CN117421814A - 铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，包括以下步骤：S1，实景三维模型重建。S2，构建桥梁BIM模型。S3，模型导入与优化。S4，按照桥梁施工步骤进行施工动画的整理与编辑。S5，完成完整的施工模拟动画并添加控件。本发明使用了无人机倾斜摄影、实景三维重建原理、BIM技术和UE开发构建桥梁施工的现场数字化实景，帮助判断整个方案的可行性和准确性。本发明在保证桥梁施工方案可视化的基础上，兼顾了现场实景及整个施工场景的表现，能够更为细致地展现全部流程。实现了铁路大桥施工过程全三维可视化，还提供包括动画定位相关工序的功能，有效提高了工程数字化的程度，具有较强的实用和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及铁路工程虚拟施工领域，具体涉及一种基于BIM-GIS-UE的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法。
背景技术
铁路工程施工组织由于涉及专业较多，现场环境复杂，一直备受工程人员重视；其中铁路桥梁施工组织更是众多工序中的重中之重，施工步骤是否准确合理、现场安排是否安全简洁都关系重大。但是，传统施工组织方案只能使用有限的信息和数据，经过工程相关计算来不断完善，不能在相对真实的施工场景下进行模拟验证和测试，缺乏直观性和可视化认知，使得方案容易出现纰漏和冗余。
随着桥梁设计数字化与计算机视觉技术的发展，BIM(Building InformationModeling)技术开始应用于建筑工程设计中，后续扩展到其他专业工程领域，以帮助完成工程设计成果各项信息的集成、整合和管理；与此同时，GIS(Geographic InformationSystem)可提供空间数据实体可视化表达及相应的空间量算、地理分析和统一尺度坐标系等功能，有效弥补了单一BIM在设计平台中的一些空间度和真实程度的不足。然而，两类数据的格式和结构存在着较大的差异，兼容性较低，构建统一施工场景的难度较大。
为了进一步提高施工方案直观性及施工模拟现场真实性，需要研究两类数据的预处理与融合问题，而后基于融合成果完成施工流程虚拟数字化。现有的各类GIS平台难以对铁路桥梁工程的构件管理、施工步骤和信息挂接等功能有良好的支持，且平台可视化效果欠佳，不能很好地表达施工现场的实际情况，亟需对平台底层基础进行更换，扩展开发更加符合铁路桥梁工程的功能模块，最终形成一种无论从基础数据应用还是施工现场可视化表达都有良好展示效果的虚拟施工构建方法。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于BIM-GIS-UE的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，该方法可对铁路桥梁工程的施工步骤进行模拟展示与说明解释，满足设计方案与施工的对接和交付。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，构建铁路桥梁工程施工区域的实景三维模型，导出OBJ模型；
S2，构建桥梁BIM模型；
S3，模型导入与优化，包括以下分步骤：
S31，将S1得到的所述实景三维模型和S2得到的所述桥梁BIM模型导入UE软件中，具体为：
对S1导出的OBJ模型进行拓扑化简，并重新压缩所述实景三维模型对应位置的纹理，利用Maya和ZBrush软件，结合所述实景三位模型的结构参数，进行特征线编辑，降低所述实景三维模型三角面数和大小，最终得到处理后的实景三维模型和压缩后的纹理，将所述处理后的实景三位模型和所述压缩后的纹理作为UE场景要素，通过DataSmith插件导入UE中；
通过模型节点抽稀与重拓扑的方法对S2得到的BIM模型进行轻量化处理，再对所述BIM模型生成切片LOD的缓存文件并储存，得到处理后的BIM模型；将所述处理后的BIM模型也作为UE场景要素导入UE中；
S32，使导入后的各类模型可视化，包括：
