GIS+无人机+BIM在排水PPP项目的应用

BIM+GIS+无人机技术通过对管网施工沿线的地形地貌进行测绘，快速地完成场地地貌信息的数据采集，利用采集的点源信息建立与现场地貌完全一致的地理原貌模型。
项目背景
汝城县给排水一体化PPP项目是汝城县第一个PPP项目，项目投资总额10.819亿元。汝城县城区及周边乡镇现有集中供水工程主要为县城自来水厂（水源为龙虎洞水库），溪头水厂（水源为梨头咀及仙殿垄），其余均为以集镇或村为供水区的小型供水工程。汝城县自来水厂现在生产能力仅为2万m?/d，溪头水厂仅为0.7万m?/d。现有供水规模将不能满足发展需求；以集镇或村为供水区的小型供水工程存在取水量不足、保证率低、季节性缺水严重、水质水压达不到要求、水源地分散、供水规模小、水费收缴困难等问题。
故建设汝城县第二水厂，设计总规模为7万m?/d。近期规模为4万m?/d，以龙虎洞水库为水源，采用常规处理工艺，分2期建设，一期2万m?/d，二期扩建2万m?/d；远期规模为3万m?/d，以团结水库作为第二水源。
GIS+无人机+BIM技术助于施工场地破坏面积的划分统计
BIM+GIS+无人机技术通过对管网施工沿线的地形地貌进行测绘，快速地完成场地地貌信息的数据采集，利用采集的点源信息建立与现场地貌完全一致的地理原貌模型。
1 准备工作
熟悉工程施工图纸与无人机性能，对测绘路线提前进行规划，讨论研究测绘范围、基站布置、飞行高度及航线规划等，制定出详细的无人机测绘方案。选取晴朗的天气进行无人机的测绘工作。
2航线规划
设计本工程总测绘范围为4.8平方公里，分为三个航摄区块进行无人机飞行，利用Google Earth进行区块划分及航线设定和飞行方向，设定完之后将数据导入无人机GPS设备中。
3像控点的布置测量
像控点采用区域网布点方案，每隔400m至500m布置一个像控点，像控点现场选取标志性建筑或物体，本项目共计布置像控点64个。采用专业刺点设备选取基于JLCORS的网络PTK模式对像控点的坐标位置进行测量，并记录下相关数据。
4影像数据采集
本项目测绘采用天狼星无人机作为航摄系统的飞行承载平台，飞行高度300m，无人机冀展163cm，长度120cm，起飞重量2.7kg，最大载荷时，飞行最大时长为55分钟，巡航速度65km/h，航摄仪采用单相机3600万像素的摄影传感器，测量精度可达到1.6cm。
5多影像数据密集匹配，导出三维成果
利用EV-Modeling软件自动建模系统加载航摄影像数据，设定像控点的坐标及高程后，利用空三加密技术，恢复地物间的空间位置关系。利用密集匹配技术，根据高精度的影像匹配算法，匹配出所有影像中的同名点，并从影像中抽取更多的特征点构成密集点云，从而更精确的表达地物的细节，生成真实的三维场景。
在得到的GIS影像数据导入Arcmap中，对原水管路线途径农田、林地、旱地及园地进行施工面的破坏面积进行划分统计。
通过施工场地破坏面积划分统计，很清晰把控现场施工条件，同时为施工前征地费用的概算提供依据。
GIS+无人机+BIM技术辅助原水管方案设计
将通过无人机测绘技术获得的施工场地点源数据，导入Revit建立管线施工BIM三维模型。
管线施工BIM三维模型建立
利用管线施工三维模型创建，进行原水管覆土厚度核查，覆土厚度需满足球墨铸铁管道安装覆土要求，如下图所示。辅助设计院完善方案设计优化，发现的问题以BIM建模图纸汇总文件形式提交工程技术部，有工程技术部发联系函与设计院进行沟通，这些图纸问题的及早发现和解决大大减少了后期因图纸错误而需要调整进行的大量协调、拆改等工作。
GIS+无人机技术在原水管路线比选应用
利用GIS+无人机测绘技术，得到施工沿线地形地貌影像图像及场地模型，考虑施工面周边环境的破坏因素，为项目工程原水管路线选定提出了以下几种方案：
第一段：龙湖洞水库至井坡乡段
原水管从龙虎洞接出后，沿龙虎洞水库泄洪渠右侧农田铺设（X013县道走向平行）至井坡乡，该泄洪渠右侧（自龙虎洞至县城方向）农田设有机耕道，在管线施工期间无需铺设施工便道，节省临时占地费用可修建施工便道费用，泄洪渠左侧（自龙虎洞至县城方向）建有老水厂原水管，且无施工便道可利用，为避免施工期影响已建原水管及节省工程费用，因此建议龙湖洞水库至井坡乡段原水管线在泄洪渠右侧农田铺设。
第二段：过井坡乡段
1#线方案：沿井坡乡南侧及东侧农田避开井坡乡已建及规划区域，再接至X013县道；
2#线方案：沿井坡乡已建道路，至X013县道。
方案比较：
1#线和2#线的比较：
通过以上比较分析，推荐采用1#线，绕开井坡乡，取道农田，从井坡乡南侧及东侧农田通过。
第三段：过井坡乡后至X013县道与平汝高速交叉口段
A线：穿过X013道至水库泄洪渠，沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右侧坡地接至与X013县道交叉口。
B线：沿X013道至平汝高速交叉口。
方案比较：
A#线和B#线的比较：
通过以上比较分析，推荐采用A线，穿过X013道至水库泄洪渠，沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右侧坡地接至与X013县道交叉口。
第四段：过X013县道与平汝高速交叉口后-----沿X013县道----106国道-----工业大道-----汝城二水厂。
最终路线确定：原水管从龙虎洞接出后，沿龙虎洞水库泄洪渠右侧农田铺设（X013县道走向平行）至井坡乡；沿井坡乡南侧及东侧农田避开井坡乡已建及规划区域，再接至X013县道；穿过X013道至水库泄洪渠，沿泄洪渠至平汝高速后沿高速路右侧坡地接至与X013县道交叉口；沿X013县道路径106国道-----工业大道-----汝城二水厂。
针对经济补偿比选分析优化原水管管线走向
原水管线里程桩13658米，按水流方向拟分三段，A段、B段、C段。
A段：K0+000---K6+697B段：K6+697---K10+550C段：K10+550---K13+658
原水管路线途径农田、旱地及园地、林地，在征地过程中带来了农田、旱地及园地、林地青苗赔偿，其中还包含坟地迁移赔偿。考虑旱土及灌木林青苗补偿单价较小于其他各个部分，因此在路线优先方案中尽量增加途径旱地及灌木林区域，对原水管线进行优化设计，提出B、C段优化方案：
B段优先考虑直连汝城大道规划路口。
C段优先考虑沿兴科路和汝城大道铺设。