نموذج التحسين لتكنولوجيا إعادة البناء ثلاثية الأبعاد القائمة على BIM والنموذج الهندسي للإدراك البصري
لا تزال إعادة البناء القائمة على الرؤية محدودة للغاية. من خلال نهجها القائم على البحث يقدم تقنيات إعادة الإعمار البصرية ثلاثية الأبعاد الأولية، تمت مقارنة مزايا وعيوب الطرق المختلفة، فمن المستحسن في هذا المجال أن يكون لديه فهم أكثر شمولاً، لتوضيح اتجاه البحث في المستقبل. من أجل تحسين كفاءة تصميم وبناء هندسة الجسور، تم إدخال نمذجة معلومات البناء (BIM) في مشروع الجسر في الماضي. من خلال تحليل خصائص تصميم الجسر والبناء والمشاكل المقترحة لتصميم الجسر وحلول التحسين المستندة إلى BIM، بما في ذلك تحسين التصميم الأولي، وتحسين تصميم البناء، وتحسين عملية البناء، وتحسين جدول البناء وتحسين إدارة البناء، إلى جانب الحلول العملية المشروع الهندسي قابلية التطبيق وتحليل الأثر. يظهر تطبيق الحالة، أن مشروع BIM Bridge قابل للتطبيق، يمكن أن يوفر دعمًا فعالًا لتصميم وبناء الجسر، وبالتالي تقليل إعادة العمل وتحسين الكفاءة. قد تكون الدراسة هندسة جسور كبيرة أو معقدة BIM تحسن كفاءة وفعالية تصميم وبناء المرجع.
المقدمة
يعتمد نموذج المعلومات وبناء المعلومات ذات الصلة على مشاريع البناء كأساس للنموذج، وقد تم إنشاء نموذج المبنى من خلال المعلومات الحقيقية لمبنى محاكاة المعلومات الرقمية، ولديه رؤية وتنسيق ومحاكاة للجنس ومثالية وإظهار خمس خصائص. إن تكنولوجيا BIM في مجال بناء هندسة الجسور هي حاليًا في المراحل المبكرة، والاستكشاف الأولي في التصميم والبناء وصيانة ما بعد التشغيل وإصلاح دورة الحياة بأكملها لكيفية استخدام تكنولوجيا BIM لتحسين كفاءة التصميم وتحسين التصميم الجودة، وتقوية تنظيم البناء وإدارة ما بعد العمليات، والطريقة المحددة وتطبيق تكنولوجيا BIM يمكن أن تجلب الفوائد، على أمل BIM في هندسة الجسر لتطوير الأفكار.
في السنوات الأخيرة، حققت مشاريع البناء المحلية في مجال غير BIM غير أن التكنولوجيا الأكثر سخونة في صناعة البناء حققت نتائج جيدة بعد التطبيق، بدأت الدولة في الترويج بقوة للسكك الحديدية والطرق السريعة والحفاظ على المياه وتطبيق صناعة الطاقة الكهرومائية تكنولوجيا BIM في مجالات مثل الهندسة، وهندسة الجسور في مجال البناء ونسبة كبيرة، وخاصة السكك الحديدية عالية السرعة والسكك الحديدية الجبلية والطرق والجسور، والتي غالبًا ما تمثل أهمية أكبر في تطبيقات هندسة الجسر تكنولوجيا BIM على كامل التخصص المشروع، ستصمم الورقة، ثلاث مراحل من بناء وتشغيل وصيانة الجزء الأخير من دورة حياة المشروع هي التطبيق العملي لاحتياجات البحث وتأثير تكنولوجيا BIM.
في السنوات الأخيرة، إذا كانت احتياجات التنمية الاقتصادية، مشروع الجسر الكبير الكبير جدًا أكثر وأكثر، مثل الصين، جسر خليج هانغتشو، جسر هونغ كونغ - تشوهاى - ماكاو، الذي يصمم الجسر وبناء متطلبات أعلى. مشروع بناء الجسر لا يشمل فقط البيئة الجغرافية المعقدة، ويتضمن عددًا من المشاريع المعقدة، والأكثر شيوعًا هو الجسر الفولاذي. حاليا، يعتمد تصميم مشاريع الجسور الكبيرة عادة على الرسوم البيانية التقليدية ثنائية الأبعاد لتحليل التصميم عن طريق إغلاق الموجودة في الصراع ؛ يعتمد تخطيط البناء إلى حد كبير على خبرة مديري المشاريع في التطوير والتنفيذ، وهو أيضًا رسومات ثنائية الأبعاد لإظهارها. ومع ذلك، نظرًا لأن الجسر يعرض خصائصه الخاصة، وتعقيد تصميمه، فإن المكون يعتمد كثيرًا فقط على الرسومات التقليدية ثنائية الأبعاد التي يصعب اكتشافها مسبقًا أو العثور على الصراعات الموجودة في التصميم ؛ عادة ما يمكن العثور على مشاكل التصميم هذه في مرحلة البناء، وبالتالي تؤثر على جدول البناء والتكلفة، وسوف تؤثر أيضًا على سلامة البناء. في الوقت نفسه، من أجل حل مشكلة التصميم الهندسي والبناء، كان علينا نشر المزيد من الموظفين، وهو أيضًا زيادة كبيرة في تكاليف الإدارة. لذلك، لضمان جدوى الجسر قد يتم بناؤه من برامج التصميم الهندسي والبناء للتنفيذ الفعال لمشروع الجسر مهم جدا.