设定外部光源：在所述UE软件中设定全局光照参数L1；对所述处理后的实景三位模型设定局部光照参数L2；对所述处理后的BIM模型设定局部光照参数L3；所述局部光照参数与全局光照参数相适应；
设定视口：在UE软件中，对当前视口下的所述UE场景要素的渲染量进行控制，调整所述视口数量和所述视口的角度，用于正确显示所述UE场景要素；
设定LOD消隐参数：通过LOD消隐参数调节视口距所述UE场景要素中心点的距离和所述UE场景要素的渲染量的关系；
S4，按照桥梁施工的步骤进行施工动画的整理与编辑，最终得到渲染后的所述桥梁施工的各步骤的渲染后的动画；所述桥梁施工包括基础施工、墩台施工、梁体施工和桥面施工；
S5，完成施工模拟动画并添加控件：
在实景桥梁施工场景下，按照施工步骤和所述渲染后的动画，将所有所述渲染后的动画进行连续帧拼接，形成完整的施工模拟动画，在所述施工模拟动画中加入工序说明和桥梁部件信息；
在所述施工模拟动画中加入人机交互功能，具体为：使用键盘空格暂停所述施工模拟动画、使用鼠标左键拖动改变观察角度和使用鼠标左键点击所述UE场景要素展示对应的所述桥梁部件信息。
上述的步骤S2包括以下分步骤：
S21，参考桥梁设计图纸，区分所述桥梁的桥梁工程的上部结构、下部结构和附属设施；
S22，构建桥梁工程上部结构，包括：从桥梁工程设计图上提取桩号与平面坐标；提取桥梁中心线和对应准确里程，生成桩号序列，导出桩号坐标表格；
S23，将所述桩号坐标表格结合纵断面高程进行参数化计算，得到每个桩号对应的准确的三维点坐标；将这些桩号对应的三维点进行拟合，得到桥梁的三维空间中心线；
S24，按照结构设计，在软件中放置横截面轮廓，进行参数化放样，得到完整的桥梁上部结构BIM模型；
S25，参照步骤S21-S24完成所述下部结构和相关附属设施的构建。
上述的步骤S2中，所述参数化放样包括以下步骤：
定义所述参数化放样的元素的基本几何形状和属性：读取桥梁设计的CAD图纸，重新编辑图层信息与属性，将梁、柱、墩台和桩定义为结构层，并添加所述结构层的截面形状、长宽和高度，将轴线定义为轴线层，将里程标识定义为文字层；
设定参数：在BIM软件内参数面板或属性编辑器位置，对相应图层进行数值编辑，根据断面成果给定阈值范围；
XML文件生成：对应设定的参数，按照分类好的图层编写XML文件，并进行保存；
将所述XML文件导入Max转成OBJ模型：在Max中创建模型对象并导入所述XML文件进行关联，生成桥梁模型，并转成OBJ格式，以支撑后续引擎渲染和施工动画编辑的使用；
调整修改：根据设计情况对放样出的模型进行调整适应。
步骤S1的实景三维模型重建包括以下分步骤：
S11，针对测区范围的实际情况进行无人机航线规划，通过航飞作业，获取倾斜摄影航片；
S12，采用航测空中三角测量与像控点平差的方法完成所述倾斜摄影航片的定位计算，利用特征匹配构建稀疏点云和密集点云，再通过GIS软件的三维表面重建和纹理映射算法生成施工区域的实景三维模型；
S13，导出OBJ模型。
步骤S32中所述全局光照参数通过施工日期来确定；所述局部光照参数L3用于调和航片数据中存在的无法修改的光照参数，使调和后的所述光照参数与所述全局光照L1相适应。
步骤S32中设定LOD消隐参数时，视口距离所述UE场景要素的中心点近时所述渲染量多；在所述视口距离所述UE场景要素的中心点远时，所述渲染量少。
步骤S4包括以下子步骤；
S41，基础施工展示，包括基坑施工展示和桩基部分施工展示，具体为：
基坑施工展示，包括：
1） 定义一个带有不透明纹理属性的长方体，并将其置入在可视化空间内；
2） 定义一个只包含所述长方体的视口，在需要调用的时候才可见所述长方体；
3）按照施工工序和基坑施工的方案，在基坑施工完成可视化时，调用所述视口；
4）在下一步桩基部分编辑施工动画时，所述长方体相对于实景三维模型的正上部和正下部纹理属性设置判断条件，当与BIM模型有重叠发生时，对BIM模型进行显示，保证桩基施工动画可视化效果；
桩基部分施工展示：根据施工步骤，在BIM软件中将模型内部信息去除，保留施工过程中所需面状结构，按照浇筑模式进行施工流程设计；
