淺析無人機技術在工程建設領域的應用

1、淺析無人機技術在工程建設領域的應用摘要：本文介紹了應用民用無人機對現(xiàn)代工程建設的復雜結構與精確掌控的一 個優(yōu)勢，不僅可通過無人機高清攝影機形成遙感圖對整個城市進行規(guī)劃，也可結 合BIM技術塑造出3D模型對整個工程管理進度進行管控。對無人機在工程建設 領域的信息化發(fā)展方向與應用前景進行了展望，為推動建設行業(yè)的信息化管理提 供可靠支持。關鍵詞：無人機；城市規(guī)劃；BIM；信息化刖言隨著我國信息技術和相關應用的飛速發(fā)展，無人機因其制造成本較低，空間 靈活機動性較高等特點，在輔以數(shù)字化攝影航拍技術，傾斜攝影技術，GPS定位， GIS技術等，可以很大程度提高信息獲取的效率和準確性，可以不再受到地面人 員交

2、通等限制，可以從不同的高度和角度獲取需要的數(shù)據(jù)信息。并且隨著信息化 領域的飛速發(fā)展，無人機可以實現(xiàn)高精度的現(xiàn)場信息收集，對工程建設全周期都 可提供相應的技術支持和效率的提升。為建筑行業(yè)多維度信息化數(shù)字化發(fā)展提供 新思路。1無人機應用現(xiàn)狀目前國外的無人機技術已經(jīng)在各個行業(yè)得到了應用。亞馬遜公司正在使用無 人機(Prime Air)進行快遞服務；雅馬哈無人機(Fazer R)實現(xiàn)了對農(nóng)作物噴灑 農(nóng)藥與監(jiān)測，而在美國和加拿大都有利用無人機進行氣候監(jiān)測和搜救工作的專用 無人機。我國民用無人機技術在20世紀80年代初，就將自行研發(fā)的無人機在地圖測 繪和地質勘探等工作中進行了試驗與研究。近些年，我國無人機

3、技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 城鎮(zhèn)規(guī)劃、鐵路建設、環(huán)境保護、水土保持、自然災害評估、征遷拆違與應急指 揮等領域都有廣泛應用。2無人機在城市規(guī)劃中的應用對于無人機低空飛行高分辨率拍攝模式的特點，在城市規(guī)劃中的應用有著明 顯的優(yōu)勢。特別是對規(guī)劃測量、城市道路建筑的監(jiān)管與選址起著重大的作用。2.1城市規(guī)劃測量主要用于地理數(shù)據(jù)的快速獲取和處理，而這是在規(guī)劃前期中最重要的一步。 相比于傳統(tǒng)的利用大量的人力，物力進行現(xiàn)場踏勘，無人機技術低時耗，高精度 的特點，為現(xiàn)場踏勘變得更加容易并且數(shù)據(jù)也更加精確。而且傳統(tǒng)的二維數(shù)據(jù)已 經(jīng)逐漸難以滿足高水平城市規(guī)劃管理的需求。近年來，三維規(guī)劃方案審批、三維 地下管線審批等技術的應用

4、，已經(jīng)為規(guī)劃審批、管理和決策帶來了革命性的變化。2.2城市道路與建筑的選址與環(huán)境監(jiān)管通過無人機傾斜攝影測量技術，在項目選址階段可以通過無人機測繪了解建 設地點的地質水文情況、地表數(shù)字模型、提供地址周邊的環(huán)境狀況，可以更直觀 的了解項目選址地點信息，幫助技術人員進行項目選址。而在項目的勘查和設計 階段，詳細的三維數(shù)字建模也可以幫助設計人員充分了解項目周邊的障礙物情況， 為設計單位提供更為豐富和直觀的數(shù)據(jù)信息。對于無人機遙感技術在城市建設工 程的環(huán)境監(jiān)測方面也發(fā)揮著重大作用。運用無人機低空遙感技術可以在工程規(guī)劃、 設計和審查階段用于現(xiàn)場勘查，全面了解施工地區(qū)及周邊的環(huán)境，在施工期間， 無人機低空遙

5、感技術可以針對性地對面積、土石方體積、植被覆蓋度、工程外觀 等進行勘查和測量，為環(huán)保部門判斷環(huán)境評價結論和環(huán)境保護措施的合理性提供 依據(jù)。3無人機技術與BIM技術的結合3.1現(xiàn)場施工區(qū)域部署無人機最大的優(yōu)勢就是真實全面的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過提取點云數(shù)據(jù)可得到施工 區(qū)域的標高點，即可生成真實的三維模型，再結合BIM技術細化其每個區(qū)域所需 要布置的設施。在這個過程中點云數(shù)據(jù)至關重要，點云能反映被掃描對象表面大 量的點的信息，高精度的密集點云可以還原這個真實對象，而BIM則是設計時的 理想狀態(tài)模型。所以真實對象的點云和BIM放在一塊，也會延伸出一些實際的用 途。其次，如果BIM預計會被設計在點云的空間范圍

