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基于BIM+视频融合的三维动态模型呈现

技术研究与应用

摘要：本文提出一种BIM+视频融合技术，实现BIM模型和多视频画面的智能

无损拼接，和视觉角度的智能切换，实现对项目现场“真实多维立体”可视化管

理。同时结合物联网、BIM、大数据、AI等核心技术，实时采集现场数据、自动

进行风险识别，为管理者提供科学的解决方案辅助决策，为项目提供生产提效、

成本节约、风险可控的智能化解决方案。

关键词：BIM技术；视频融合；三维动态模型；智慧工地

0引言

2020年十三部门联合发文《智能建造与建筑工业化协同发展指导意见》，建

造全过程加大BIM、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能等

新技术的集成与创新应用，打造“中国建造”升级版。建筑行业告别了高增长阶

段，增速连续9年放缓。同时也存在行业用工难、工人老龄化严重，工程质量要

求持续提升，以及建筑企业利润率低，市场分配不均衡等问题。我国在2019年

由13位院士（丁烈云院士牵头）发起，启动中国建造2035战略研究项目，围绕

“智能建造、工业化、绿色建造”等方面开展研究。行业内物联网、大数据、5G、

AI等技术的不断发展，为解决目前工程项目的施工难点、管理痛点提供了新的方

法和工具，积极探索新型技术的研究应用既是解决当前难点问题的需要，也是探

索未来建筑新模式的必经之路。

1工程概况/研究的目的

监控视频被广泛应用于安防、交通、建筑等多个领域。近十年来，我国每年

新增的摄像头数量已达数百万个，并且逐年快速增长。监控视频数据具有数据量

大、高价值信息稀疏分布等特性，制约着人对视频信息的快速理解与有效使用，

造成了视频人工浏览检索效率低下、视频数据传输冗余等问题。另一方面，当前

监控视频表达多釆用“井”字窗格、各自独立的视图模式，但仅依靠监控图像数

据无法有效完成视频目标对象时空行为分析、视频场景模拟、区域状态监测等诸

多复杂的监控任务。由于三维场景具有空间性、时序性、多维性等优势，将监

控视频与三维场景进行融合分析，可在地理空间中挖掘视频隐含的时空信息，降

低视频处理难度，因此，监控视频与三维地理场景的融合表达与分析技术在近几

年智慧城市、智慧建筑、智慧交通等行业应用过程中不断在学术界、工业界引起

巨大研究。本文提出一种BIM+视频融合技术，实现BIM模型和多视频画面的智能

无损拼接，和视觉角度的智能切换，实现对项目现场“真实多维立体”可视化管

理。

2工程重难点/研究的方法

目前对于前文提到的BIM+视频融合技术研究与应用，主要有3个技术重难点：

1.基于BIM模型和视频监控的静态视模融合技术

2.基于动态模型视模融合的大型机械管理技术

3.多维数据汇聚接入和调度技术

针对这4个重难点，这里分别提出相对应的解决方法：

1.基于BIM模型开展视频融合和无损拼接研究，研究二维视频同三维模型的精确贴合融

合技术，实现BIM模型和多视频画面的智能无损拼接，和视觉角度的智能切换，实现

对项目现场“真实多维立体”可视化管理。

2.基于BIM模型和IOT互联技术开展设备数字孪生技术研究，开发研究大型机械的高保

真可动建模，以及基于IOT数据的设备数字孪生，开发出高保真低延时数字还原技术，

对大型机械的运行、监测信息进行建模还原，全面掌握机械健康状况，避免安全风险。

对机械实时运行信息进行动态建模还原和静态展示修复。

3.基于视模融合展示底座，研究视频监控资源、AI算法资源和AIOT传感器数据资源的

统一接入功能和统一调度功能，开发出相应软件系统。

3施工工艺流程/研究的过程

为实现此研究目标，解决建筑建设过程中虚拟模型环境同实际现场环境虚实

分离，虚拟世界同真实世界联系不紧密不准确，施工现场隐患和告警可视度差、

反馈不精确的问题，提出一种BIM模型技术和高精度视频拼接融合技术，通过以

下技术路线来得以实现：

1.技术和标准调研：通过对政策、前沿技术等调研和分析，研究国内外在数

字化建筑建造、建筑运营和视频AI业务应用等方面的前沿政策和前沿技术，筛

选出具备较高价值和较高落地可行性的技术进行测试验证，从项目实践出发完善

技术落地的可行性和价值。

2.项目调研：通过对国内外前沿建筑建造和运营项目的调研，获取第一手参

考资料，为本项目的