S42，墩台施工展示：
将所述处理后的BIM模型中的墩台部分模型，隐藏剔除内部骨架，并编辑对应的所述墩台施工动画；
S43，梁体施工展示；
S44，添加桥面上层部件。
步骤S43中所述梁体包括现浇梁体和拼装梁体；
对于所述现浇梁体编辑浇筑动画，对于所述拼装梁体编辑吊装动画。
步骤S5中所述施工模拟动画帧数为30-40。
本发明使用无人机倾斜摄影测量进行实景三维模型的获取，利用该模型进行桥梁工程虚拟施工基础场景的搭建，根据工程特点情况和该模型数据的特殊结构，采用了预先输出两种数据格式结合人工处理模型拓扑结构和纹理重新压缩编辑的方法，有效降低了模型数据量，为后续的场景搭建和渲染做好基础准备。
虽然BIM模型导入UE引擎存在诸多方法，但是考虑后期模拟施工工序和与实景三维模型融合的导入方案需要更多预处理才能保证后期渲染效果，针对工序渲染，本发明利用模型编辑软件进行结构简化编辑，尽量保留外部轮廓，针对与实景三维融合，利用外部光源参数设定处理光照问题，使整个场景浑然一体。
本发明利用UE引擎内部提供的材质库和动画蓝图编辑功能对桥梁BIM模型的材质和施工步骤进行编辑，详细说明工序的具体要点，并直观展示，同时在UE内通过开发和对模型对象的处理操作施工工序模拟渲染。而且，利用引擎输出施工模拟动画或是可交互的程序，使工序动画可反复观看和随时暂停与交互。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1. 本发明基于无人机倾斜摄影、实景三维重建原理、BIM技术和UE开发构建桥梁施工的现场实景数字化，使得虚拟施工能够更加直观、清晰地展示在工程人员分析评估施工方案的过程中，帮助判断整个方案的可行性和准确性，方便预估到一些现场的实际问题并加以预案处理。
2. 传统的虚拟施工数字化缺少实景环境和优质可视化平台，整体施工过程表现效果不佳。本发明在保证桥梁施工方案可视化的基础上，兼顾了现场实景及整个施工场景的构建结果，能够更为细致地展现全部流程。
3. 本发明实现了铁路大桥施工过程全三维可视化，还提供包括动画定位相关工序的功能，有效提高了工程数字化程度，具有较强的实用和推广价值，够为后续桥梁虚拟施工数字化奠定基础。
4. 本发明利用UE（UnrealEngine）在场景表达方面的优势，根据数据的类型与特点进行了进一步的开发与应用，使得平台和数据可视化的兼容性得到了较大提升，符合桥梁施工数字化的高标准。
附图说明
图1为本发明的构建方法的流程框图；
图2为实景三维模型处理前后对比示意图；
图3为BIM地基模型示意图；
图4为施工工序模型呈现图；
图5为模拟场景演示文件预览图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
图1-图5所示为本发明的基于BIM-GIS-UE技术的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法的一个实施例。
参见图1，该可视化构建方法包括以下步骤：
S1，实景三维模型重建，具体如下：
S11，针对测区范围的实际情况进行无人机航线规划，通过航飞作业，获取倾斜摄影航片；
S12，采用航测空中三角测量与像控点平差的方法完成所述倾斜摄影航片的定位计算，利用特征匹配构建稀疏点云和密集点云，再通过GIS软件的三维表面重建和纹理映射算法生成施工区域的实景三维模型；S13，导出OSGB和OBJ两种格式的模型、平差矫正后的空中三角测量成果和无畸变影像，完成实景三维模型的结构优化、纹理修饰和地形整平等操作。
其中所述实景三维模型的结构优化和地形整平操作通过相关模型编辑软件实现。如图2所示，对实景三维模型结构进行拓扑压缩，降低模型的结构复杂度和三角面数，删除多余面片，达到结构优化和地形整平的效果。
通过平差矫正后的空中三角测量结果选择更为适合的航拍影像并结合图片编辑软件处理来完成纹理修饰和重新映射。由于使用了无人机倾斜摄影影像，配合准确的相机内参数、像控点及坐标和影像外方位元素（POS辅助影像区域网平差后的结果），使所得模型与该处纹理对应更加精确，从而获得更好的纹理映射结果。
