倾斜摄影测量技术在建筑施工管理中的应用★

金兴昌

(江苏航空职业技术学院,江苏 镇江 212134)

0 引言

随着城市化进程的加快和建筑行业的不断发展,建筑施工管理面临着日益复杂的挑战。传统的施工管理方法存在效率低、信息不准确、成本高等问题,无法满足现代建筑施工的需求。因此,寻求新的技术和方法来提高建筑施工管理的效率、质量和安全性成为了迫切的需求。近年来,倾斜摄影测量技术得到了快速发展,该技术可以建立工地全面、准确的三维建模,监控和分析施工进度,监控和预警施工安全,从而提高施工管理效率和质量,减少风险和资源浪费。本文以实际工程为例,应用无人机为数据采集平台,结合倾斜摄影技术、三维实景模型与信息融合等技术,开展基于多旋翼无人机倾斜摄影技术的工程施工管理方法优化研究,重点在施工场地布置、控制施工进度和施工现场安全监控等方面进行了技术方法设计及应用研究,以期能为施工管理综合水平的提高提供技术参考和支持[1-7]。

1 项目应用

1.1 项目概况

实验测区位于G市某大厦商业建筑项目,项目计划总用地面积1万m2,总建筑面积7万m2,其中计容面积约5万m2,拟建建筑地下3层,主楼27层,副楼12层,最高建筑高度接近140 m。为切实做好项目的安全生产工作,提升项目管理水平、保障项目安全生产的目标,解决传统施工管理方法效率低、信息不准确、成本高等问题,应项目管理部门要求对拟建项目进行数字化管理。

1.2 航线规划

外业数据采集前首先确定建筑工地的倾斜影像数据采集需求,包括采集区域、采集目的、采集时间等,本项目每隔一周采集一次;然后根据采集需求选择合适的无人机设备,考虑无人机的飞行能力、载荷能力、相机性能等因素,项目外业应用的是大疆经纬M300 RTK测绘无人机,搭载禅思P1双镜头,并布设一定数量像控点,应用GPS-RTK采集像控点坐标;再根据采集区域的实际情况,制定飞行计划,包括飞行路线、高度、速度、航点等参数,并进行影像数据采集,影像数据采集时,根据目标区域的大小和形状,规划交叉环绕的航线。相关学者实验结果证明,通过交叉环绕航线法,可以获取多个角度和视角的倾斜影像(见图1),提供更全面和准确的三维信息,用于后续的倾斜摄影建模和数据分析[8-12]。

作业时,首先,确定目标区域并规划航线,在无人机飞行路径上设置交叉点;然后,通过控制无人机的飞行轨迹和相机的拍摄参数,使相机以倾斜的角度拍摄地面影像。无人机在影像采集过程中,会按照预定的航线依次飞行至交叉点,并在每个交叉点处进行拍摄,以确保覆盖整个目标区域。

1.3 实景三维建模

倾斜摄影实景三维建模应用的是PhotoScan软件,该软件应用最新的多视图三维重建技术,可对任意照片进行处理,无需控制点,而通过控制点则可以生成真实坐标的三维模型。首先打开PhotoScan软件,在左侧工作区点击“添加模块”按钮,添加模块,软件自动创建新项目,准备导入航片;然后在软件工具栏,点击“工作流程”-“添加照片”,选择外业采集的影像数据,并导入像控点坐标进行“刺点”;再选择“工作流程”-“建立密集点云”,并选择“生成网格”,表面模型选择“任意”,源数据选择“密集点云”,面数根据成像质量需求选择“高”;最后“生成纹理”,映射模式选择“正射影像”,混合模式选择“镶嵌(默认)”,生成并导出实景三维模型。基于以上流程建立的工地第一期至第四期实景三维模型分别如图2所示[13-16]。

通过对不同时期的倾斜摄影实景三维模型进行对比,可以直观地观察工地在不同时间段的变化情况。有助于监测工地的施工进度、材料使用情况、工艺变化等,帮助项目管理团队及时发现问题并采取相应的措施。

1.4 施工管理平台功能设计

常规施工管理平台主要依赖于人工输入和传感器数据,信息获取和分析相对有限。而倾斜摄影测量技术可以提供真实的三维模型,基于倾斜摄影测量技术构建的施工管理平台能够更准确地评估施工进度、监测施工质量、提高安全管理水平,从而提高施工效率和质量。本文基于三维实景模型及项目进度计划的工地信息化管理平台共包含四大模块,如图3所示[17-19]。

1)进度管理。进度管理包括进度计划导入、进度模拟与进度检查和纠偏等模块,实现功能主要包括进度计划制定、进度跟踪与更新、进度分析与预测、进度报表生成、进度协同与沟通、进度可视化展示、进度监控与警示以及进度协调与调整等。通过这些功能,平台能够帮助项目团队全面了解施工进度,及时调整计划,提高施工效率和质量。

2)物料管理。物料管理功能主要包括人材机的前期规划、物料信息录入和物料使用情况追踪等模块,实现功能包括物料采购、入库管理、出库管理、库存管理和物料追踪等。通过这些功能,平台可以帮助项目团队实现物料的有效管理和控制,包括物料的采购计划、供应商管理、物料入库和出库的记录与跟踪、库存的实时监控以及物料的追溯和追踪等,以提高物料的供应效率、降低库存成本,并确保项目的顺利进行。

3)质量管理。质量管理功能主要包括质量计划制定、质量检查与验收、质量问题管理、质量数据分析与报告等。通过这些功能,平台可以帮助项目团队制定质量计划,进行质量检查和验收,及时发现和解决质量问题,收集和分析质量数据,并生成相应的报告。平台还可以提供质量标准和规范的参考,帮助项目团队提升施工质量,确保工程达到预期的质量要求。

4)安全管理。安全管理主要包括安全教育、安全监测和安全检查等模块,实现功能主要包括安全计划制定、安全培训与教育、安全巡检与监控、事故管理与应急预案等。通过这些功能,平台可以帮助项目团队制定安全计划,提供安全培训和教育资源,进行安全巡检和监控,及时发现和解决安全隐患,管理和应对事故,并制定应急预案。平台还可以提供安全标准和规范的参考,帮助项目团队提高施工现场的安全性,确保工人和设备的安全,保障工程的顺利进行。

2 平台搭建

本项目基于倾斜摄影的建筑物整体及局部的三维实景模型,搭建了一个集可视化管理、进度管理、质量管理等多方位管理为一体的工地信息化管理平台,该施工管理平台主要实现了进度管理、物料管理、质量管理和安全管理四大功能。该平台的应用,有效提升了本项目建筑施工管理的信息化水平,为项目的施工技术管理、质量管理、安全管理、进度管理等提供了既精确又高效的支持与保障。工地施工管理平台数据驾驶舱如图4所示[20-23]。

3 结语

综上所述,倾斜摄影测量技术的应用不仅可以提高施工管理的效率和质量,还可以减少人力和物力的浪费,降低施工风险,为施工管理人员提供更准确、全面的信息,帮助他们更好地进行工程监控、进度管理和质量控制。通过不断地创新和应用,倾斜摄影测量技术将为建筑施工管理带来更多的便利和效益,推动建筑行业的发展和进步。