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杨春强:实景建模技术助力基础设施BIM全生命周期

实景建模技术是用一种或多种设备采集现有的环境数据并通过计算机软件自动创建三维模型,可在基础设施全流程各个环节应用。

杨春强:实景建模技术助力基础设施BIM全生命周期
  6月15日下午,WGDC2018智慧城市峰会在北京国家会议中心举办。Bentley软件(北京)有限公司实景建模销售总监杨春强应邀出席会议,并发表演讲。以下为演讲实录,未经本人确认。

  大家下午好,很高兴有机会跟大家分享一下实景建模在当下Bentley全流程的应用。这是我今天见到的主题,先花两分钟时间聊一下Bentley,再跟大家分享一下全生命周期的应用,最后的技术更新可能没时间讲了。

  首先讲一下Bentley。Bentley是一家美国公司,为什么叫Bentley?因为是家族公司,他们家族姓Bentley,所以一直延续用这个名字。我们的使命是为全球的基础设施领域,从前期的设计到施工运维,提供可持续发展的方案。

  这是Bentley软件的架构。我们有两个主要的平台,下面是MicroStation,我们有四百多个软件,上面涉及到工厂、市政、地理信息,这里面同一个平台可以兼容同一种数据,这样上下游之间,多专业之间协同就不存在任何问题。下面是我们的管理平台PW,你可以把所有的工程信息,所有的文件信息放到这样的协同平台基础之上,我们可以进行更好的协同。

  这张图比较全面的展示了Bentley的解决方案,我们想到的基础设施领域里面的每一个领域,包括核电、交通、海洋、石油平台、港口码头,每个都有几十组软件。我们今天的主题是智慧城市,实际上智慧城市需要有一个数字化的城市底子,在这方面我们可以做到把整个城市模型的底子建出来。这是美国的一个第三方工程新闻记录杂志做的调查,在五百强的设计中90%都是Bentley的客户。

  今天的主题实景建模,在座的各位都不陌生。具体的定义就是用一种或多种设备,这个设备可以包括无人机,手持的数码相机,激光扫描仪等采集现有的环境数据并通过计算机软件自动创建三维模型,后面可以在测绘、设计、建造、运营做多种应用。

  这是我们几款主要的应用软件,第一款叫CC,它由照片或者点云生成三维模型的软件,后面的DP是在实景模型的基础之上可以做一些后期的编辑还有一些应用,后面EA可以做可视化的效果,实际上我们还有一个,它可以把实景信息融合到一个平台上。

  我们所构建的数字化部分主要有两部分,第一是从无到有的过程,你在做一个项目之后,我需要在头脑中、电脑中把这个模型创建出来,这就是我们现在讲的Bentley,但是对现有的场景怎么样将它数字化,怎么样将它捕捉到我们的电脑中,这就需要我们的实景模型二者结合起来。我们现实还有虚拟的物体都被数字化了,每一个基础设施的项目从头到尾都分为设计、施工、运营不同的阶段,实景模型在每个阶段都有它的作用。

  首先我们看设计阶段,与我们以往用二维图照片获取的信息不一样,我现在拿到的是所见即所得的三维模型。这样可以更好的进行测量和分析。后面的施工,可以每个阶段做一个施工现场的采集,可以很好的了解场地状况,风险的控制等等。后期的运营我们可以将实景建模单体化,单体化之后做成添加属性,有了这些属性之后可以放在后面的管理平台里,包括结合现在的VR和AR技术可以做很多的应用。这是我们目前在中国的部分用户,最开始实际上就是从测绘领域起步的,目前全中国省级以上的测绘单位几乎都是Bentley的用户。后面Bentley在2015年收购这款软件之后,我们更多的是向基础设施领域发展,这是在水利水电的,还有交通的,还有海检、高校、工厂等等。

  这是2017年我们Bentley举办的全球基础设施设计大奖赛,这个大奖赛我们每年都会办。这里面就会看到总共有二十三个奖项,中国区是获得了十个奖项,这在全球范围内是非常成功的,每年都在递增,去年是六个,今年是十个。右边就是用的解决方案,大家如果注意看,每一个都会包含实景建模。这是三亚的机场,这是香港的一个项目,这也是香港的一个养殖场项目,这是海上石油平台,这只是用了我们分析的一个软件。这是水利水电的,这是珠江研究院做的道路改造,这是龙江桥的项目,这是通州水厂的一个水处理的,这是跟我们应该是比较相关的深圳浅海的,我们现在做的几个跟智慧城市相关的比较大型的项目,包括深圳强海,包括雄安,包括北京。

  雄安从几百平方公里的模型先建出来,后期所有的规划设计都是基于实景模型进行的,北京不是新区了,三千六百平方公里模型都创建完了,后面可以做各种各样的应用,包括省会城市实景的基础都有了,跟我们未来的智慧城市,我们可以打造一个信息非常全的数字化的底子,跟我们后期的应用。这个是一个挺大的片区,几十平方公里,这里面也是采用了实景模型,后面是跟Benefits的地上地下的融合非常好,除此之外在设计施工的应用,后期可以跟运维和智慧城市完全的关联起来,它后面的价值实际上会更多,现在还没有体现出来,这是在前期的设计和施工阶段。