经上述处理完成的实景三维模型用于与BIM模型融合，作为搭建桥梁施工数字化场景的数据基础。
S2，构建桥梁BIM模型。具体包括：
S21，参考桥梁设计图纸，区分该桥梁工程的上部结构、下部结构及附属设施。
S22，构建桥梁工程上部结构，包括：从桥梁工程设计图上提取桩号与平面坐标；提取桥梁中心线，对应准确里程，生成桩号序列，导出桩号坐标表格。
S23，将所述桩号坐标表格结合纵断面高程进行参数化计算，得到每个桩号对应的准确的三维点坐标；将这些桩号对应的三维点进行拟合，得到桥梁的三维空间中心线；
S24，按照结构设计，在软件中放置横截面轮廓，进行参数化放样，得到完整的桥梁上部结构BIM模型。所述参数化放样的步骤如下：
1、定义放样元素的基本几何形状和属性。读取桥梁设计的CAD图纸，重新编辑图层信息与属性，将梁、柱、墩台和桩等定义为“结构层”，定义该层模型的截面形状、长宽和高度等参数，将轴线定义为“轴线层”，将里程标识定义为“文字层”；
2、设定参数。在BIM软件内参数面板或属性编辑器位置，对相应图层进行数值编辑，根据断面成果给定阈值范围；
3、XML文件生成。对应设定的参数，按照分类好的图层编写XML文件，并进行保存；
4、将所述XML文件导入Max转成OBJ模型。在Max中创建模型对象并导入XML文件进行关联，生成桥梁模型，并转成OBJ格式，以支撑后续引擎渲染和施工动画编辑的使用；
5、调整修改。根据设计情况再对放样出的模型进行调整适应，从而得到完整的桥梁上部结构BIM模型。其效果如图3所示。
S25，参照步骤S21-S24完成所述下部结构和相关附属设施的构建。
通过S21和S22完成BIM模型的构建与放置，并参考施工工序分组存储管理。
如果建模时有梁体分块的需求，可使用桩号绑定节点来进行区分，然后完成参数化建模，从而获得单独的梁体块。下部结构主要考虑墩台模型和桩基模型，将之前分块节点与桥墩里程对应后，设计墩台和桩基部分模型的主要结构，构建模型，参考施工方案进行模型分组。
S3，模型导入与优化。
S31，完成模型整体导入场景中的操作。
构建具体施工步骤可视化之前，需要先处理优化实景三维模型和BIM模型，同时，在UE中也需要对二者的一些属性进行编辑。但由于格式的差异和引擎本身的限制，整体过程并不容易。基于S1和S2步骤中所导出的OBJ模型，可先完成模型整体导入场景中的操作，具体为：
1. 对于实景三维模型：
将S1导出的OBJ模型进行拓扑化简和纹理重新压缩，利用Maya和ZBrush等软件的拓扑编辑功能，结合自身模型的结构参数，进行特征线编辑，不断优化模型结构，降低模型三角面数和大小，使得整个模型的体量和结构适合引擎及后续渲染要求；
将纹理重新压缩至2048*2048，并完成映射。经过处理后的纹理在导入UE作为要素的过程中效率也更高。
将上述处理后的模型与纹理都作为UE内的场景要素，通过DataSmith插件进行导入。
2、对于BIM模型：
先进行化简，包括对BIM模型进行轻量化处理，通过模型节点抽稀与重拓扑的方法减少节点和三角面数，并对模型生成切片LOD的缓存文件，提高后期加载效率。之后将其作为要素通过插件导入，设定模型由BIM软件带入的主材质以及需要在引擎中设定的继承性材质，以保证BIM在可视化步骤中的准确性。
S32，使导入的各类模型可视化：
在引擎中设定模型外部光源、视口和LOD消隐参数，利用引擎内蓝图编辑功能，将模型可视化及渲染数量进行关联，保证模型在场景内的显示效果。具体如下：
1. 设定外部光源：需要先设定一个全局光照参数L1，具体参数主要为北半球春夏秋季正常性白天（根据我国国内项目一般施工日期）模拟参数；然后分别设定对应BIM模型和实景三维模型的局部光照参数L2、L3。所述局部光照参数继承于全局光照参数，尤其是针对实景三维模型的局部光照参数L3，实景三维模型本身由于纹理是无人机采集当天的航片映射，因此具有一个隐形的无法修改的光照参数，和引擎内光照有所冲突，造成其过曝或过暗，可利用实景三维模型的局部光照参数L3提供的光照设定项进行修正，调和可视化效果。