تنقسم مرحلة التصميم الأولية إلى مرحلتين من التصميم وما بعد التصميم، بما في ذلك الموافقة على المشروع قبل التصميم، ودراسات الجدوى ومقارنة المخطط وأجزاء أخرى، يمكن إنشاء نموذج صلب ثلاثي الأبعاد للجسر باستخدام أدوات النمذجة البارامترية بسهولة وفقًا لـ الحاجة الفعلية لضبط الحجم، والتأثير الفعلي للجسر في العرض الديناميكي في الوقت الحقيقي، لتحقيق WYSIWYG، يمكن أن تصمم مفهومًا بديهيًا، وتأثيرات التصميم بشكل نموذجي لتصور ثلاثي الأبعاد للمشروع كحامل لتقديم السياسة -الصانعون، الذين يسهلون إلى حد كبير تعديل التصميم، يتم تنقيحهم وفقًا للتعديلات والعرض، ومراقبة التكلفة عن طريق إضافة معلومات لمواكبة التغييرات بعد زيادة ونقص الاستثمار، بحيث يحدد الجسر بسرعة البرنامج الأولي مريحة للغاية وفعالة. الشكل 1 هو عبارة عن جسر سكة حديدية مثبتة على جسر الجسر الرئيسي، نحن بحاجة إلى إنشاء هيكل جسر خاص وفقًا لخصائص مكتبة العائلة لهيكل الجسر المعقد باستخدام تعبير ثلاثي الأبعاد لنموذج BIM من الرسومات التقليدية ثنائية الأبعاد أكثر وضوحًا وأسهل لفهم.
المنهجية المقترحة
تقنيات النمذجة ثلاثية الأبعاد: استخدام برمجيات النمذجة للنمذجة ثلاثية الأبعاد طريقة شائعة الاستخدام، ولكن النمذجة الحاجة إلى إنفاق الكثير من القوى العاملة والموارد المادية غالبًا ما تكون باهظة، غالبًا ما يكون تأثير إعادة البناء غير مرضٍ. تقنية إعادة الإعمار القائمة على الرؤية لحل هذه المشكلة وتوفر طريقة جديدة للتفكير.
تكنولوجيا إعادة البناء ثلاثية الأبعاد القائمة على الرؤية ثلاثية الأبعاد، والتي تستخدم طرق رؤية الكمبيوتر لإعادة بناء نموذج ثلاثي الأبعاد للكائن، هي استخدام كاميرا رقمية كمستشعر للصور، والاستخدام المتكامل لمعالجة الصور، وتقنيات الحوسبة البصرية مثل كقياس أبعاد عدم الاتصال، والحصول على الكائن باستخدام معلومات برنامج الكمبيوتر. الميزة هي أن شكل الكائن لا يقتصر على إعادة البناء بشكل أسرع، ويمكن تحقيق النمذجة التلقائية أو شبه الأوتوماتيكية، وإعادة البناء ثلاثية الأبعاد هي اتجاه مهم للتطوير، ويمكن استخدامها على نطاق واسع، بما في ذلك أنظمة الملاحة الآلية الروبوتية المحمولة والاستشعار عن بعد والطيران والمجالات الصناعية لأنظمة الأتمتة، وما إلى ذلك، والفوائد الاقتصادية الناتجة عن هذه التكنولوجيا مثيرة للإعجاب للغاية.
باعتبارها فرعًا مهمًا من تكنولوجيا رؤية الكمبيوتر، فإن إعادة البناء ثلاثية الأبعاد القائمة على الرؤية لإطار Marr النظري البصري تعتمد على تشكيل مجموعة متنوعة من الأساليب النظرية. على سبيل المثال، وفقًا لعدد الكاميرات، يمكن تقسيمها إلى طريقة رؤية أحادية، أو طريقة رؤية أحادية، أو ثلاث رؤية أحادية، أو طريقة رؤية أحادية. وفقًا لمبادئ مختلفة، يمكن تقسيم الطريقة القائمة على الرؤية إلى مناطق، والطريقة البصرية القائمة على الميزات، والطرق البصرية القائمة على النموذج والقاعدة ؛ وفقا للبيانات التي تم الحصول عليها الطريقة، يمكن تقسيمها إلى طريقة بصرية طريقة بصرية نشطة وسلبية.
