Pinto Creek大橋修建于1949年,位于美國亞利桑那州鳳凰城東部約1.5小時車程的60號高速公路上,毗鄰Tonto國家森林區,作為羅斯福總統公共工程計劃的一部分而建立。大橋座落在陡峭的峽谷之上,站在橋上可以欣賞周圍鄉村的優美景色。
經過60多年的使用,大橋已經開始出現老化現象。據2014年的檢驗和評估結果顯示,該橋的綜合評定結果為差級,存在結構缺陷問題。
盡管大橋仍處于開放使用狀態,但老化問題迫使重建計劃不得不提上日程。因為舊橋的周圍沒有可繞行的道路,重建后的新橋將會建在現有橋梁的北面,屆時舊的Pinto Creek大橋將被拆除。
無人機拍攝的點云圖模式下Pinto Creek大橋示意圖
無人機勘察
Pinto Creek大橋重建項目目前正處于初期階段,亞利桑那州交通部(DOT)正在對周圍峽谷進行巖土工程勘察事宜,以確保適合新橋的修建工程。該區域內的任何新建筑必須首先通過詳盡的勘察,以確保工程對Tonto森林區域內及其周圍環境的可持續性和影響。橋梁建筑與周圍的自然環境融為一體是至關重要的。這個峽谷大約有80米深,所以如果用傳統的勘察方法需要一整天的時間才能完成從上到下的勘察,這包括使用攀巖裝備下降到峽谷下面和步行穿過巖石地區。傳統的方式具有一定的風險性,既危險效率又低。
Pinto Creek大橋周圍崎嶇的地形和敏感的自然環境,為無人機提供了完美的使用機會。無人機能夠快速收集數據,并幫助土地勘察員避開危險。勘察隊使用3DR公司的站點掃描無人機飛到Pinto Creek河上,并在單程飛行中捕捉到了整個區域的信息數據。
Jeremiah Johnson是3DR公司的解決方案架構師,也是當天的飛行員。當天從橋的西端起飛,用現場掃描應用程序飛行掃描了大約7.5平方米的面積。Johnson設置了交叉飛行航線,并選擇適合的高度和框架角度進行相應尺寸的掃描。這次飛行花了半個小時,收集到了358張高分辨率的照片。
Johnson說:“如果使用傳統的方法,這項工作至少需要一天時間從上到下進行勘測。然而,更大的挑戰是處理使用傳統方法收集來的數據,如果想要得到和使用無人機同樣的精度,則大約需要兩周的時間。”
3DR制作出四種可交付的數據,包括正交馬賽克、數字高清模型、覆蓋和點云模式。為了使無人機數據在BIM工作流程中更有效的使用,3DR公司將詳細的點云圖移交給了Autodesk的橋梁設計方和專家團隊。
InfraWorks軟件中新建橋梁參數化構件的修改示意圖
數據的處理
將原始的點云數據導入InfraWorks軟件中,對其進行處理,提取并將地形特征進行分類。幾個小時后,點云過濾完畢,隨后建立出一個完整的模型——聚集點云,海拔數據和現有設施的完整模型。這為設計新橋提供了豐富的背景信息。
Autodesk公司的首席研究工程師Sridharan說道:“使用無人機提取的點云數據信息,改善了設計和為現有環境建模的速度、效率和便利性。精細的細節有助于設計師識別存在的問題,從而可以為基建的設計提出合理的解決方案。”
新橋的設計
Autodesk產品線的經理Ara Ashikian先生介紹:“點云數據就緒后,在幾小時內用Infraworks創建了幾個橋梁模型,定制了道路校準和減緩坡度,并且輕松地修改了各個橋梁組件的參數。”
“無人機數據可以創造豐富的點云,這對指導參數化橋梁建模非常有用。” Ashikian說道“通過Pinto Creek的點云,我在周圍峽谷及其特征的真實環境背景中設計出了一座橋梁。”
隨后轉到Revit軟件中進行深化設計,Ara把最終的橋梁文件導入Autodesk Revit,以執行更詳細的設計。由于該結構的所有底層組件都是基于幾何參數,因此可以很容易地將它們導出到Revit和其他工具軟件中,而無須重新創建或執行任何新的操作。
現場掃描文件應用程序的示例圖像,顯示了Pinto Creek大橋的交叉線網格
3DR無人機勘察的主要交付成果
一次30分鐘的飛行勘察能帶來哪些成果?到當天結束時,3DR已經完成了四個主要的可交付成果:
正交馬賽克
通過處理358個捕獲到的圖像,3DR將整個站點的詳細正交馬賽克拼接在一起,提供清晰的空中數據,這些數據可以在Autodesk工具(如Civil 3D、Infraworks等)中進行有效應用的操作。
Pinto CreekPinto大橋正面影像
數字高清模型
3DR捕獲的可用于創建數字高清模型的數據,為勘察員提供了清晰、準確的整個峽谷不同高度的視圖。
Autodesk Recap 360 Pro中的DEM
覆蓋
通過將地形勘察數據導入現場掃描,并將其覆蓋在正交馬賽克上,3DR能夠輕松的將實際情況與最初的勘察計劃進行比較,并分析出有關該位置的新見解。
點云
3DR使用ReCap 360 Pro創建出一個站點的點云,可以在整個設計和工程施工過程中簡單地編輯、測量和做標記注解。