  这是滨州大学的智慧校园,他们做的应用比较简单,但是也有一些参考意义。这是一个电信厂的项目,它可以用来做电信厂的选址,信号的分析,覆盖范围的分析,这是选线的一个分析。这是新加坡的一个智慧城市项目,这个跟我们这个是比较相关的,他第一步也是把所有的城市模型建出来,然后分享到网络上,所有政府的部门都可以基于同一个模型做决策和分析。

  这个是美国硅谷附近的一个小镇,他是做了一个自动驾驶的试点项目,如果是用传统的测量和建模,他需要六个人的团队做半年,但是用了我们实景的方式,他只用了三个周的时间就把整个的模型建出来了。而且包含了所有道路上所有精确的符号,精确的位置,还有精确的距离等等,非常快,都有了。

  这是工厂的一个项目,线路的一个改造。这是美国加州的一个变电站管理的项目,2012年就是Benefits的用户,他可以处理从无到有的过程,但是对现有的上千个变电站如何实现数字化,2016年他采用了实景建模到现在已经把他所有的变电站数字化了。

  我们再看从设计施工,设计阶段我们能够给用户带来什么样的价值。第一个就是可以更好的理解现有的场地状况,可以替代和补充传统的方式,第三个可以做风险的管理,对场地的使用确权以及碰撞检测,还有快速的草图和规划,可以帮助你的决策过程。

  这是Benefits的平台,这个平台是可以兼容带基础设施的照片,还有实景模型的信息。前期设计阶段这是一个非常小的案例,如果你要在整个城市当中要新建一栋建筑怎么办?我可以把实景模型抠掉,用Benefits的模型放上去,这时候在三维环境下可以做各种各样的分析,景观的分析,天气线的分析,很多分析都可以在这里面实现。

  这是一个道路规划设计的一个平台,第一步也是把实景模型做出来,然后你可以在上面快速的布置你的道路交通,这个时间也是会非常快。有一些你觉得不好的地方你可以直接选取它拍平了再放上Benefits的模型。这是建成后的一些实际效果。

  这个案例简单跟大家分享一下,这是中交研究院做的深圳市政改造的项目,这个项目最早起源是有一个六车道,从2012年到2016年他的用料直接翻了一倍,需要进行道路的拓宽,这项目的一些节点数据,距离还有立交桥,它的挑战就是专利多,任务重,时间短。最开始的第一个挑战在最繁忙的道路上怎么样快速的来取得道路的实际场地的一些数据,是他们面临的最大困难。采用的这种无人机加上实景建模的技术,创造出实景模型。后期你可以做地形表面的分析,然后剖面图、红线控制还有高层分析这些应用,通过实景模型跟Benefits模型的融合,后面会有很多的应用,这是Benefits不同类型的叠加,包括现有的管道还有管馕,包括上面的桥,这样整个的一个完整现有的数据还有Benefits数据完整整合起来。这是在前期的规划设计阶段做了汇报方案,做了一个展示,这样可以大大节省交流时间。还有在拆迁量化上,可以在实景模型基础之上画了一些拆迁线和征地线,你可以非常快的测量它的面积,不光如此你还可以把这些需要拆迁的部分添加上,这时候非常有针对性的进行管理。

  道路两侧施工的时候,这个道路还是不停的在运转,我前期要做好非常好的模拟,既不耽误使用又能按照工期迅速的实现最初规划的成果,后面都会有差不多的模拟。这是设计之前,还有设计之后的比对,上面是一个纯实景的模型,下面是融合了Benefits的模型,我们可以看到设计之前和设计之后,建造之前和之后是什么样的,有非常精确的比对,而且是完全真实的。

  刚才讲的设计规划阶段,那在施工阶段有哪些应用,这个案例结合了无人机采集数据还有点云采集数据,两种数据结合起来可以融合建模,它是要做一个道路的改造,第一步先把整个的道路模型建出来,大家可以看到这个模型比较精确,它是两种建模方式。第二步是将实景模型导入到我们的设计里面,这个里面可以做新型的道路设计,在实景模型的基础之上,我把这个模型建出来。右边就是添加的Benefits模型。第三步可以将Benefits的模型导入到我们的铺路机里面,根据它的模型进行铺设。后面一步是把建成后的建模再建一遍模型跟当初的设计模型做出一个比对,做出差量,需要修改的地方进行修改。

  这个是哈尔滨老街区的改造,它的一个改建,我需要拆迁的面积和体积做出来,做好之后用上Benefits的模型添加到一起,再加上景观的布置,快速的规划方案就出来了。

  在施工阶段可以让业主对施工现场有一个全局并且明确的认知,让项目经理做评估施工进程等等。这是对施工现场的监控,我们可以不同阶段的做一个航飞、建模和比对,这个时候就可以非常直观的掌控施工进度。有人说这个不够,我们还有另外一种方式,我用数值的方式做分析,实景模型可以把它当成一个完全的分子,Benefits相当于百分之百的分母,这个时候就可以算出每一个构建、部分的完成度是多少,后面会有一个百分比展示出来。