2.视口设定CameraN：在当前视口下的模型渲染量进行控制，调整其角度和视口数量，该项为后续施工动画完整渲染提供基础。
3. 设定LOD消隐参数，即随着视口距离模型中心点的远近，模型根据预先的分层进行面片的数量消隐，当视口距离远的时候，模型渲染面片数量就少，提升效率，反之就多，提升细节，针对实景三维模型和BIM模型，主要参数为读取面片量和视口距离变量。
需要注意的是，导入完成后，在实景三维模型上对施工现场空间进行规划和施工现场的使用情况分析，结合桥梁施工组织设计、施工方案或重点施工专项方案进行策划，并利用BIM模型动画结合施工方案去模拟整体施工流程；如果在模拟过程中出现BIM和BIM或BIM和实景之间的模型差错漏碰，则进行实景三维模型的模型面片增删改和纹理重新映射及BIM模型的二次人工编辑处理后重新导入，完成场景的更新；实现BIM和实景三维模型的无缝融合，构建完整的桥梁施工数字化场景。
S4，按照桥梁施工步骤进行施工动画的整理与编辑。主要包括基础施工、墩台施工、梁体施工和桥面施工，具体如下：
S41，基础施工展示，重点展示基坑施工和桩基部分施工。
基坑主要是利用实景三维模型进行处理，由于S1得到的实景三维模型具备现势性，因此在指定区域对其进行地形整平开挖操作处理，以形成基坑条件，多余三角面一并进行去除，防止与桩基模型的视觉冲突。在UE中，该部分操作步骤如下：
1、定义一个带有不透明纹理属性的长方体，并将其置入在可视化空间内；
2、定义一个只包含该长方体的视口，在需要调用的时候才可见该长方体；
3、按照施工工序和基坑施工的方案，在基坑施工完成可视化时，调用该视口，由于长方体纹理不透明，即可对指定位置的实景三维模型进行遮挡消隐；
4、在下一步桩基部分编辑施工动画时，该长方体相对于实景三维模型的正上部和正下部纹理属性设置判断条件，当与BIM模型（主要是桩基的BIM模型）有重叠发生时，则对BIM模型进行显示，保证桩基施工动画可视化效果。
桩基部分则需要根据施工步骤，在BIM软件中将模型内部信息去除，保留施工过程中所需面状结构，按照浇筑模式进行施工流程设计。以钻孔灌注桩为例，具体步骤为：
1、导入桩基部分BIM模型，UE内设定资源组，定义并使用模型消隐函数，模拟钻孔步骤；
2、加入钢筋和吊车模型，绑定模型的框架并对框架进行动画编辑，按照施工的具体方案定义其动画的路线和效果，完全模拟吊放钢筋笼工序；
3、进行模型效果设置，将模型相关结构设置对应的施工动作效果连接起来，并将相应的视口形成整体的连续的动画，效果如图4所示。
S42，墩台施工重点展示。墩台BIM模型，需预先在BIM软件内进行模型结构优化，隐藏剔除内部骨架，只保留外部轮廓以满足后续桥梁工程施工的视觉效果。具体步骤为：
1、导入墩台BIM模型，在UE内设定资源组，定义模型渐变函数，以完成模拟施工浇筑的过程；
2、模板与钢筋的模型既可使用UE素材库内的模型，也可以导入外部模型。绑定模板的模型框架之后，该框架动画需分为两个部分，一是预先支护模板的顺序，模型需按照施工步骤进行动画渲染，可利用其在UE资源组内的命名进行顺序识别，二是浇筑养护后拆除模板，逐次进行模板拆除工艺动画渲染，对其设置为动画路径，当运动到指定空间距离时，模型视口关闭，最终所有模板均拆除后，显示完整的墩台模型。
S43，梁体施工步骤展示。梁体部分分为现浇梁体和拼装梁体两类施工方案，其模型处理方式与动画渲染重点亦不相同。
对于现浇梁体模型，其动画渲染方式主要为渐变函数，通过模型逐渐在视口内渲染完整，模拟现浇的施工方式，其挂篮部分的模型较为复杂，具体步骤为：
1、在0号块梁体渲染完成的基础上，按照工程内挂篮的施工要求，逐次将挂篮的模型渲染，但边跨向中跨部分施工时，设置一个新的场景进行处理，这是为了将完整的挂篮部分作为一个整体，绑定架构之后，按照施工顺序进行推进，表现为直接在场景内按照桥梁里程方向进行运动，施工模拟过程在真实度保证的情况下，效率更高；
2、梁体部分的渐变函数内的距离变量len与挂篮运动方向变量Guadire连接，随着挂篮运动，梁体必须跟随渲染，防止出现视觉错误；3、合龙块按照施工步骤进行说明，定义单独视口仅可见合龙块。
