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GIS+無(wú)人機(jī)+BIM在排水PPP項(xiàng)目的應(yīng)用

發(fā)布日期:2016-08-14??來(lái)源:創(chuàng)智開(kāi)源我要投稿我要評(píng)論


項(xiàng)目背景

汝城縣給排水一體化PPP項(xiàng)目是汝城縣第一個(gè)PPP項(xiàng)目,項(xiàng)目投資總額10.819億元。汝城縣城區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)有集中供水工程主要為縣城自來(lái)水廠(水源為龍虎洞水庫(kù)),溪頭水廠(水源為梨頭咀及仙殿壟),其余均為以集鎮(zhèn)或村為供水區(qū)的小型供水工程。汝城縣自來(lái)水廠現(xiàn)在生產(chǎn)能力僅為2萬(wàn)m³/d,溪頭水廠僅為0.7萬(wàn)m³/d。現(xiàn)有供水規(guī)模將不能滿(mǎn)足發(fā)展需求;以集鎮(zhèn)或村為供水區(qū)的小型供水工程存在取水量不足、保證率低、季節(jié)性缺水嚴(yán)重、水質(zhì)水壓達(dá)不到要求、水源地分散、供水規(guī)模小、水費(fèi)收繳困難等問(wèn)題。

故建設(shè)汝城縣第二水廠,設(shè)計(jì)總規(guī)模為7萬(wàn)m³/d。近期規(guī)模為4萬(wàn)m³/d,以龍虎洞水庫(kù)為水源,采用常規(guī)處理工藝,分2期建設(shè),一期2萬(wàn)m³/d,二期擴(kuò)建2萬(wàn)m³/d;遠(yuǎn)期規(guī)模為3萬(wàn)m³/d,以團(tuán)結(jié)水庫(kù)作為第二水源。

2GIS+無(wú)人機(jī)+BIM技術(shù)助于施工場(chǎng)地破壞面積的劃分統(tǒng)計(jì)

BIM+GIS+無(wú)人機(jī)技術(shù)通過(guò)對(duì)管網(wǎng)施工沿線的地形地貌進(jìn)行測(cè)繪,快速地完成場(chǎng)地地貌信息的數(shù)據(jù)采集,利用采集的點(diǎn)源信息建立與現(xiàn)場(chǎng)地貌完全一致的地理原貌模型。

1.1 準(zhǔn)備工作

熟悉工程施工圖紙與無(wú)人機(jī)性能,對(duì)測(cè)繪路線提前進(jìn)行規(guī)劃,討論研究測(cè)繪范圍、基站布置、飛行高度及航線規(guī)劃等,制定出詳細(xì)的無(wú)人機(jī)測(cè)繪方案。選取晴朗的天氣進(jìn)行無(wú)人機(jī)的測(cè)繪工作。

1.2航線規(guī)劃設(shè)計(jì)

本工程總測(cè)繪范圍為4.8平方公里,分為三個(gè)航攝區(qū)塊進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行,利用Google Earth進(jìn)行區(qū)塊劃分及航線設(shè)定和飛行方向,設(shè)定完之后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入無(wú)人機(jī)GPS設(shè)備中。

1.3像控點(diǎn)的布置測(cè)量

像控點(diǎn)采用區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)方案,每隔400m至500m布置一個(gè)像控點(diǎn),像控點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)選取標(biāo)志性建筑或物體,本項(xiàng)目共計(jì)布置像控點(diǎn)64個(gè)。采用專(zhuān)業(yè)刺點(diǎn)設(shè)備選取基于JLCORS的網(wǎng)絡(luò)PTK模式對(duì)像控點(diǎn)的坐標(biāo)位置進(jìn)行測(cè)量,并記錄下相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.4影像數(shù)據(jù)采集

本項(xiàng)目測(cè)繪采用天狼星無(wú)人機(jī)作為航攝系統(tǒng)的飛行承載平臺(tái),飛行高度300m,無(wú)人機(jī)冀展163cm,長(zhǎng)度120cm,起飛重量2.7kg,最大載荷時(shí),飛行最大時(shí)長(zhǎng)為55分鐘,巡航速度65km/h,航攝儀采用單相機(jī)3600萬(wàn)像素的攝影傳感器,測(cè)量精度可達(dá)到1.6cm。

1.5多影像數(shù)據(jù)密集匹配,導(dǎo)出三維成果

利用EV-Modeling軟件自動(dòng)建模系統(tǒng)加載航攝影像數(shù)據(jù),設(shè)定像控點(diǎn)的坐標(biāo)及高程后,利用空三加密技術(shù),恢復(fù)地物間的空間位置關(guān)系。利用密集匹配技術(shù),根據(jù)高精度的影像匹配算法,匹配出所有影像中的同名點(diǎn),并從影像中抽取更多的特征點(diǎn)構(gòu)成密集點(diǎn)云,從而更精確的表達(dá)地物的細(xì)節(jié),生成真實(shí)的三維場(chǎng)景。

在得到的GIS影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Arcmap中,對(duì)原水管路線途徑農(nóng)田、林地、旱地及園地進(jìn)行施工面的破壞面積進(jìn)行劃分統(tǒng)計(jì)。

