。

在一种可能的实现方式中，所述调取施工方制作的对应模型，包括：

使用设计方移动端的轨道交通施工可视化程序通过图像采集设备扫描图集中的图片或者二维码，加载对应工程模型，在设计方移动端进行相应操作，协助施工完成。

在一种可能的实现方式中，所述确定对应模型的整改方案，包括：

校正调取施工方制作的对应模型，确保对应模型正确显示在轨道交通施工可视化程序的原点附近，调取对应模型区域中的模型资源包拖拽到对应模型元素列表；

对应模型对齐到轨道交通施工可视化程序中的世界坐标系原点(x,z,y:0,0,0)，以确定原始视点；

点击监理方移动端的轨道交通施工可视化程序通用菜单栏，创建参考水平面，创建参考原点柱；

调整对应模型，使对应模型的地面和参考水平面重合，对应模型的原点柱位于准确位置。

在一种可能的实现方式中，对应模型是以BIM为核心是建立虚拟的建筑工程三维模型，BIM利用数字化技术，为后台云服务器提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。

在一种可能的实现方式中，所述调取施工方制作的对应模型，包括：

对施工方制作的对应模型中的原始曲线进行交叉点判断，并基于交叉点进行原始曲线的走向偏差判断以及输出曲线偏差段至后台云服务器；

通过设计数据对原始曲线进行识别判断，避免轨道交通施工可视化程序的重复定位，并且监理方和设计方利用轨道交通施工可视化程序根据识别判断结果对施工方现场施工监控。

在本公开中，至少具有如下技术效果或优点：

本发明的实施例以虚拟与现实结合为中心，基于后台云服务器加载对应模型，根据对应模型在移动端上进行相应操作，协助完成施工，具有操作便捷的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本公开的一些实施例提供的一种轨道交通工程用虚实结合施工方法流程图；

图2为根据本公开的一些实施例提供的将空间点变换到图像上点的过程图示；

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本公开进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本公开的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本公开的保护范围之内。

本公开的实施例提供一种轨道交通工程用虚实结合施工方法，包括：

(1)施工方先使用施工方移动端拍摄施工照片，再根据施工照片在轨道交通施工可视化程序中加载对应模型，然后匹配施工照片和对应模型，最后在轨道交通施工可视化程序中根据匹配结果修改模型。

上述根据施工照片在轨道交通施工可视化程序中加载对应模型，包括：制作生成轨道交通工程的基本信息，并存储至后台云服务器中；制作与施工照片对应的三维模型，并存储至后台云服务器中；制作与施工照片对应的施工模拟动画，并存储至后台云服务器中；轨道交通施工可视化程序调取后台云服务器中存储的三维模型和施工模拟动画。

在实际应用中，施工方移动端有多个，具体地，施工方移动端制作生成轨道交通项目的基本信息，并存储至后台服务器中；施工方移动端制作印刷用于扫描追踪的图片和二维码图册；施工方移动端同时制作与所述图册相对应的三维模型，并对其进行设置、调整、渲染将其存储至后台服务器中；施工方移动端通过PC设计端制作施工模拟动画，并存储至后台服务器中；施工方移动端将施工方案展示全景视频以及对应的三维全景视频，并存储至后台服务器中；施工方移动端使用移动端上的轨道交通施工可视化程序通过图像采集设备扫描图集中的图片或者二维码，加载对应项目模型，在智能移动端上进行相应的操作。

本发明实施例的移动端为智能手机，图像采集设备为摄像头。传感图片包括工程二位平面图纸、机电设备图片、现场建筑平面图和二维码，轨道交通施工可视化程序分为工程整体模型查看、点击选择显示/隐藏对应构件、长按查看构件模型信息、截图拍照上传等模块。工程模块用于实际现场施工、机电设备安装、管线铺设等发挥其功能；移动端还针对不同的工程、不同的专业通过不同的软件所建立的BIM三维信息模型，将模型处理导入到后台云服务器，在后台云服务器将模型进行调整、贴图、渲染、交互方案制作以及轻量化处理就将工程和对应扫面图片或二维码进行编码上传于后台云服务器存储。

本发明实施例的PC设计端包括三维模型建立模块、虚拟增强模块和交互设计模块，三维模型建立模块、虚拟增强模块和交互设计模块依次通信；三维模型建立模块、虚拟增强模块和交互设计模块均与移动端和后台云服务器通信；由于PC设计端与后台云服务器通信，故本发明实施例的PC设计端还包括虚拟增强模块、三维模型建立模块和施工信息集成模块，虚拟增强模块、三维模型建立模块和施工信息集成模块依次通信，虚拟增强模块、三维模型建立模块和施工信息集成模块均与移动端和后台云服务器通信。

