摘要：UAVS 即无人机与BIM 是当前国内自主创新热潮的技术，政策驱动下引领发展呼唤技术与产教融合的顶层设计。课题旨在探讨针对智慧校园运营管理所需要的实时性可视化监控，引领性的提出UAVS+BIM 虚实互补的双向建模技术，探讨三维点云数字采集与BIM 建模的数字化现实捕捉应用前景的落地。紧密结合云计算技术应用与BIM 的大数据实时化的当前发展探索的方向，强调以技术融合优化智慧校园运营与环境空间管理中的决策，及节能发展。
关键词：UAVS+BIM；智慧校园；数字现实捕捉实时性；三维点云模拟建模
一、UAVS+BIM 的实践意义
UAVS（无人机系统缩写，以下同）+BIM 技术即无人机三维扫描（航拍航测）数字采集技术是我们架构的核心技术，基于无人机的三维点云数字采集技术应用于BIM 建模实践中，以探索技术融合的工作方法求实践中引领与带动新的社会需要，在UAVS 和BIM 的两股热潮中找到一种实践价值。
在大众创新万众创业的热潮中，创新发展互联网+带动的与大数据共同进步的新兴工具和新型工作方法是课题团队力推无人机航拍航测及其后期软件协同发展BIM 建模工作思路的主旨。
实用性包括但不限于（photo scan, acute3D, smart 3D）的软件处理成果的精度和数据整合汇总材料能否及时性或者共时性的满足多部门协作的现代化城市规划和乡村建设与传统遗产保护的需求，是大家关注的焦点。解决这一焦点矛盾，无疑提高拍摄精度和增强后期数据处理能力是关键，做到这一点，无人机航拍航测配合城市设计一揽子工作的用途会更加广泛。与90 年代的手绘图版到CAD 的技术革命相比，这是与BIM 技术和Archi GIS、ArchiCAD 一起发展的颠覆性的设计技术革命，更是智慧校园管理与决策层面应用新设备改善工作方法、减轻工作负荷的顶层设计大势所趋。
BIM 与无人机发展的热潮中，关注的人多而实质性向前推动具体落实和发展的人少。从继承发扬新型工业化成果和实现伟大的民族复兴“中国梦”的角度来看，这一独创性的工作方法，硬件上完全基于中国制造的自主技术平台及知识产权，以大疆、小米和零度等为代表的企业不断的功能研发创新性和可持续技术升级等方面世界领先。我们必须致力于创造性的推动以多渠道技术应用促进研发，以期带动更充分而全面的协同发展，比如更好的适用性精度、功能匹配和实操飞手职业训练，并联动软件方法的国际化合作与国产化，着手务实制定操作规范，创造更好的应用途径。
二、智慧校园运营管理的需要
智慧校园主旨为师生提供人与人、人与校园、人与物、物与物的和谐共处、节约高效的泛在网络和管理智慧。它运用物联网、云计算、光网络、移动互联网、应用集成等前沿信息技术手段，把学校里分散的、各自为政的信息化系统和资源整合为一个具有高度感知能力、协同能力和服务能力的有机整体，对学校的科教运作、校园管理和公众服务提供强有力的智能支撑。
UAVS+BIM 技术是智慧校园技术集成的一环。以技术融合高效完成学校的全局性运营管理。无人机作为可以充分利用的先进感知、协同、控制等信息化前沿技术，可以为广大师生提供便捷的信息化服务；为管理人员提供信息化手段；为决策领导提供科学的决策依据。实现绿色节能、平安和谐、科学决策、服务便捷的校园综合服务环境。因而UAVS+BIM 技术加强实时性的感知和参与可视化的校园整体环境识别，人机协同的信息共享，必将在校园环境监察，安全监测，节能等各种多元化的校园管理平台中发挥越来越多的价值。
