1山东交通学院交通土建工程学院,山东 济南 250357
摘 要:随着二十一世纪高新技术的巨大变革,无人机遥感、三维激光扫描、三维建模、人工智能图像处理等技术的日新月异,传统的桥梁工程施工作业中,已发生巨大创新。而相较于土木工程专业的学生来讲,传统理论授课,加实验课教学的方式已稍显落后。本教学研究将前沿的三维建模技术,引入桥梁工程的世纪教学当中,并且通过对三维建模软件的实际操作,让学生们更好的理解以及掌握本门课程。
关键词:无人机遥感;三维建模;桥梁工程;教研教改
近些年,随着无人机遥感、三维激光扫描、三维建模、人工智能图像处理等技术的迅猛发展,其已逐渐改变桥梁工程施工中的各个环节,并且其应用范围也愈发广泛。然而,当下的传统的桥梁工程教学内容以及教课方式,已越来越难以跟上时代的变迁,技术的更新。本教学研究选中本校土木工程专业的桥梁工程课程作为试点,尝试将三维建模新技术与桥梁工程教学相结合,改变其传统的土木工程专业学生授课方式。探讨了新时代下,如何将时代前沿新技术与传统教学进行有机融合,从而对教学内容进行改革创新的方法以及理论联系实践的教学尝试。
三维建模技术现状与发展
三维建模技术是虚拟现实技术实现的初步体现。其分为两大类:其一是通过几何模型的三维建模及实时显示;其二是基于物体影像的动态建模与实时显示。
最初,作业人员通过卷尺、水平仪描绘现实世界的真实情况并通过全息数字技术将其进行可视化处理;其后,伴随着技术的不断进步以及处理流程的不断优化和发展,作业人员转变为利用RTK(全站仪)、地面三维激光扫描仪等设备进行数字摄影测量。如今,随着无人机遥感技术的飞速发展,越来越多的桥梁工程施工中,已可见无人机遥感的技术辅助。大到基于无人机遥感生成的桥梁整体航拍影像,基于无人机三维激光扫描生成的三维激光影像,乃至桥梁立体三维影像图;小到基于无人机的定点检测以及施工断面图的生成。未来,结合“人工智能图像识别”技术,通过对图像数据库中的特征进行匹配,可精准的给出桥梁待检区是否有异常的提示,并可充分满足施工人员和检测人员的各种需求。
2.1 三维建模技在桥梁工程中的导入
尽管已有许多教师在传统的桥梁工程教学中,尝试做出改革,并引入了现实中桥梁施工的相关案例等等。但单一的理论授课,无法提升学生对本课程的学习热情,故而,本课程导入了当今流行的三维建模技术,通过新技术的创新感以及体验感,提高学生的学习热情,以期提升教学效果。又如,在实验课中引入三维建模软件的练习课程,让同学们亲自动手生成三维模型,更好的体验教学内容。基于三维模型的建模软件现如今有多种,其中较为流行的为3DS Max、Autodesk、Pix4Dmapper等。
2.2 三维建模技术在桥梁工程中的应用
伴随着三维建模技术的飞速发展,三维建模被越来越多地应用于桥梁工程施工领域。并且由于无人机航测具有高时效性,且成本低廉,被适用于越来越多的桥梁工程项目中,并基于航测结果进行桥梁建筑三维建模。
其次,对于桥梁工程的检测过程,采用无人机进行检测,可方便快捷地对桥梁结构处的多个定点进行图像采集,可更全面清晰的实时掌握桥梁的健康状况,有效弥补了常规手段检测中的不足以及缺陷。
2.3 三维建模技术在桥梁工程中的未来
随着三维建模技术的迅猛发展,以及相应图像处理软件的功能强化,三维建模技术在桥梁工程中的作业会越来越大,并且无人机航测影像的精度也会愈加提升,而面向施工人员和检测人员的软件服务也会愈加便捷。而对于桥梁工程课程来说,如何更好的将三维建模的相关技术嵌入到课程教学当中,还需授课教师进行相应的归纳总结,以及创新技术转化。
总结:
本教学研究通过在桥梁工程课程中引入三维建模的新技术,结合本校桥梁工程课程的具体实施过程,增强了学生对本门课程的兴趣点以及主观能动性,并培养了学生主动解决问题的自主能力。今后,基于三维建模等新技术的教学活动会继续展开,并不断改进,从而更好的为同学们提供了优质教学服务。
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作者简介:崔凤坤,1990年,工学博士,山东交通学院,讲师,邮箱:929599342@qq.com。