后台云服务器包括扫码加载模型和读取缓存模型；后台云服务器中存储有传感图片的数据信息和轨道交通施工可视化数据，扫码加载模型从读取缓存模型提取传感图片的数据信息和轨道交通施工可视化数据之后进行加载，读取缓存模型调取传感图片的数据信息和轨道交通施工可视化数据并缓存；扫码加载模型和读取缓存模型均与PC设计段和移动端通信。

上述在轨道交通施工可视化程序中根据匹配结果修改模型，包括：根据施工进度数据在施工方移动端构建当前三维模型以及对当前三维模型边缘进行曲线拟合；将拟合后的三维模型曲线按照施工模拟动画的运行路线进行动态调整模型边缘，将调整数据上传至后台云服务器中；根据调整数据修改对应模型。

上述对应模型是以BIM为核心是建立虚拟的建筑工程三维模型，BIM利用数字化技术，为后台云服务器提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。

(2)设计方先使用设计方移动端扫描二维码图册加载设计数据，再调取施工方制作的对应模型，然后匹配设计数据和对应模型，最后在轨道交通施工可视化程序中变更设计。

上述使用设计方移动端扫描二维码图册加载设计数据，包括：上传轨道交通工程的设计数据至后台云服务器中；制作印刷与设计数据对应的二维码图册，同时制作与二维码图册对应的三维模型并存储至后台云服务器中；根据设计数据预制施工模拟动画并存储至后台云服务器中；采用设计方移动端扫描二维码图册并加载二维码图册对应的三维模型和施工模拟动画。

本发明实施例的图纸集上印有传感图片和二维码；终端上含有可对从三维建模软件中导出的模型进行修改、材质贴图、渲染、AR交互操作制作等功能；后台云服务器可存储轨道交通施工工程的三维模型和数据信息，轨道交通施工可视化数据包括模型的实际属性数据、模型的贴图、施工的注意事项，三维模型对应的二维图纸以及与传感图片匹配的三维模型贴图和二维码；移动端与后台云服务器双向通信，并向后台云服务器传输传感图片的数据信息和获取轨道交通施工可视化数据；智能移动端预装有轨道交通施工可视化程序，轨道交通施工可视化程序读取二维码或图纸读取存储在后台云服务器内的对应模型及数据。本发明实施例结合传统的轨道交通工程施工方案，基于AR增强现实技术研发了轨道交通工程施工的可视化系统。

上述调取施工方制作的对应模型，包括：使用设计方移动端的轨道交通施工可视化程序通过图像采集设备扫描图集中的图片或者二维码，加载对应工程模型，在设计方移动端进行相应操作，协助施工完成。

上述对应模型是以BIM为核心是建立虚拟的建筑工程三维模型，BIM利用数字化技术，为后台云服务器提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。

需要说明的是，本发明实施例的轨道交通施工可视化程序，包括PC端设计生成系统、移动端虚实查看系统和云端服务管理系统；PC端设计生成系统与云端服务管理系统通信，移动端虚实查看系统与云端服务管理系统通信；PC端设计生成系统用于制作需展示的模型，PC端设计生成系统包括PC设计端模型导入单元和PC设计端模型处理单元，PC设计端模型导入单元和PC设计端模型处理单元均与云端服务管理系统和移动端虚实查看系统通信；移动端虚实查看系统用于读取并更新比对虚拟内容和实际内容，移动端虚实查看系统包括图像采集单元、图像处理单元和虚拟内容更新单元，图像采集单元、图像处理单元和虚拟内容更新单元均与PC端设计生成系统和云端服务管理系统通信。

上述云端服务管理系统包括扫码加载模型和读取缓存模型；云端服务管理系统中存储有传感图片的数据信息和轨道交通施工可视化数据，扫码加载模型从读取缓存模型提取传感图片的数据信息和轨道交通施工可视化数据之后进行加载，读取缓存模型调取传感图片的数据信息和轨道交通施工可视化数据并缓存；扫码加载模型和读取缓存模型均与PC端设计生成系统和移动端虚实查看系统通信。上述扫码加载模型包括缩放调整模块、旋转调整模块、模型调整模块、点击模型模块、隐藏模型模块和显示模型模块；缩放调整模块、旋转调整模块、模型调整模块、点击模型模块、隐藏模型模块和显示模型模块均与读取缓存模型交换数据。上述读取缓存模型包括双击查看模块、模型属性模块、菜单按钮模块、播放动画模块；双击查看模块、模型属性模块、菜单按钮模块、播放动画模块均与扫码加载模型交换数据。当然，读取缓存模型还包括点击拍照模块、截图按钮模块、点击录像模块、录像按钮模块、点击视频模块、播放按钮模块和三维视频模块；点击拍照模块、截图按钮模块、点击录像模块、录像按钮模块、点击视频模块、播放按钮模块和三维视频模块均与扫码加载模型交换数据。