6、之內，我們也可以根據(jù)BIM 在點云里與周邊空間的協(xié)調性來分析BIM設計是否合理。如果把點云與BIM進行 比較，我們就能直觀地分析出真實對象與設計構想的誤差如果此前項目里缺乏使 用BIM進行管理，我們也可以通過點云逆向生成被掃描對象的BIM （在誤差允許 的范圍內）如在湖南某建筑工地，通過兩種技術的融合，成功的對場地前期精準的規(guī)劃。 首先通過對無人機進行規(guī)劃航線與參數(shù)對大致場地進行航測，進行數(shù)據(jù)的采集。 后通過處理原始的pos數(shù)據(jù)采用的數(shù)據(jù)群處理方式進行三維空間的重構。最后再 進行基于Contextcapture軟件建立的三維GIS模型，找出錯誤的影像匹配和扭曲 變形的建筑物還有所丟失的部件，得

7、到一個完整的場地的規(guī)劃與區(qū)域部署。3.2 土石方計算與調度的優(yōu)化在施工前期階段，地基土開挖量的大小決定著建筑物是否會發(fā)生均勻沉降或 不均勻沉降，這關系著整個建筑的安全性。而傳統(tǒng)的方法是通過二維數(shù)據(jù)結合施 工平面圖進行計算，這樣無法做到精確掌控土方開挖量。并且，土石方工程量的 核算往往是工程預算與結算中產(chǎn)生爭議的焦點，由于工程的相關方常常為此造成 久拖未決的糾紛，甚至導致工程難以順利交工。將無人機+ BIM技術應用于土 石方工程量的核算，就是利用無人機對施工場地原始地貌拍照，由于每張照片都 帶有拍攝時的經(jīng)緯度、海拔高度、拍攝姿態(tài)（角度）等POS信息，因此將照片導 入專業(yè)的軟件中進行實景建模，就可

8、以形成施工場地原始地貌型該模型導出到 revit軟件中，再通過建立設計基坑模型，軟件就可自動對比精確計算出土石方工 程的挖方量、填方量和凈挖方量。如此一來，就可以運用BIM建模的方法模擬土 石方的開挖與回填，讓人直觀有效地開展土石方的挖運分析與運算，做到土方平 衡計算的精確化，從而為工程預結算提供可靠的依據(jù)。另一方面，土方平衡調配是土地平整規(guī)劃設計的一項重要內容，在施工過程 中，項目人員可以通過無人機對項目現(xiàn)場進行整體測繪，采集項目數(shù)據(jù)，形成三 維點云模型，與BIM制成的完成面模型進行比對，可得到土方開挖回填的工程量， 這時項目團隊可以基于這些數(shù)據(jù)和模型對比，優(yōu)化出減少運輸距離和倒運放量的 平

9、衡方案，從而有效縮短工期和提高經(jīng)濟效益。3.3現(xiàn)場監(jiān)管與精細化管理利用無人機“天眼系統(tǒng)對整個場地進行巡視可以將項目建設過程中的質量、 安全施工及形象進度等現(xiàn)場情況實時傳回監(jiān)控室，實現(xiàn)全方位、智能化監(jiān)控，便 于及時發(fā)現(xiàn)、處理現(xiàn)場存在的問題，極大提高了項目施工現(xiàn)場的管理效率。并且， 如前面所述結合BIM技術所生成的3D模型對施工人員進行圖紙、標高、結構柱、 圈過梁設置及排磚樣板模型細部構造的可視化交底，增強了施工人員理解能力， 提高了項目建設施工的效率；利用機電BIM模型進行管綜優(yōu)化，及時糾正模型中 的錯誤，為后期水電安裝工程提供了有效的指導，降低了安裝過程中的出錯率， 達到了節(jié)材省時的效果。4結

10、論綜上所述，利用無人機技術對工程建設中的重要問題與技術難點有著明顯的 優(yōu)勢。在這個信息化、數(shù)字化飛速發(fā)展的時代，各行各業(yè)都在不斷的嘗試新技術、 新工藝來改變老舊的生產(chǎn)組織方式和信息處理技術。無人機技術在很短的時間內 就在各個領域得到了應用。我國建筑領域相比工業(yè)自動化的信息數(shù)字發(fā)展還很落 后，而無人機技術則為工程建設數(shù)字化管理開拓了一片新的領域，隨著技術創(chuàng)新 浪潮的層出不窮，利用無人機技術可以為工程建設項目管理全壽命周期進行增值， 使建設過程更經(jīng)濟、高效和便捷。參考文獻宗仁棟.無人機與BIM技術融合在城市立交建設中的應用J.山西建筑， 2017, 43(19):223-224.陳曉.關于無人機在城市規(guī)劃中的應用J.軍民兩用技術與