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把水和电力带到西部
美国国会于1902年成立了开垦局，目的是通过灌溉“开垦”干旱土地供人类使用。该机构目前在西部17个州维护着492座大坝，每年向3100多万人输送10万亿加仑的水。它是美国第二大可再生水电生产国，每年发电400亿千瓦时。
今天，在其成立一个多世纪后，该机构的使命正在发生变化。除了维持美国西部的社区，它的目标是从时间的蹂躏中收回自己的资产。“这些设施对国家来说非常重要，”大卫·温斯洛说，他是犹他州盐湖城开垦局的CAD经理和土木工程师。“我们的任务是管理未来几百年都会存在的东西。在我们离开很久之后这些结构还会存在。但它们必须得到正确的操作和维护。”
基础设施维护:全球性挑战
格伦峡谷大坝于1963年完工，当时正值20世纪50年代至70年代世界范围内修建大坝的热潮。在此期间，每年大约有1000座大坝建成——包括埃及尼罗河上的阿斯旺大坝、日本的黑衣大坝、印度的伊杜基大坝、巴西的伊尔哈·索尔特拉大坝和瑞士的康特拉大坝——为全球各地带来电力、水和防洪。
在那个时代，没有CAD来帮助创建这些大规模的基础设施项目。格伦峡谷是世界上最大的混凝土大坝之一，温斯洛说，“它是用计算尺和三角函数表建造的。”“所有的图纸都是在绘图台上手工绘制的。”由于只能依靠纸质的计划和蓝图，垦区对老化、天气和水流极端变化对大坝状况的影响了解有限。
这个问题并不是格伦峡谷独有的:根据世界银行的数据，在世界上超过5.8万座大坝中，超过一半的大坝至少已经运行了50年。寻找更好的大坝维护和恢复工具显然是一项全球性挑战。
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诊断老化大坝的新技术工具
垦区咨询欧特克公司，选择了最好的工具和技术来创建一个详细的3D数字模型的结构:一个“虚拟”格伦峡谷大坝。三维数据提供了该局2D纸质文件所不能提供的深度和背景。数字数据是动态的:它不像旧的蓝图那样固定在时间里。数字模型可以更新，可以模拟新的场景，可以根据原始数据集来衡量未来几个世纪的变化。
3D模型将为垦荒公司提供一套巨大的新功能，以帮助管理和维护格伦峡谷大坝。它将更容易发现、诊断和修复当前的损伤，并预测和预防未来的损伤。
但是如何为CAD之前建造的结构创建计算机模型呢?答案是现实捕捉。
从大型站点捕获大量数据
现实捕捉包括收集关于物体的数据——大小、形状和位置的视觉和测量数据——并将其编译成计算机模型。Reclamation利用其科学技术项目的资金，与Autodesk签订合同，收集所需的数据并制作3D模型，同时Reclamation的员工观察程序和流程。2016年8月，垦区公司和欧特克公司开始为大坝采集数据，使用基于激光的扫描仪(被称为激光雷达)、声纳和摄像机来记录现场。
欧特克团队扫描并拍摄了大坝及其周围环境，这是一项浩大的工程，需要整整一周每天工作12个小时。团队成员拍摄了水电站的内部和外部、大坝的下游和上游、坝顶、周围景观，甚至游客中心的部分区域的图像和测量结果。他们收集了700张激光雷达扫描图和数千张照片和视频，使用先进的工具从陆地、水和空中捕获。
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将数据转换为数字模型
格伦峡谷的扫描在丰富逼真的3D点云中捕捉到了令人惊叹的视觉效果和数百万个数据点。照片模型是由团队的照片通过合并重叠的图片创建的，这一过程被称为摄影测量。为了将所有这些原始数据整合在一起，研究小组使用了回顾职业编译一个更大、更全面的点云。
导入点云后Revit该团队建立了一个3D技术模型，其中填充了大坝的各个组件，从结构钢到水力发电机。该模型将新旧结合，将旧的2D图纸与先进的点云数据映射在一起，因此用户不仅可以理解大坝的各个部分，还可以理解它们如何作为系统组合在一起。
在项目的最后阶段，团队将把技术模型导入InfraWorks此外，还可以添加有关大坝性能的实时数据流——例如，释放了多少水，产生了多少电。其结果将是大坝的动态虚拟表示，以帮助运营商识别必须解决的风险和可以利用的机会。
预测未来
垦荒公司将使用格伦峡谷大坝的动态3D模型作为各种技能水平的操作员和员工的工具。“这将是一个多功能模式，”温斯洛说。它还提供了教育公众的新方法:例如，通过分享虚拟大坝的视频演练，特别是在游客无法安全前往的地区。该机构计划为其其他资产创建类似的3D模型，可能包括内华达州的胡佛大坝和华盛顿的大古力大坝。
最重要的是，该模型是为未来的不确定性做好准备的关键工具。温斯洛说:“年复一年，水流和天气都是可变的，我们不知道流入水库的水量到底会是多少。”“我们正在努力了解如何为国家的未来提供最好的水——不仅是为本世纪剩余的时间，而且是在那之后。”他继续说，动态3D模型是“一种可以被许多不同学科使用的工具，可以帮助我们在未来几年更好地管理设施。”
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基于数百万个数据点的3D模型提供了大坝及其周围环境的精确可视化。
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具有全球影响力的技术工具
如今，全球各地的大坝运营商都需要为不确定的未来做好准备。目前正在采取措施修复与格伦峡谷类似的大坝。其中包括1959年竣工的非洲卡里巴大坝(Kariba Dam);加州的奥罗维尔大坝，1968年竣工;1987年完工的澳大利亚Burdekin瀑布大坝;以及印度尼西亚、印度、亚美尼亚和越南的国家大坝升级项目。温斯洛说，格伦峡谷大坝开创的3D模型创建过程“可以帮助世界各地的大坝所有者和运营商更好地运营和管理未来的设施。”
在格伦峡谷和其他老化的大坝——更不用说老化的发电厂、桥梁、港口和其他关键基础设施——现实捕捉和3D数字模型是帮助可视化设施、监测其健康状况和预测未来性能的动态工具。其结果是:更好、更具成本效益的维护，有助于基础设施寿命更长。