对于拼装梁体模型，该类模型以完整的模型样式导入UE中，其工艺模拟动画依靠其绑定的架构运动完成，其中考虑梁体转向动画。具体步骤为：
1、梁体尺寸说明，结合周边实景三维模型分析施工现场内的方案可行性，展示施工区大概尺寸说明，表现其论证过程；
2、预制梁体绑定架构按照设定的运动路径做移动旋转等动作，这是完整模拟施工工序的主要部分，其说明在后续S5步骤中进行添加；
3、合龙段部分进行直接渲染，不作为该部分重点。
S44，添加桥面上层部件。由于桥面的一些构筑物，例如铁轨铺轨、护栏、照明灯和供电设施等，都具有很强的复用性，因此在定义模型资源之后，利用UE内的线性放样插件来直接进行场景内布置，随后按照施工动画顺序确定其出现的节点，以此提高完整桥梁场景的搭建效率和规则度。
S5，完成完整的施工模拟动画并添加控件。
在实景桥梁施工场景下，按照施工步骤和具体的施工动画，将所有渲染进行连续帧拼接，定义每秒不少于30-40帧数，形成完整的施工模拟动画，加入工序说明和信息展示，配合对应的控件显示。具体步骤如下：
S51，如图5效果所示，按照工序播放施工动画，并选择主要节点，在UE中添加可视化控件，展示具体情况，说明工序主要信息内容。
S52，加入人机交互响应，包括键盘空格按一次暂停施工工序演示，再按一次继续播放；按住拖动鼠标左键以改变工程场地观察角度，单击鼠标用于点选相关部件等。
Claims (9)
1.一种铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，构建铁路桥梁工程施工区域的实景三维模型，导出OBJ模型；
S2，构建桥梁BIM模型；
S3，模型导入与优化，包括以下分步骤：
S31，将S1得到的所述实景三维模型和S2得到的所述桥梁BIM模型导入UE软件中，具体为：
对S1导出的OBJ模型进行拓扑化简，并重新压缩所述实景三维模型对应位置的纹理，利用Maya和ZBrush软件，结合所述实景三位模型的结构参数，进行特征线编辑，降低所述实景三维模型三角面数和大小，最终得到处理后的实景三维模型和压缩后的纹理，将所述处理后的实景三位模型和所述压缩后的纹理作为UE场景要素，通过DataSmith插件导入UE中；
通过模型节点抽稀与重拓扑的方法对S2得到的BIM模型进行轻量化处理，再对所述BIM模型生成切片LOD的缓存文件并储存，得到处理后的BIM模型；将所述处理后的BIM模型也作为UE场景要素导入UE中；
S32，使导入后的各类模型可视化，包括：
设定外部光源：在所述UE软件中设定全局光照参数L1；对所述处理后的实景三位模型设定局部光照参数L2；对所述处理后的BIM模型设定局部光照参数L3；所述局部光照参数与全局光照参数相适应；
设定视口：在UE软件中，对当前视口下的所述UE场景要素的渲染量进行控制，调整所述视口数量和所述视口的角度，用于正确显示所述UE场景要素；
设定LOD消隐参数：通过LOD消隐参数调节视口距所述UE场景要素中心点的距离和所述UE场景要素的渲染量的关系；
S4，按照桥梁施工的步骤进行施工动画的整理与编辑，最终得到渲染后的所述桥梁施工的各步骤的渲染后的动画；所述桥梁施工包括基础施工、墩台施工、梁体施工和桥面施工；
S5，完成施工模拟动画并添加控件：
在实景桥梁施工场景下，按照施工步骤和所述渲染后的动画，将所有所述渲染后的动画进行连续帧拼接，形成完整的施工模拟动画，在所述施工模拟动画中加入工序说明和桥梁部件信息；
在所述施工模拟动画中加入人机交互功能，具体为：使用键盘空格暂停所述施工模拟动画、使用鼠标左键拖动改变观察角度和使用鼠标左键点击所述UE场景要素展示对应的所述桥梁部件信息。
2.如权利要求1所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于，步骤S2包括以下分步骤：
S21，参考桥梁设计图纸，区分所述桥梁的桥梁工程的上部结构、下部结构和附属设施；
S22，构建桥梁工程上部结构，包括：从桥梁工程设计图上提取桩号与平面坐标；提取桥梁中心线和对应准确里程，生成桩号序列，导出桩号坐标表格；