وفقا لبحث في الداخل والخارج في السنوات الأخيرة، تم اختياره على أساس العرض المرئي لإعادة البناء الثلاثي الأبعاد للبحث والتطبيق العملي للعديد من الأساليب والتحليل المقارن، وأشار إلى التحديات الرئيسية للمستقبل والاتجاه المستقبلي للتنمية. اعتمادًا على عدد الكاميرات التي سيتم استخدامها، سيتم تقسيم هذه المقالة إلى طريقة إعادة بناء ثلاثية الأبعاد استنادًا إلى الطريقة المرئية للرؤية أحادية العين، وطريقة الرؤية الثلاثية الرؤية ثلاثية العين، وتم إدخال ثلاث طرق، مع التركيز على طريقة الرؤية أحادية.
طريقة الرؤية الأحادية: طريقة الرؤية الأحادية هي استخدام الكاميرا لطريقة إعادة البناء ثلاثية الأبعاد. يمكن أن تكون الصور المستخدمة وجهة نظر مفردة لصور مفردة أو متعددة ويمكن أن تكون أيضًا صور متعددة العرض. يتميز الأول بشكل أساسي بمعلومات عمق الصورة ثنائية الأبعاد المستخرجة، وتشمل هذه الميزات التظليل ثنائي الأبعاد، والملمس، والتركيز، والكونتور، وما إلى ذلك، ويشار إليه أيضًا بطريقة استرداد الشكل X. يمكن إعادة بناء هذا الأسلوب البسيط لفئة هيكل الجهاز، واستخدام عدد واحد أو صغير من عدة صور نموذج كائن ثلاثي الأبعاد ؛ أقل من تلك الشروط المطلوبة عادة أكثر مثالية، التطبيق العملي ليس مرضيا للغاية، وآثار إعادة الإعمار بشكل عام. هذا الأخير من خلال مطابقة صور مختلفة لنفس نقاط الميزة المطابقة باستخدام هذه الإحداثيات في قيود الفضاء الحصول على المعلومات من أجل تحقيق إعادة بناء ثلاثية الأبعاد. يمكن تنفيذ هذه الطريقة في عملية إعادة الإعمار لمعايرة الكاميرا، لتلبية احتياجات إعادة الإعمار واسعة النطاق للمشهد ثلاثي الأبعاد، وفي حالة إعادة بناء الصورة الغنية بالموارد هي أفضل ؛ الجانب السلبي هو أن كمية أكبر من الحوسبة، وقت طويل لإعادة البناء. فيما يلي وصف لعدة طرق رؤية أحادية رئيسية.
طريقة التظليل. طريقة التظليل، وهي سطوع طريقة استعادة الشكل (SFS). هذا النهج من خلال تحليل معلومات سطوع الصورة، باستخدام نموذج الضوء المنعكس، يعيد العادي إلى سطح معلومات إعادة البناء ثلاثية الأبعاد. اقترح هورن في 1970 لأول مرة مفهوم طرق SFS، ويعطي علاقة غير خطية بين الصورة ثنائية الأبعاد تظهر سطوع كل بكسل في النقطة القانونية ثلاثية الأبعاد المقابلة لانعكاس الضوء واتجاه المعادلات التفاضلية الجزئية سطوع المعادلة.
ومع ذلك، فإن هذه الطريقة هي مشكلة SFS غير مقيدة وتحتاج إلى حل قيود أخرى. لذلك، تعتمد الطريقة التقليدية لنظام SFS أيضًا على ثلاثة افتراضات. الميزة الرئيسية لسطوع الطريقة هي أنه يمكن استردادها من صورة واحدة في نموذج ثلاثي الأبعاد أكثر دقة يمكن تطبيقه بالإضافة إلى عكس الكائن تقريبًا جميع أنواع الكائنات. ومع ذلك، فإن سطوع إعادة البناء بالاعتماد فقط على الحسابات الرياضية، والنتائج ضعيفة، ولكن بسبب ظروف الإضاءة متطلبات أكثر صرامة، والحاجة إلى معرفة الموقع الدقيق واتجاه مصدر الضوء والمعلومات الأخرى، بحيث يكون سطوع يصعب تطبيق هذه الطريقة في حالة إضاءة المشهد الخارجي وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد المعقدة الأخرى.
ستيريو ضوئي، على الرغم من أن طريقة التظليل لدعم إعادة بناء نموذج ثلاثي الأبعاد من صورة واحدة، ولكن معلومات أقل متوفرة في صورة واحدة، إعادة البناء الفعلية للتأثير العام. لذا تم اقتراح طريقة Woodham من SFS لتحسين الاستريو الضوئي.
