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(qū)，作為羅斯?？偨y(tǒng)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(xiāng)村的優(yōu)美景色。

  經(jīng)過60多年的使用，大橋已經(jīng)開始出現(xiàn)老化現(xiàn)象。據(jù)2014年的檢驗和評估結(jié)果顯示，該橋的綜合評定結(jié)果為差級，存在結(jié)構(gòu)缺陷問題。

  盡管大橋仍處于開放使用狀態(tài)，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?qū)ㄔ诂F(xiàn)有橋梁的北面，屆時舊的Pinto Creek大橋?qū)⒈徊鸪?/p>

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(qū)域內(nèi)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(qū)域內(nèi)及其周圍環(huán)境的可持續(xù)性和影響。橋梁建筑與周圍的自然環(huán)境融為一體是至關(guān)重要的。這個峽谷大約有80米深，所以如果用傳統(tǒng)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(qū)。傳統(tǒng)的方式具有一定的風(fēng)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(huán)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(shù)據(jù)，并幫助土地勘察員避開危險?？辈礻犑褂?DR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(qū)域的信息數(shù)據(jù)。

  Jeremiah Johnson是3DR公司的解決方案架構(gòu)師，也是當(dāng)天的飛行員。當(dāng)天從橋的西端起飛，用現(xiàn)場掃描應(yīng)用程序飛行掃描了大約7.5平方米的面積。Johnson設(shè)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(yīng)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(tǒng)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(zhàn)是處理使用傳統(tǒng)方法收集來的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，包括正交馬賽克、數(shù)字高清模型、覆蓋和點云模式。為了使無人機數(shù)據(jù)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(shè)計方和專家團隊。

InfraWorks軟件中新建橋梁參數(shù)化構(gòu)件的修改示意圖

  數(shù)據(jù)的處理

  將原始的點云數(shù)據(jù)導(dǎo)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(shù)據(jù)和現(xiàn)有設(shè)施的完整模型。這為設(shè)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(shù)據(jù)信息，改善了設(shè)計和為現(xiàn)有環(huán)境建模的速度、效率和便利性。精細的細節(jié)有助于設(shè)計師識別存在的問題，從而可以為基建的設(shè)計提出合理的解決方案。”

  新橋的設(shè)計

  Autodesk產(chǎn)品線的經(jīng)理Ara Ashikian先生介紹：“點云數(shù)據(jù)就緒后，在幾小時內(nèi)用Infraworks創(chuàng)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(shù)。”

  “無人機數(shù)據(jù)可以創(chuàng)造豐富的點云，這對指導(dǎo)參數(shù)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(huán)境背景中設(shè)計出了一座橋梁。”

  隨后轉(zhuǎn)到Revit軟件中進行深化設(shè)計，Ara把最終的橋梁文件導(dǎo)入Autodesk Revit，以執(zhí)行更詳細的設(shè)計。由于該結(jié)構(gòu)的所有底層組件都是基于幾何參數(shù)，因此可以很容易地將它們導(dǎo)出到Revit和其他工具軟件中，而無須重新創(chuàng)建或執(zhí)行任何新的操作。

現(xiàn)場掃描文件應(yīng)用程序的示例圖像，顯示了Pinto Creek大橋的交叉線網(wǎng)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(dāng)天結(jié)束時，3DR已經(jīng)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(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以在Autodesk工具（如Civil 3D、Infraworks等）中進行有效應(yīng)用的操作。

Pinto CreekPinto大橋正面影像

  數(shù)字高清模型

  3DR捕獲的可用于創(chuàng)建數(shù)字高清模型的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)導(dǎo)入現(xiàn)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(guān)該位置的新見解。

  點云

  3DR使用ReCap 360 Pro創(chuàng)建出一個站點的點云，可以在整個設(shè)計和工程施工過程中簡單地編輯、測量和做標(biāo)記注解。