S23，将所述桩号坐标表格结合纵断面高程进行参数化计算，得到每个桩号对应的准确的三维点坐标；将这些桩号对应的三维点进行拟合，得到桥梁的三维空间中心线；
S24，按照结构设计，在软件中放置横截面轮廓，进行参数化放样，得到完整的桥梁上部结构BIM模型；
S25，参照步骤S21-S24完成所述下部结构和相关附属设施的构建。
3.如权利要求2所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于：步骤S2中的所述参数化放样包括以下步骤：
定义所述参数化放样的元素的基本几何形状和属性：读取桥梁设计的CAD图纸，重新编辑图层信息与属性，将梁、柱、墩台和桩定义为结构层，并添加所述结构层的截面形状、长宽和高度，将轴线定义为轴线层，将里程标识定义为文字层；
设定参数：在BIM软件内参数面板或属性编辑器位置，对相应图层进行数值编辑，根据断面成果给定阈值范围；
XML文件生成：对应设定的参数，按照分类好的图层编写XML文件，并进行保存；
将所述XML文件导入Max转成OBJ模型：在Max中创建模型对象并导入所述XML文件进行关联，生成桥梁模型，并转成OBJ格式，以支撑后续引擎渲染和施工动画编辑的使用；
调整修改：根据设计情况对放样出的模型进行调整适应。
4.如权利要求1所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于，步骤S1的实景三维模型重建包括以下分步骤：
S11，针对测区范围的实际情况进行无人机航线规划，通过航飞作业，获取倾斜摄影航片；
S12，采用航测空中三角测量与像控点平差的方法完成所述倾斜摄影航片的定位计算，利用特征匹配构建稀疏点云和密集点云，再通过GIS软件的三维表面重建和纹理映射算法生成施工区域的实景三维模型；
S13，导出OBJ模型。
5.如权利要求1所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于：S32中所述全局光照参数通过施工日期来确定；所述局部光照参数L3用于调和航片数据中存在的无法修改的光照参数，使调和后的所述光照参数与所述全局光照L1相适应。
6.如权利要求1所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于，S32中设定LOD消隐参数时，视口距离所述UE场景要素的中心点近时所述渲染量多；在所述视口距离所述UE场景要素的中心点远时，所述渲染量少。
7.如权利要求1所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于：步骤S4包括以下子步骤；
S41，基础施工展示，包括基坑施工展示和桩基部分施工展示，具体为：
基坑施工展示，包括：
1） 定义一个带有不透明纹理属性的长方体，并将其置入在可视化空间内；
2） 定义一个只包含所述长方体的视口，在需要调用的时候才可见所述长方体；
3）按照施工工序和基坑施工的方案，在基坑施工完成可视化时，调用所述视口；
4）在下一步桩基部分编辑施工动画时，所述长方体相对于实景三维模型的正上部和正下部纹理属性设置判断条件，当与BIM模型有重叠发生时，对BIM模型进行显示，保证桩基施工动画可视化效果；
桩基部分施工展示：根据施工步骤，在BIM软件中将模型内部信息去除，保留施工过程中所需面状结构，按照浇筑模式进行施工流程设计；
S42，墩台施工展示：
S43，梁体施工展示；
S44，添加桥面上层部件。
8.如权利要求7所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于：S43中所述梁体包括现浇梁体和拼装梁体；对于所述现浇梁体编辑浇筑动画，对于所述拼装梁体编辑吊装动画。
9.如权利要求1所述的铁路桥梁工程虚拟施工可视化构建方法，其特征在于：步骤S5中所述施工模拟动画帧数为30-40。
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