  到了后面会有一个营运维护阶段,在巡检、资产标记和资产管理,训练和模拟,包括结合现在的VR和AR技术,这是一小段桥的管理。实景模型单体化之后把不同的桥添加到不同的属性,有了这些属性信息之后,我们就可以根据这些属性来查询、管理这些桥。比如说1960年建的桥,或者现在状态不太好的桥都可以调出来,而且可以查到详细的信息,实景模型可以做到大的导航面板。

  这个也是跟刚刚那个差不多,但是这个信息会包含的更全,左边是包含了所有的桥的信息,这个时候我们要去做巡检,要去做测量的时候,后面会结合我们云端服务,我们的巡检人员只需要带一个手机出去,在他发现问题的地方只需要拍几张照片,这个照片上传到云端,我们云端有大量的计算引擎,就可以快速的生成三维实景模型,发现这个地方有一个洞,这个时候可以把这个模型传回总部,总部可以看到,做相应的修改策略。

  这个是对电信塔的一个照片导航,我们看到的这个红色的这些小片片就是无人机飞行的轨迹,这个时候如果要查看某一个设备详细的信息,可以点击某一个小红片,当时拍摄的照片就会展示出来,我们可以通过这种方式实现。

  还有后面的管理方式可以做对线化,这个精度非常高,对非常小的体量每个设备都可以做成对线化,这个时候你选择任何一个数据,我整个的信息都可以结合起来。我们现在跟华为和中国移动都有这样的合作,国外也有很多的项目。可以看到它的属性信息全部展示出来了,你可以做智慧的电信网管理。

  这个是跟西门子合作的未来非常重要的发展方向,叫数字工厂。我们有一个实体工厂,还有数字化的工厂,通过传感器来把这些实时工程的运行数据传回来,这是结合AR效果,这里面有很多的操作我就不播放了,这是后面结合传感器的应用,下面这副图表都是体现了他的压力值,他的温度,他的一些很多运行的条件,这就是结合实景模型,结合传感器把这些实时运行的数据做了综合的分析得出来管理平台。

  这个是滨州的智慧校园,这个校园将整个校园的实景模型做出来,然后给他添加上不同的属性信息,有了属性信息之后就可以单独选择某一个建筑,某一个构筑物,这个时候他的信息就在右边显示出来了。这里只是展示非常简单的信息,但是对于复杂的信息需要查询怎么办?我可以关联到我们的管理平台,第一页讲到我们有一个管理平台,这个时候我们可以链接视频和PDF和任何想要链接的数据进去。除此之外,有的属性信息就可以对某一类的构筑物进行分类查询,分类的筛选,只要满足条件就可以快速的找到你所需要的构筑物。比如所有的教学楼,所有的男生宿舍,所有的图书馆,可以快速的查询。而且这些查询可以像收藏家一样快速的收藏,以后想调用也可以快速的调用出来。

  看整个一类的构筑物就出来了,你如果要做一个新的图书馆怎么办?我可以通过Benefits模型添加到校园里面做一个环境影响分析,那除此之外我们还可以跟地下一些设施集成,这里是有二维给水还有排水的管道,我如果要在这条路上做一些施工,这里就不要挖了,或者挖的深度要控制在什么范围之内,这里展示是二维的,我们最开始看的浅海的项目,他们是从头开始做的,从地下建成全部三维的,这个时候有一个地下的,有一个地上的,就可以做非常丰富的应用。

  这个是法国马赛的一个天然气管网的管理,他是什么原因呢?就是整个的施工经常会遇到事故。他就为了解决事故,所以他就想到了VR和AR方式,把整个的这条街道,这个城市给你建设好,把地下的管网加进去,这个时候你就可以拿着一个ipad在路上走,你就可以知道哪里有管网,哪里没有管网。这是一个起因,刚刚2014年的一个智库他们想到的这种方式。现在你可以拿着ipad在屏幕里面就可以看到管道信息在哪里,这个时候该施工的时候就应该注意了,这里不要挖,那里不要挖。这是在室外,VR应用后面还有。

  技术更新就先过了,大家过一眼就好了,我们每年都会有大量的技术更新的工作在做,包括性能的提升,功能的提升,每年都会有大大小小的版本推出来,从建模的效率,功能上都有大量的提升。

  这是点云跟照片的融合建模,这是室内的建模,这是红外影像的融合建模。格式输出,支持很多种格式。这是后面的LED加载,新的S3M格式。支持的地理信息平台,现在市面上所有的(英)都是支持的,支持的非常好。二维码的应用,定位和管理都可以用二维码实现。未来向哪些方向发展,有三个方向。

  第一就是我们的数字双胞胎,这个里面会有大量的智慧工厂和智慧校园,很多需要智慧管理的项目都可以用他实现。后面是云处理,云处理在全球很多地方都有云服务器,现在还没有完全的落地,我们正在跟阿里云磋商,未来我们中国的用户也可以用到我们的用户,那个时候又可以用手机上传照片,下载就可以了。后面我们还有AI应用,有很多智能化的功能会出来。谢谢大家!

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