三维项目建设进度管理系统设计与实现

周智勇

(重庆市勘测院，重庆 400020)

三维项目建设进度管理系统设计与实现

周智勇∗

(重庆市勘测院，重庆 400020)

随着无人机航摄技术的推广，快速获取目标区域的高分辨率影像成为现实。结合日益成熟的三维仿真技术，建立项目建设三维进度管理系统，为重大工程项目管理提供精准和可视化的平台。本文结合重庆国际博览中心三维管理系统的建设，对系统建设内容、系统设计及建设要点等进行了阐述。

无人机航摄；三维仿真；三维进度管理系统

1 引 言

近年来，随着计算机技术、低空数字航空摄影技术、摄影测量技术、图形图像技术、三维仿真技术等相关学科的飞速发展，使得通过快速获取地表信息，并进行三维地表重现成为可能。本文在三维仿真建模基础上，提出了用低空无人机数字航摄影像作为三维地形可视化中地形表面纹理图以提高真实感的想法，并且定期航飞进行数据更新，达到项目建设进度管理的要求。以三维地形数据和低空航摄影像数据为基础的可视化地形三维，叠加建筑规划三维模型可以产生更逼真的三维视景。

目前国内项目建设进度管理存在着信息化管理水平不高、大量图纸和文档资料不便于保存和管理等缺点。而三维进度管理系统首先根据建设进度计划进行三维模拟，对建设的全过程进行规划效果与现状情况的对照、分析，及时发现实施中的偏差，采取有效措施，调整工程建设施工进度计划，排除干扰，保证工期目标实现。

2 系统建设的总体目标

重大工程项目建设管理是为了实现项目的目标，对项目的工作内容进行控制的管理过程。它包括范围的界定，范围的规划，范围的调整等。项目建设三维管理系统的设计目标为:

(1)具有强大的三维展示功能；

(2)设计进度与现状对比功能；

(3)对建设进展的精确模拟；

(4)提高项目建设管理效率和质量。

3 系统建设内容

项目建设三维管理系统主要建设内容包含:

(1)数据获取与整理

规划资料获取与整理:项目方案资料的收集，包括项目总平面图、立面图、效果图等。获取资料后进行分析、整理，保证资料的一致性。

现状数据获取与整理:现状数据主要依靠无人机进行航摄获取。首先依据项目范围收集已有地形图，经过分析，确定航向、航高、重叠度等，进行无人机航摄。获取航摄相片后进行冲洗、外业测量像控点、成果解算、内业空三加密、采集特征点线面等。

(2)三维模型制作

规划方案依据收集到的资料，在专业三维建模软件如3ds Max里面进行建模。得到规划方案的建筑模型。

现状模型依据采集的特征点线面等三维矢量数据生成数字高程模型、数字正射影像图，制作带影像贴图的三维地形模型。

(3)系统设计与开发

设计友好的用户界面、提供实用的量算功能、实现现状与设计进度的对比功能、并提供基本的导入导出图片、视频等功能，同时开发自动按进度播放或人工进行演示进展计划等功能。

(4)系统集成

将制作的规划方案模型和地形三维模型数据集成到带有丰富三维功能的系统中，并实现数据的快速调入与显示。

(5)数据更新与维护

项目进度随着时间的推移而变化，根据甲方要求，制定合理的三维地形数据的更新周期，保证数据现势性。依据更新周期进行无人机航摄，提供实时的三维地形数据，实现对进度的全方位掌控。

4 系统设计

4.1 区域概述

重庆国际博览中心总投资约 74亿元，占地1.3 km2，总建筑面积60万m2，建筑面积为西部第一，全国第二，于2010年7月开工，将于2012年10月开馆。项目设计管理难度大、屋面造型特殊、项目超限、专业论证量大、地形地貌复杂，而整个工程工期仅25个月，将再一次刷新建设的重庆速度。

4.2 数据组织

(1)精细模型制作

依据业主提供的建筑平面图、立面图及效果图等规划资料，按地形模型、建筑模型、交通路网模型、植被模型、附属设施模型、其他模型、纹理贴图等类别进行制作，并按照项目建设进度计划进行数据整理，满足后期系统分块调用数据要求。