基于上述宗旨，课题组力争结合无人机参与我校智慧校园运营管理解决方案，高效的管理数据覆盖性面广，灵活的可视化操作，凸显UAVS+BIM 技术的活力。
三、三维点云模拟建模的方法及其BIM+发展分析
针对对 BIM 及其协同技术（BIM+）在智慧校园等既有园区运营管理中的应用，可以细分为结合三维扫描、逆向建模、虚拟现实/增强现实技术，分工分阶段的促进软件应用中发展，在协同平台上研究的BIM 技术不断在技术融合中创新。
激光扫描技术原主要应用于工业模具设计和制造特别是在逆向工程中。随着远程激光扫描仪与UAVS 配套的出现,开始应用于测绘领域。与传统的高精度的点测量方式不同,三维激光扫描测量仪采用形测量方式,获取被测量目标的大量三维点,满足了高精度逆向工程对三维点的数据量的需求， 这是我们称PHOTOSCAN 为“模拟”而非“数字模型”的根源。作为现代高精度传感技术,UAVS 携带扫描测量仪可以深入到复杂的环境和现场进行扫描操作,并直接将各种大型的、复杂的、不规则实体的三维数据完整地采集到计算机中,从而快速重构出扫描物体的三维模型。同时,它所采集的三维激光点云数据不仅包含目标的空间信息,而且记录了目标的反射强度信息和色彩灰度信息。通过对三维点云数据的后处理,可以实现分析、量测、仿真、模拟、监测等功能。与BIM+结合则会给BIM 虚拟模型插上现实实时化的翅膀，具有技术融合应用与智慧校园，城市环境的大意义。
随着大数据信息技术发展,数字城市的建设在全国已经形成一个势不可挡的浪潮。城市空间信息的获取成为数字城市的基础工程。近年来三维激光扫描测量技术在空间信息获取方面迅速发展,其应用领域和范围在深度和广度上也不断扩大。目前国内对地面三维激光扫描技术的应用多集中于文物保护领域, 如秦兵马俑二号坑的三维数字建模项目[6] ,北京故宫太和殿的三维建模项目[7] 。对于城市建筑物结合UAVS 的三维建模,国内研究较少。
本文结合UAVS+BIM 测量与建模方法，在创新实践中锻炼了结合BIM 虚实两个方向地提高精度处理获得数据的流程,磨砺基于点云数据进行建筑物三维建模的方法,并以北京电子科技职业学院某楼为例,浓缩其数据处理的过程及其实现。
图1 无人机航拍学院主体建筑及环境（建模进行中）四、结语：
UAVS+BIM 三维激光扫描测量系统由无人机载三维激光扫描测量仪、后处理软件、电源以及附属设备构成。其中软件主要采用PHOTOSCAN,BENTELY 公司的SMART3D 等软件，随着自主创新驱动，渴望国产化的建模软件，将三维点云大量航拍图片的重复叠加“模拟性”功能结合BIM 平台的虚拟建模框架加以创新。即以BIM 配套平台和城市规划的建筑记录数据先建立大框架的3D 骨干（类似原竣工图纸模型），再根据现实航拍建立实时性的全面的scan 模型，既是数据化可以不断升入有层次的，又是实时性可视的。基于此技术智慧校园从电视会议和航拍现场决策式办公会议的角度减轻了大范围管控的工作压力，从空中维度减轻了地面视角的负担，并增强了地面视角不具备的能力。
课题组从BIM 应用软件，数据标准，应用模式，数据传感器发展等方面都提出了以应用带动创新性的建议，以UAVS 与BIM 融合拓展BIM 热潮的应用落地实现。尤其是在数字化现实捕捉和云计算技术应用方面紧密结合BIM 当前发展探索的方向，强调技术融合的道路优化城市空间和智慧校园运营中的决策，结合智慧校园智慧能源管理特别是互联网+的思维，以更新技术与技能提升的机会带动产教融合促进其人才发展，促进就业。
通讯作者：夏磊。