(3)监理方先使用监理方移动端扫描施工现场二维码，再调取施工方制作的对应模型，然后确定对应模型的整改方案。

上述确定对应模型的整改方案，包括：校正调取施工方制作的对应模型，确保对应模型正确显示在轨道交通施工可视化程序的原点附近，调取对应模型区域中的模型资源包拖拽到对应模型元素列表；对应模型对齐到轨道交通施工可视化程序中的世界坐标系原点(x,z,y:0,0,0)，以确定原始视点；点击监理方移动端的轨道交通施工可视化程序通用菜单栏，创建参考水平面，创建参考原点柱；调整对应模型，使对应模型的地面和参考水平面重合，对应模型的原点柱位于准确位置。

在实际应用中，本发明实施例的基于AR技术轨道交通可视化系统移动端操作关键在于设备自身的定位，而基于图片标记的AR，主要程序包括三个阶段，拍摄图像、图像处理和更新虚拟内容，其中图像处理是核心，在图像处理完成后，得到了移动端的外参(Extrinsic，移动端坐标系与世界坐标系的变换关系)，然后应用到预览画面的叠加层(如OpenGL或3D引擎环境)，更新虚拟内容的位置，就完成了整个一帧的处理过程，然后不断重复这个过程，使得设备移动后，虚拟内容始终展示在正确的位置上。

对于图像采集移动端的定位，可采用移动端内参标定，移动端的成像过程可以看做是将空间点变换到图像上点的过程，如果忽略移动端的畸变影响，则整个变换过程都是线性的。移动端内参标定的目标就是找到这个变换的参数(含畸变)，从而可以用数学计算准确地刻画移动端的成像过程。

将移动端成像的变换模型表示成如下：

其中A即为移动端的内参矩阵，包括x、y方向上的焦距fx、fy和图像中心cx、cy。空间点M首先经过移动端外参[R|t]变换到设备(移动端)坐标系(DCS)，然后经过移动端内参A变换到图像坐标系(ICS)，成像在(u,v)处。确定移动端内参的过程即为内参标定，内参与移动端的焦距等有关，通常可以离线完成。只需从不同角度拍摄同一图片，即可完成整改方案。

上述对应模型是以BIM为核心是建立虚拟的建筑工程三维模型，BIM利用数字化技术，为后台云服务器提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。

上述调取施工方制作的对应模型，包括：对施工方制作的对应模型中的原始曲线进行交叉点判断，并基于交叉点进行原始曲线的走向偏差判断以及输出曲线偏差段至后台云服务器；通过设计数据对原始曲线进行识别判断，避免轨道交通施工可视化程序的重复定位，并且监理方和设计方利用轨道交通施工可视化程序根据识别判断结果对施工方现场施工监控。

(4)施工方从轨道交通施工可视化程序中查看变更设计和整改方案，对应变更设计和整改方案调整工程施工。

需要说明的是，本发明实施例的后台云服务器中开发有环境数据库，环境数据库包括自然环境模型和地质环境模型，自然环境模型包括地形、地貌、水文条件和气候条件，地质环境模型包括土体结构和土质。

本发明实施例将动态施工数据采集到移动端，对动态施工数据输入到轨道交通施工可视化程序，轨道交通施工可视化程序对动态施工数据矢量化处理成矢量数据传输至轨道交通施工可视化程序的后台服务器；后台服务器对矢量数据通过交叉点以及曲线走向重构动态施工图像，移动端和后台服务器根据矢量数据构建三维模型数据；轨道交通施工可视化程序对三维模型数据实时排序，根据移动端的实时动态施工数据的时间顺序，将该时间顺序下的三维模型数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；将拟合后的三维模型按照移动端的时间顺序运行动画，能够得到与轨道交通实时施工高度匹配的动画，提高轨道交通实时施工的动态可视化精度。

施工方施工时所用到物料数据库，物料数据库包括基本原料数据和分项施工数据。分项施工数据包括站场路基施工数据、房建单体施工数据、室外综合管线施工数据、站场轨道施工数据、附属建筑与室外环境施工数据。站场路基施工数据包括地基处理施工数据、路堤处理施工数据、基床处理施工数据和路堑处理施工数据。房建单体施工数据包括地基基础施工数据、房建主体结构施工数据、建筑装饰装修施工数据、屋面施工数据、建筑给水排水采暖施工数据、建筑电气施工数据、通风空调施工数据和电梯施工数据。室外综合管线施工数据包括给水管道施工数据、排水管道施工数据、电缆隧道施工数据、电缆沟施工数据、电缆槽施工数据、压缩空气管道施工数据和室外电气施工数据。站场轨道施工数据包括整体道床轨道施工数据和普通轨道施工数据。附属建筑与室外环境施工数据包括路基施工数据、路面施工数据、附属建筑施工数据、附属广场施工数据和附属人行道施工数据。站场路基施工数据的物料数据库对应的基本原料包括土石方、钢筋和混凝土；站场轨道施工数据的物料数据库对应的基本原料包括钢轨、碎石、混凝土、道岔、扣件、信号标志、警示标志；附属建筑与室外环境施工数据的物料数据库对应的基本原料包括土石方、碎石、路缘石、钢筋、混凝土、金属电线、电缆、电缆桥架、灯具、接地装置、管道、卫生器具、风管和风机。预制模块数据包括预制墙体模块数据、预制楼板模块数据、预制屋面模块数据和预制支架模块数据；室外综合管线施工数据的模块化组装物料数据库对应的预制模块包括预制管段模块和预制管道系统模块。施工机具数据包括运输机械、起重机械、模块吊装机械、模块组装机械和升降机械。

