航拍技术在施工管理过程中的应用探讨

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1 航拍介绍

航拍是指从空中拍摄地貌，获得俯视图像。本文指通过遥控无人机从高空获取影像资料。无人机结构简单，使用成本低，反应速度快捷，飞行环境和条件要求低[1]。

2 工程概况

无锡万达文化旅游城项目位于市滨湖区，占地140万 m2，总建筑面积120万 m2，分为A、B、C三个地块，A地块是主题公园和酒店群，B、C地块是住宅区，项目规划如图1所示，航拍实景如图2所示。

图1 无锡万达城项目规划示意

图2 无锡万达城项目鸟瞰图

3 技术应用

3.1 总图规划

正确合理的总图设计可以大大减少建筑工程量，节约建设用地，节省建设投资，加快建设进度，降低工程造价和施工生产的运行成本，并为企业建设创造良好的生产、组织和经营环境[2]。

传统上我们规划施工总图时，经常遇到的问题有：

1）地理环境情况不明朗。因施工区域不确定因素较多，地勘的总图往往不能包括现场的全部内容，这就需要管理人员踏勘现场，测绘放样实际内容。在编写施工方案的时候，我们也往往寻找一张工程所在地理位置的卫星影像，但是缺点是时效性不强、分辨率低，不能很好地反映当下现场的实际情况。

2）环境转换变化快。随着施工进展，现场的道路、堆场、围挡、临设等也随之变化，正在使用的总图并不能及时地根据这些变化情况作出调整。

3）测量定位工作量大。现场实测环境时，遇到未拆迁的民宅或者淤泥河流等交通不畅的地方，均不易开展测量工作，加大了管理人员的工作量。

4）总图表达信息有限。传统总图里面布置的堆场、加工场、道路等，并不能准确地反映出和周边环境的关系。根据总图现场放线时，经常会出现目标位置和其他既有位置碰撞、未考虑场地管线情况而造成安全风险等问题。

如果有一张1∶1的最新的航拍照片作为底图叠在总图下面，那么在绘制过程中，便可以轻松定位现场任意物品的准确位置，解决上述问题，同时对地勘总图也能起到很好的校核作用，大大提高了工作效率。现场的情况通过航拍全部量化后更有利于对土方开挖、主体结构、交通组织、各阶段排水和临水临电等工作安排的策划，会议上大家进行商谈，换一个视野角度，探寻最为理想的平面规划。

以万达城B1地块为例，占地面积10万 m2，飞行器在400 m高空的时候可以俯拍整个区域。照片拍摄完毕再导入CAD中，以塔吊为基准点使用对齐命令可以将照片和总图1∶1匹配，如图3所示。飞行器在高空拍摄时使用的是广角镜头，成像后在画面的边缘会出现卷翘和膨鼓的畸变现象，这可以通过Photoshop解决。

图3 万达城B区航拍总图部署

航拍底图叠好后便可以在CAD中测量出任何对象的尺寸，例如生活区临设占地的尺寸、现场泥浆池的位置尺寸、基坑放坡边线、塔吊与电缆的碰撞预警等，都可以直白准确地显示出来[3]。生产例会上，还可以直接利用刚拍的航拍照片指导施工工作，质量部、安全部和工程部的管理人员都可以在上面圈点评论，大家都能看得到，听得明白，会议效率也自然提高。

万达城C1区东侧有块材料堆场，我们通过航拍叠图技术，重新规划了场地，实现安全文明施工的掌控，成功举办了无锡市安全文明生产月活动，如图4所示。

图4 万达城C区利用航拍照片进行场地部署

3.2 计量测算

传统上利用载人飞机进行高空拍摄，获取原始图像，但是存在的问题有：载人飞机使用成本高、维护费用高、使用频率低、需操作人员亲临和飞行手续繁琐等。使用无人机起飞，能够将目标情况、特征点保存，设定飞行路线、飞行高度、拍摄距离和降落地点，最终获得可以使用的地理信息图。无人机携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广泛、起飞降落对环境要求低。

土方开挖的时候，很难准确估计已完工作量和剩余工作量。把照片和总图匹配好后，可以直接测量需要的距离，如图5所示。现场的机械也可以准确统计出来，方便管理者估算准确的资源需求计划，如图6所示。

图5 测算土方工程量

图6 现场机械统计

利用航拍计量和测算实际上是一种航测技术，目前在水污染、大气环境和自然灾害监测等方面已经有了较广泛的应用。将其应用于民用建设，同样能快捷地解决很多问题。

3.3 签证记录

施工过程中，会发生很多与合同内容不符的工作，及时记录影像资料对项目索赔和签证大有裨益，以C区为例，当时在1＃～3＃楼之间横贯一条河道，需要对之清淤换填，同时做好围堰以挡住河流，航拍可以将施工过程完整记录下来，如图7所示。届时以此进行签证索赔，证据充足，有理有据，最大限度控制项目成本，确保利润不流失。

图7 河道换填和围堰签证记录

工地流动人口多，拍摄过程中需注意设备安全，每次拍摄应安排专门人员看管物品；起飞降落的时候需注意来往车辆和周边行走人员，防止伤害事故的发生；同时需留意航空管制区域，限制拍摄高度。

4 技术展望

航拍和平面总图结合到一起的时候，已不是简单的一张照片，而是包含了拍摄时段里全部的现场信息，所有场地、自然条件的尺寸都可以测量出来[4]。在其他项目诸如苏州园区体育中心、上海中国博览会会展综合体项目均有广泛的应用，如图8所示。

图8 航测在苏州园区体育中心和上海中博会项目上的应用

随着科技不断进步，对地形几何形状及光谱特征的识别能力大大增强，航测技术必将实现由定性到定量的飞跃，例如德国Microdrones全套技术生产的md4系列四旋翼无人机拥有更大的任务载荷、更强的抗风能力和更长的续航时间；美国FARO公司的最新产品FOCUS3DS高精度大空区三维激光扫描仪，只需数分钟即可产生复杂环境和几何结构的详细三维图像。航测技术的成本随着时代发展也越来越低，这项技术也将发展成为大多数项目都能负担得起的常规技术。使用无人飞机可以提高效率，降低成本，技术部用于部署总图，工程部用于监控项目进展，安全部用于监控危险源，它将和我们的工作、生活密不可分[5]。