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三维数据模型在施工测量中的应用

一、实施背景

（一）目前的工程施工形势下，新中标项目工期紧、任务重，需要快速进

入施工阶段；必须对设计资料进行细致复核。图纸会审作为施工准备阶段工作

的重要组成部分，需要对设计图纸中桥梁基础至梁部的平面、高程等数据进行

复核，对发现的问题及时反馈至设计单位，对错误数据进行修改，如果问题发

现不及时，则会造成经济损失。

（二）长大线路测量内业数据计算量繁多，施工测量涉及到成千上万甚至

十几万个点的三维坐标的正算和反算，目前多采用内业计算与外业放样分离的

办法进行施工测量处理，但由于这些软件缺乏完整的桥梁三维数据模型，在处

理上容易存在完备性问题，大量的数据计算所涉及的三维模型概念大多依赖于

现场技术人员的大脑的理解，存在对现场技术员要求高、管控水平过多的依赖

于技术人员的经验和技术水平、数据处理不直观、容易出错、效率低、容易耽

误工期的现象；

（三）针对于施工调查工作，在以往的线路工程实地考察工作中，工作人

员依据设计单位提供的小比例带状线位图，首先对待建线路位置进行确认，由

于带状图对线路沿线周边的地形、地貌描绘范围十分有限，导致寻线工作较为

困难，严重影响实地考察的进度。当待建工程地处山区时，植被繁茂，千沟万

壑，这种弊端尤为突出。

二、主要应用思路、做法及流程

（一）应用思路

1、根据工程设计资料，建立工程各个部位的三维数据模型，对各三维模型

与设计提供的平面曲线及竖曲线相关联，实现带有平面坐标和高程信息的三维

模型图。所建的桥梁三维数据模型，可以用来实现桥梁从下部结构到上部结构

的全桥施工测量的三维坐标的实时查询与管理，通过对三维数据模型必要的检

核，对易出错的地方进行换手卡控，确保所建的三维数据模型准确无误。

2、将全真三维模型加载至InfraWorks软件之中实现三维模型实景化，能

够比较直观的看出沿线地势的起伏变化情况，以及红线范围内结构物情况。对

于工程的整体把控准确、清晰，明确了施工重难点，为项目的前期策划、征地

拆迁及场地的规划提供科学的决策基础，进一步的优化资源的配置。

3、将三维模型数据导入至全站仪中，在全站仪中浏览三维建筑模型，复杂

的异型结构也变得清晰易懂，实现了三维数据模型服务于现场施工测量；通过

拾取模型中位置的坐标进行现场测量、放样或检校；对于已施工完成的结构

物，可以对其任意位置进行点坐标测量，后将点位在三维模型中生成套用，可

非常直观的检查出实际结构物与原设计模型之间的误差。

（二）主要做法及流程

1、完成建模即完成图纸审核

建立三维模型，能够实现结构物三维立体的展示。通过设计图纸提供的结

构物尺寸，建立从基础到梁部的模型，然后将模型与线路平面曲线和竖曲线相

关联，计算出模型各个部位的实际坐标与高程；生成桥梁三维图，借助立面三

维图形可以实现对设计资料中高程信息的快速校核，建模过程即复核图纸过

程。

（1）三维数据模型的建模流程

通过创建基础模板、墩身模板、墩帽模板、主梁模板及桥梁综合布置对象

实现铁路桥梁的三维综合模型的创建。

建模工作主要包括：收集铁路桥梁布置的原始数据与建模策略分析；收集

桥梁的三维模型原始数据，主要包括：用Excel创建线路断链表、交点坐标法

模型数据表、线路纵断面模型数据表；用AutoCAD绘制不同类型的基础模板、

墩身模板、墩帽模板的几何平面图；用AutoCAD绘制简支梁、连续梁桥的纵断

面图、平面图及基准箱型截面图；用Excel创建桥梁综合布置信息表，主要包

括每个桥墩的桩号、基础模板类型、墩身模板类型、墩身长、墩帽类型、主梁

模板类型、左右梁缝值、曲线预偏心和纵向偏心等；用AutoCAD绘制主梁结构

平面图。采用的建模策略：针对常规的桥墩、简支梁、连续梁，创建铁路桥梁

三维综合模型；针对桥台处的主梁及支座，将带有支座的主梁平面模拟成双偏

心平面桥涵结构物模型来模拟桥台支座的平面布置；针对位于平曲线上的连续

梁，将带有支座的主梁平面创建为平面桥涵结构物模型。

以鲁南高铁四标项目的桥梁施工测量为例进行试验操作，首先熟悉图纸，

对各个墩台的承台的尺寸、桩基的根数、桩基布置位置、桩基的直径桩长进行

统计，根据图纸承台尺寸桩基布置及直径进行归类，将承台尺寸桩基布置和直

径都相同的墩身归为一类，然后对各类的墩台基础进行三维建模，并根据墩台

号进行编号。同样的方法对墩