(2)地形模型

以无人机航摄影像为基础，进行外业控制测量，内业空三加密，采集特征点线面等，生成数字高程模型，结合空三加密成果制作数字正射影像图。利用采集的特征点线面数据生成地形三角格网，同时套合数字正射影像图，得到测区的地形模型。

4.3 系统主要功能设计

(1)三维浏览

系统提供灵活的视点控制方式，如平移、旋转、视点切换等。实现全屏显示计划、全屏显示实际或同时显示计划和实际等。如图1为全屏显示2011年2月的计划进度。

图1 2011年2月施工计划进度

(2)视频播放

系统支持播放视频文件。导入事先录制好的宣传视频，通过定制的播放键在不退出系统的情况下进行播放。效果如图2所示。

图2 系统支持播放视频文件

(3)规划与现状对比

以分屏显示的方式来进行对比。同一时期的三维地形与进度计划进行对比，全面地分析与评价进度计划的执行到位情况。以左屏幕显示计划进度，右屏幕显示现状情况。并支持独立更新进度，直观而又准确描述进度计划执行情况。对比效果如图3所示。

图3 左为2011年8月施工进度计划，右为2011年8月份的实际进度情况

(4)空间量算

实现常规的测量分析，如测量空间点、测量空间距离、测量水平距离、测量垂直距离、测量面积等。

(5)系统输出

系统提供灵活的数据处理方式，如导入导出场景数据、录制影片、效果图输出等功能。

4.4 系统应用

以重庆国际博览中心项目建设工程为例，项目单位要求按月度将进度计划体现在三维进度管理系统中，实现对进度实施的精细化管理。同时要求以2个月为周期，对建设区域影像进行更新，实现对工程进度的全面掌握，及时调整施工计划。图4为施工前地块地形与2011年7月施工现状对比。图5为2011年7月施工计划与现状的对比。图6为规划建成后的效果与2011年7月现状进行对比。

图4 左屏为施工前地块地形，右屏为2011年7月时的施工状况

图5 为2011年7月施工计划与现状的对比

图6 规划建成后的效果与2011年7月现状进行对比

5 建设要点

为了实现一体化应用集成的目标，及达到现状与实际的对比功能，重点开展和实现了以下关键技术的应用:

(1)建筑规划模型和地形模型的有机结合。随着时间的推移，建筑模型在不断的生长，地形也随着时间的推移而发生着变化，将两者完美的结合是在建模过程中必须处理好的问题。

(2)地形模型的更新需以无人机航摄为保证。无人机航摄可以快速获取目标区域的高分辨率影像，进而快速生成数字高程模型和数字正射影像图，满足地形模型的更新速度和质量要求。

6 结 语

系统建成后，通过采用三维仿真可视化的形式，极大地方便了项目进度数据的管理、查询与分析，用户可以方便地对项目建设过程中甲方施工进度进行准确分析与对照，免去了到现场才能检查施工进度的缺陷，能全面仔细地分析施工进度情况，并依据实际施工进展及时调整项目建设计划，保证重大工程项目建设在工期内按时完成。

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[6] 顾朝林.论“数字城市”及其三维再现关键技术[J].地理研究，2002，21(1):14～21

The Design and Implementation of Three－dimensional Project Construction Schedule Management System

Zhou Zhiyong
(Chongqing Survey Institute，Chongqing 400020，China)

Obtaining high resolution images has been came true with the popularization of aerial photography by UAV.Constructing the three dimensional project progress management system to provide a convenient and visual platform based on the three dimensional simulation technology.This paper interprets the content and key point of the system construction and system design combined with the construction of the three dimensional management system for Chongqing International Expo Center.

aerial photography by UAV；three dimensional simulation；three dimensional project progress management system

2012—03—05

周智勇(1979—)，男，工程师，主要从事摄影测量与地理信息系统的生产与管理工作。

“十二五”国家科技支撑计划重点项目“高性能航空遥感数据自动处理与加工软件研制”(2011BAH12B07－04)。

1672－8262(2012)02－8－03

P208.2

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