基于BIM的无人机技术在建筑施工项目管理中的创新应用*

曲泳颐 杨 政 于祺伟

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150036)

1 基于BIM的无人机技术的应用现状

BIM是一个完备的建筑信息模型，通过构建三维数字模型来优化检测方案并为数据的采集提供可视化沟通，减少了建筑施工过程中二维图纸所带来的诸多不便，使得项目管理的整个过程更加直观[1]。无人机起源于1917年，目前在建筑施工领域的项目管理中发挥了巨大作用。将高清摄像头搭载于无人机，通过设定固定航线、控制云台可以在施工现场从不同高度、不同角度实时监督工人施工，监控项目进展。无人机在BIM平台中可作为收集数据的智能化工具，通过对试验区进行无人机倾斜摄影和低空摄影测量得到施工现场的影像数据、已施工部分的质量检测数据、获取的点云数据等，经计算机的处理分析后可以被直接传输到该项目的BIM平台中，起到向BIM实时传递可靠信息的作用，使建筑行业更加智能化、信息化，基于BIM的无人机技术是一个值得探索的新领域[2]。目前，基于BIM的无人机技术已经在城市立交建设、铁路工程建设、桥梁检测等施工领域中有了一定范围的应用，但在建筑施工的质量进度控制和安全监测领域的应用仍不成熟。同时，该技术仍具有一定的局限性。无人机续航能力差，一次性覆盖面少，不适合大范围的航摄；载重有限，航摄精度有待验证；航高不够，受天气影响较大，风大时影响飞行质量。同时，各参与方的BIM模型数据交互模式缺乏统一的格式标准，使得模型数据文件难以集成和交互；目前国内的BIM生态圈建设尚未成熟，行业对于BIM技术的重视程度不够，导致熟练BIM的人才缺口巨大[3]。

2 基于BIM的无人机技术在建筑工程项目管理中的应用过程

2.1 基于BIM技术的模型建立

BIM建设信息模型是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法。利用其可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性的特点根据现实建筑和现有图纸将信息录入BIM平台，使用revit软件创建理想建筑的BIM模型，形成一种三维的立体实物图，使效果图更直观的展现眼前[4]。可以通过BIM的三维碰撞检查和模拟实验优化项目设计，极大的减少设计上的错误，提高建筑工程的质量；通过BIM的4D施工流程模拟，可以可视化的展示施工过程[5]，还可以用不同颜色标注对比其目前的施工进度，使管理人员对施工现场空间关系和进度控制更为明确。三维模型的建立和4D的流程模拟可以更加直观、精准地指导现场施工，大大提高了项目质量、进度和安全的效率及准确性。

2.2 利用无人机技术进行数据收集

数据收集[6]是指将带有摄像头的无人机设备在有WIFI的前提下对施工建筑全面监测，通过遥感等控制设备规划无人机的飞行路线，在室内室外进行拍照与录像。首先应分段绕建筑外侧一周查看飞行器能否正常使用和图像能否正常传输，查看能否清晰监控人的行动和建筑外围施工质量。在建筑内从底层起依次往上在每层飞行，通过遥感等控制设备对重要结构部位和人员施工处进行拍摄，可进一步放大无人机与建筑距离进行针对裂缝等细小部位的细部监测，可在特殊位置布置温度湿度传感器等实现数据的全面化，同时满足安全监测要求。

在利用无人机进行数据收集的过程中，应集中解决以下问题：1)网络信号问题。在无人机上搭载能够实时传递数据的摄像头，并插上无线网卡，确保WIFI等网络信号正常，试运行过程中确保无人机的正常飞行和图像的正常传输。2)航线设计问题。图像采集要与事先建立的BIM模型保持足够的重叠度，对航线的规划设计要求较高，应避免产生拍摄盲区并避免无人机与建筑的碰撞，根据模型和图纸规划好无人机的飞行路线，计划绕外一周并对内部进行细致观测，保证每一处安全。由于无人机续航能力普遍较短，仅0.5 h左右，故选择飞行路线应分段，不宜过长。

2.3 基于BIM的无人机技术

在无人机完成收集数据的同时，通过WIFI联网或数据连接进行无线实时传输，进行图像识别后，利用revit软件据此建立施工建筑的三维实测模型，与已搭建的BIM模型进行精度差别、建筑进度、安全漏洞等方面的比对分析，自动形成实验的分析报告，指出目前存在的质量、进度问题和安全漏洞并提出智能优化方案，指导施工现场的后续施工。其中，图像识别是应主要解决的问题[7]。基于BIM的无人机技术可以据此形成一个集数据采集、整理、分析、报告为一体的检测系统，参与到施工项目各方面的项目管理中，解放人力、物力，真正的实现建筑施工项目管理的智能化和数字化。

3 基于BIM的无人机技术在建筑工程项目管理中应用的优势

3.1 避开了无人机续航能力差的局限性

在基于无人机的BIM目前的应用，如城市立交建设、铁路工程建设、桥梁检测中，无人机续航时间短、续航能力差、远距离作业不易操控的缺陷极大的限制了其应用，无人机“有去无回”时常出现，如今应用于建筑工程项目管理中，更多为区域作业和细部观测，最大程度上利用了无人机的优势。

3.2 通过数据无线连接实现图像数据的实时传输

在建筑工程这样的区域作业中，较桥梁等户外施工拥有更好的无线网络环境，使得数据的远程传输得以实现。通过无线网络连接向无人机发出指令，控制无人机的飞行路线，同时无人机可以将拍摄的图像数据远程传输，使BIM可以实时得到无人机的数据并强化了整个系统的实时监控性。

4 基于BIM的无人机技术在施工管理中的作用

4.1 实现建筑施工安全管理的信息化、智能化

通过将无人机和BIM技术相结合，形成一个集数据采集、整理、分析、报告为一体的检测系统。一方面解放人力、物力，无人机的监测在有更好效果的同时减少了繁复的程序，大大节省了费用；另一方面该方式增大了项目管理的安全系数，很大程度上保证了人员的安全；同时，这一集成系统极大的方便了项目参与人员的分析与沟通，让整个项目施工过程更加的清晰明了、简洁有序的呈现在管理人员眼前，真正的实现建筑施工项目管理的规范化、数字化、智能化和信息化。

4.2 高效率完成质量监测、进度控制和安全管理

基于BIM的无人机技术对危险部位和传统检测方式无法到达的部位等进行检测，实现更细致更全面的质量控制；通过无人机拍摄的现场施工进度与BIM的4D施工模拟过程的比对，有效进行施工进度控制；实现远程且及时的排查安全隐患，提高建筑施工安全监测工作的效率和水平，实现更全方位高层次的安全管理。此外，在具体应用中，还可以在有特殊需要的部位安装光传感器等不同类型的传感器，有效控制施工现场的光污染、粉尘污染等，有效实现节能环保的绿色施工。同时BIM还可以自动形成实验的分析报告，指出目前存在的质量、进度问题和安全漏洞并提出智能优化方案，指导施工现场的后续施工。

5 结语

基于BIM的无人机技术虽然是一个新兴的技术系统，但对于提高施工项目管理的效率和水平却有着十分重要的意义，且在建筑施工项目领域的应用，能够最大限度的发挥BIM和无人机技术两者各自的优势[8]。随着未来图像识别、数据传输等技术的日臻成熟，基于BIM的无人机技术将会继续完善、更加创新。相信基于BIM的无人机技术在建筑施工项目管理中的应用将是一大新的发展趋势。