航拍技術在施工管理過程中的應用探討

中建八局第三建設有限公司蘇南分公司 蘇州 215000

1 航拍介紹

航拍是指從空中拍攝地貌，獲得俯視圖像。本文指通過遙控無人機從高空獲取影像資料。無人機結構簡單，使用成本低，反應速度快捷，飛行環境和條件要求低[1]。

2 工程概況

無錫萬達文化旅游城項目位于市濱湖區，占地140萬 m2，總建筑面積120萬 m2，分為A、B、C三個地塊，A地塊是主題公園和酒店群，B、C地塊是住宅區，項目規劃如圖1所示，航拍實景如圖2所示。

圖1 無錫萬達城項目規劃示意

圖2 無錫萬達城項目鳥瞰圖

3 技術應用

3.1 總圖規劃

正確合理的總圖設計可以大大減少建筑工程量，節約建設用地，節省建設投資，加快建設進度，降低工程造價和施工生產的運行成本，并為企業建設創造良好的生產、組織和經營環境[2]。

傳統上我們規劃施工總圖時，經常遇到的問題有：

1）地理環境情況不明朗。因施工區域不確定因素較多，地勘的總圖往往不能包括現場的全部內容，這就需要管理人員踏勘現場，測繪放樣實際內容。在編寫施工方案的時候，我們也往往尋找一張工程所在地理位置的衛星影像，但是缺點是時效性不強、分辨率低，不能很好地反映當下現場的實際情況。

2）環境轉換變化快。隨著施工進展，現場的道路、堆場、圍擋、臨設等也隨之變化，正在使用的總圖并不能及時地根據這些變化情況作出調整。

3）測量定位工作量大。現場實測環境時，遇到未拆遷的民宅或者淤泥河流等交通不暢的地方，均不易開展測量工作，加大了管理人員的工作量。

4）總圖表達信息有限。傳統總圖里面布置的堆場、加工場、道路等，并不能準確地反映出和周邊環境的關系。根據總圖現場放線時，經常會出現目標位置和其他既有位置碰撞、未考慮場地管線情況而造成安全風險等問題。

如果有一張1∶1的最新的航拍照片作為底圖疊在總圖下面，那么在繪制過程中，便可以輕松定位現場任意物品的準確位置，解決上述問題，同時對地勘總圖也能起到很好的校核作用，大大提高了工作效率。現場的情況通過航拍全部量化后更有利于對土方開挖、主體結構、交通組織、各階段排水和臨水臨電等工作安排的策劃，會議上大家進行商談，換一個視野角度，探尋最為理想的平面規劃。

以萬達城B1地塊為例，占地面積10萬 m2，飛行器在400 m高空的時候可以俯拍整個區域。照片拍攝完畢再導入CAD中，以塔吊為基準點使用對齊命令可以將照片和總圖1∶1匹配，如圖3所示。飛行器在高空拍攝時使用的是廣角鏡頭，成像后在畫面的邊緣會出現卷翹和膨鼓的畸變現象，這可以通過Photoshop解決。

圖3 萬達城B區航拍總圖部署

航拍底圖疊好后便可以在CAD中測量出任何對象的尺寸，例如生活區臨設占地的尺寸、現場泥漿池的位置尺寸、基坑放坡邊線、塔吊與電纜的碰撞預警等，都可以直白準確地顯示出來[3]。生產例會上，還可以直接利用剛拍的航拍照片指導施工工作，質量部、安全部和工程部的管理人員都可以在上面圈點評論，大家都能看得到，聽得明白，會議效率也自然提高。

萬達城C1區東側有塊材料堆場，我們通過航拍疊圖技術，重新規劃了場地，實現安全文明施工的掌控，成功舉辦了無錫市安全文明生產月活動，如圖4所示。

圖4 萬達城C區利用航拍照片進行場地部署

3.2 計量測算

傳統上利用載人飛機進行高空拍攝，獲取原始圖像，但是存在的問題有：載人飛機使用成本高、維護費用高、使用頻率低、需操作人員親臨和飛行手續繁瑣等。使用無人機起飛，能夠將目標情況、特征點保存，設定飛行路線、飛行高度、拍攝距離和降落地點，最終獲得可以使用的地理信息圖。無人機攜帶方便、操作簡單、反應迅速、載荷豐富、任務用途廣泛、起飛降落對環境要求低。

土方開挖的時候，很難準確估計已完工作量和剩余工作量。把照片和總圖匹配好后，可以直接測量需要的距離，如圖5所示。現場的機械也可以準確統計出來，方便管理者估算準確的資源需求計劃，如圖6所示。

圖5 測算土方工程量

圖6 現場機械統計

利用航拍計量和測算實際上是一種航測技術，目前在水污染、大氣環境和自然災害監測等方面已經有了較廣泛的應用。將其應用于民用建設，同樣能快捷地解決很多問題。

3.3 簽證記錄

施工過程中，會發生很多與合同內容不符的工作，及時記錄影像資料對項目索賠和簽證大有裨益，以C區為例，當時在1＃～3＃樓之間橫貫一條河道，需要對之清淤換填，同時做好圍堰以擋住河流，航拍可以將施工過程完整記錄下來，如圖7所示。屆時以此進行簽證索賠，證據充足，有理有據，最大限度控制項目成本，確保利潤不流失。

圖7 河道換填和圍堰簽證記錄

工地流動人口多，拍攝過程中需注意設備安全，每次拍攝應安排專門人員看管物品；起飛降落的時候需注意來往車輛和周邊行走人員，防止傷害事故的發生；同時需留意航空管制區域，限制拍攝高度。

4 技術展望

航拍和平面總圖結合到一起的時候，已不是簡單的一張照片，而是包含了拍攝時段里全部的現場信息，所有場地、自然條件的尺寸都可以測量出來[4]。在其他項目諸如蘇州園區體育中心、上海中國博覽會會展綜合體項目均有廣泛的應用，如圖8所示。

圖8 航測在蘇州園區體育中心和上海中博會項目上的應用

隨著科技不斷進步，對地形幾何形狀及光譜特征的識別能力大大增強，航測技術必將實現由定性到定量的飛躍，例如德國Microdrones全套技術生產的md4系列四旋翼無人機擁有更大的任務載荷、更強的抗風能力和更長的續航時間；美國FARO公司的最新產品FOCUS3DS高精度大空區三維激光掃描儀，只需數分鐘即可產生復雜環境和幾何結構的詳細三維圖像。航測技術的成本隨著時代發展也越來越低，這項技術也將發展成為大多數項目都能負擔得起的常規技術。使用無人飛機可以提高效率，降低成本，技術部用于部署總圖，工程部用于監控項目進展，安全部用于監控危險源，它將和我們的工作、生活密不可分[5]。