本发明实施例以虚拟与现实结合为中心，基于后台云服务器加载对应模型，根据对应模型在移动端上进行相应操作，协助完成施工，具有操作便捷的优点。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本公开的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本公开的保护范围，凡未脱离本公开技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本公开的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本公开内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，包括：

施工方先使用施工方移动端拍摄施工照片，再根据施工照片在轨道交通施工可视化程序中加载对应模型，然后匹配施工照片和对应模型，最后在轨道交通施工可视化程序中根据匹配结果修改模型；

设计方先使用设计方移动端扫描二维码图册加载设计数据，再调取施工方制作的对应模型，然后匹配设计数据和对应模型，最后在轨道交通施工可视化程序中变更设计；

监理方先使用监理方移动端扫描施工现场二维码，再调取施工方制作的对应模型，然后确定对应模型的整改方案；

施工方从轨道交通施工可视化程序中查看变更设计和整改方案，对应变更设计和整改方案调整工程施工。

2.根据权利要求1所述的轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，所述根据施工照片在轨道交通施工可视化程序中加载对应模型，包括：

制作生成轨道交通工程的基本信息，并存储至后台云服务器中；

制作与施工照片对应的三维模型，并存储至后台云服务器中；

制作与施工照片对应的施工模拟动画，并存储至后台云服务器中；

轨道交通施工可视化程序调取后台云服务器中存储的三维模型和施工模拟动画。

3.根据权利要求1或2所述的轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，所述在轨道交通施工可视化程序中根据匹配结果修改模型，包括：

根据施工进度数据在施工方移动端构建当前三维模型以及对当前三维模型边缘进行曲线拟合；

将拟合后的三维模型曲线按照施工模拟动画的运行路线进行动态调整模型边缘，将调整数据上传至后台云服务器中；

根据调整数据修改对应模型。

4.根据权利要求1所述的轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，所述使用设计方移动端扫描二维码图册加载设计数据，包括：

上传轨道交通工程的设计数据至后台云服务器中；

制作印刷与设计数据对应的二维码图册，同时制作与二维码图册对应的三维模型并存储至后台云服务器中；

根据设计数据预制施工模拟动画并存储至后台云服务器中；

采用设计方移动端扫描二维码图册并加载二维码图册对应的三维模型和施工模拟动画。

5.根据权利要求1或4所述的轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，所述调取施工方制作的对应模型，包括：

使用设计方移动端的轨道交通施工可视化程序通过图像采集设备扫描图集中的图片或者二维码，加载对应工程模型，在设计方移动端进行相应操作，协助施工完成。

6.根据权利要求1所述的轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，所述确定对应模型的整改方案，包括：

校正调取施工方制作的对应模型，确保对应模型正确显示在轨道交通施工可视化程序的原点附近，调取对应模型区域中的模型资源包拖拽到对应模型元素列表；

对应模型对齐到轨道交通施工可视化程序中的世界坐标系原点(x,z,y:0,0,0)，以确定原始视点；

点击监理方移动端的轨道交通施工可视化程序通用菜单栏，创建参考水平面，创建参考原点柱；

调整对应模型，使对应模型的地面和参考水平面重合，对应模型的原点柱位于准确位置。

7.根据权利要求1所述的轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，对应模型是以BIM为核心是建立虚拟的建筑工程三维模型，BIM利用数字化技术，为后台云服务器提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。

8.根据权利要求1所述的轨道交通工程用虚实结合施工方法，其特征在于，所述调取施工方制作的对应模型，包括：

对施工方制作的对应模型中的原始曲线进行交叉点判断，并基于交叉点进行原始曲线的走向偏差判断以及输出曲线偏差段至后台云服务器；

通过设计数据对原始曲线进行识别判断，避免轨道交通施工可视化程序的重复定位，并且监理方和设计方利用轨道交通施工可视化程序根据识别判断结果对施工方现场施工监控。

Images