استريو ضوئي من خلال مجموعة من مصادر الضوء غير المتداخلة للحصول على صور متعددة للكائن، ثم معادلات سطوع مختلفة للصور، وحل الاتجاه الطبيعي للشيء، واستعادة شكل الكائن في نهاية المطاف. من الناحية الفنية، يمكن الحصول على استخدام مصدري ضوء كائن طريقة للمعلومات، ولكن يمكن حل استخدام مصادر متعددة لتكرار البيانات عن طريق الظلال والانعكاسات المرآوية الناجمة عن هذه العوامل لا يمكن أن تحل المشكلة، وقوة أفضل، وتأثير إعادة البناء يمكن تحسينه، لذا فإن الطريقة الحالية تستخدم بشكل أساسي مجموعة من (أربعة إلى ستة) إعادة بناء ثلاثية الأبعاد لمصدر الضوء.
مزايا الاستريو الضوئية والسطوع لنفس القانون، واستخدام صور متعددة في نفس الوقت يتجنب مشاكل طريقة التظليل السيئة، كما أن استخدام مصادر ضوئية متعددة يزيد من القيود، لتحسين دقة ومتانة الطريقة ؛ من الصعب تطبيق جسم سطح المرآة وإعادة بناء ثلاثي الأبعاد للمشاهد والأشياء في الهواء الطلق.
قانون الملمس: يمكن للإنسان أن يظهر سطحًا من خلال الإسقاط على شبكية العين يدرك الشكل ثلاثي الأبعاد للكائن، بحيث يمكن استخدام نسيج متدرج لمعلومات الصورة المرئية كمعلومات لإشارات الشكل والعمق. استنادًا إلى هذه النظرية، يمكن تكرار التحليل حسب حجم صورة وحدة النسيج السطحي، والشكل، واستعادة الكائن العادي، ومعلومات العمق للحصول على نموذج هندسي ثلاثي الأبعاد للكائن، أي طريقة ملف تعريف النسيج للاسترداد.
الملمس هو النظرية الأساسية للقانون: للحصول على سطح أملس وامتلاك وحدات نسيج متكررة تغطي موضوعها، عند إسقاطها على الصورة ثنائية الأبعاد، وحدة الملمس التي سيتم تشوهها، ينقسم هذا التشوه إلى تشويه الإسقاط (إسقاطي تشويه) وانكماش منظور. تشويه الإسقاط بحيث تبدو البعد بعيدًا عن وحدة نسيج مستوى الصورة أصغر لتشويه غير متناسق ويجعل مستوى الصورة زاوية أكبر لأن وحدة النسيج تبدو أقصر. لأنه يمكن قياس هذين المتغيرين من الصورة، لذلك يمكن تحليلها بعد تشوه وحدات النسيج، وضرب عكس السطح الطبيعي وعمق المعلومات، وإعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد.
طريقة الملف الشخصي. هذه الطريقة في تحديد صور الأشياء من خلال مجموعة من الزوايا لإعطاء نموذج ثلاثي الأبعاد للكائن. يمكن تقسيم طريقة الملف الشخصي على أساس ثلاث طرق مخروط voxel مبنية على أساس البصرية والصدفة.
الخاتمة
لا تزال إعادة بناء تقنية الرؤية ثلاثية الأبعاد في المرحلة الاستكشافية، ولا يزال التطبيق العملي لمختلف الأساليب بعيدًا عن مجموعة متنوعة من التطبيقات التي يجب تلبيتها على وجه السرعة. لذلك، في المستقبل لفترة طويلة من الزمن، نحتاج أيضًا إلى إجراء المزيد من الأبحاث المكثفة في هذا المجال. تظهر هذه الدراسة أن BIM يمكنها تقديم دعم فعال لتصميم وبناء الجسر. كان من المتوقع أن توفر هذه الدراسة مرجعًا لزيادة تصميم الجسر الكبير والمعقد وكفاءة البناء وفعاليته، بالإضافة إلى المساعدة في تعزيز وتطبيق BIM في مجال الهندسة المدنية. أعتقد أنه مع الترويج المستمر لنظرية وتكنولوجيا BIM، ستصبح تطبيقات BIM في الهندسة المدنية منتشرة بشكل متزايد، وذلك لتحسين الجودة والكفاءة ومستوى الإدارة. سلامة الجسر الهيكلي الحرجة، صيانة وإصلاح الراحل، إدارة العمليات، إدارة الملفات يمكن الاستفادة من تكنولوجيا المعلومات القوية BIM، وقدرات التصور لتحقيقه.
يجب عليك تسجيل الدخول أولاً لإضافة تعليق.