通過(guò)施工場(chǎng)地破壞面積劃分統(tǒng)計(jì),很清晰把控現(xiàn)場(chǎng)施工條件,同時(shí)為施工前征地費(fèi)用的概算提供依據(jù)。

3GIS+無(wú)人機(jī)+BIM技術(shù)輔助原水管方案設(shè)計(jì)

將通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)獲得的施工場(chǎng)地點(diǎn)源數(shù)據(jù),導(dǎo)入Revit建立管線施工BIM三維模型。

管線施工BIM三維模型建立

利用管線施工三維模型創(chuàng)建,進(jìn)行原水管覆土厚度核查,覆土厚度需滿(mǎn)足球墨鑄鐵管道安裝覆土要求,如下圖所示。輔助設(shè)計(jì)院完善方案設(shè)計(jì)優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以BIM建模圖紙匯總文件形式提交工程技術(shù)部,有工程技術(shù)部發(fā)聯(lián)系函與設(shè)計(jì)院進(jìn)行溝通,這些圖紙問(wèn)題的及早發(fā)現(xiàn)和解決大大減少了后期因圖紙錯(cuò)誤而需要調(diào)整進(jìn)行的大量協(xié)調(diào)、拆改等工作。

4GIS+無(wú)人機(jī)技術(shù)在原水管路線比選應(yīng)用

利用GIS+無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù),得到施工沿線地形地貌影像圖像及場(chǎng)地模型,考慮施工面周邊環(huán)境的破壞因素,為項(xiàng)目工程原水管路線選定提出了以下幾種方案:

第一段:龍湖洞水庫(kù)至井坡鄉(xiāng)段

原水管從龍虎洞接出后,沿龍虎洞水庫(kù)泄洪渠右側(cè)農(nóng)田鋪設(shè)(X013縣道走向平行)至井坡鄉(xiāng),該泄洪渠右側(cè)(自龍虎洞至縣城方向)農(nóng)田設(shè)有機(jī)耕道,在管線施工期間無(wú)需鋪設(shè)施工便道,節(jié)省臨時(shí)占地費(fèi)用可修建施工便道費(fèi)用,泄洪渠左側(cè)(自龍虎洞至縣城方向)建有老水廠原水管,且無(wú)施工便道可利用,為避免施工期影響已建原水管及節(jié)省工程費(fèi)用,因此建議龍湖洞水庫(kù)至井坡鄉(xiāng)段原水管線在泄洪渠右側(cè)農(nóng)田鋪設(shè)。

第二段:過(guò)井坡鄉(xiāng)段

1#線方案:沿井坡鄉(xiāng)南側(cè)及東側(cè)農(nóng)田避開(kāi)井坡鄉(xiāng)已建及規(guī)劃區(qū)域,再接至X013縣道;

2#線方案:沿井坡鄉(xiāng)已建道路,至X013縣道。

方案比較:

1#線和2#線的比較:

通過(guò)以上比較分析,推薦采用1#線,繞開(kāi)井坡鄉(xiāng),取道農(nóng)田,從井坡鄉(xiāng)南側(cè)及東側(cè)農(nóng)田通過(guò)。
    第三段:過(guò)井坡鄉(xiāng)后至X013縣道與平汝高速交叉口段

A線:穿過(guò)X013道至水庫(kù)泄洪渠,沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右側(cè)坡地接至與X013縣道交叉口。

B線:沿X013道至平汝高速交叉口。

方案比較:

A#線和B#線的比較:

通過(guò)以上比較分析,推薦采用A線,穿過(guò)X013道至水庫(kù)泄洪渠,沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右側(cè)坡地接至與X013縣道交叉口。

第四段:過(guò)X013縣道與平汝高速交叉口后-----沿X013縣道----106國(guó)道-----工業(yè)大道-----汝城二水廠。

最終路線確定:原水管從龍虎洞接出后,沿龍虎洞水庫(kù)泄洪渠右側(cè)農(nóng)田鋪設(shè)(X013縣道走向平行)至井坡鄉(xiāng);沿井坡鄉(xiāng)南側(cè)及東側(cè)農(nóng)田避開(kāi)井坡鄉(xiāng)已建及規(guī)劃區(qū)域,再接至X013縣道;穿過(guò)X013道至水庫(kù)泄洪渠,沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右側(cè)坡地接至與X013縣道交叉口;沿X013縣道路徑106國(guó)道-----工業(yè)大道-----汝城二水廠。

5針對(duì)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償比選分析優(yōu)化原水管管線走向

原水管線里程樁13658米,按水流方向擬分三段,A段、B段、C段。

A段:K0+000---K6+697B段:K6+697---K10+550C段:K10+550---K13+658
      原水管路線途徑農(nóng)田、旱地及園地、林地,在征地過(guò)程中帶來(lái)了農(nóng)田、旱地及園地、林地青苗賠償,其中還包含墳地遷移賠償??紤]旱土及灌木林青苗補(bǔ)償單價(jià)較小于其他各個(gè)部分,因此在路線優(yōu)先方案中盡量增加途徑旱地及灌木林區(qū)域,對(duì)原水管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提出B、C段優(yōu)化方案:
      B段優(yōu)先考慮直連汝城大道規(guī)劃路口。
      C段優(yōu)先考慮沿興科路和汝城大道鋪設(shè)。
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