傾斜攝影測量技術在建筑施工管理中的應用★

金興昌

(江蘇航空職業技術學院,江蘇 鎮江 212134)

0 引言

隨著城市化進程的加快和建筑行業的不斷發展,建筑施工管理面臨著日益復雜的挑戰。傳統的施工管理方法存在效率低、信息不準確、成本高等問題,無法滿足現代建筑施工的需求。因此,尋求新的技術和方法來提高建筑施工管理的效率、質量和安全性成為了迫切的需求。近年來,傾斜攝影測量技術得到了快速發展,該技術可以建立工地全面、準確的三維建模,監控和分析施工進度,監控和預警施工安全,從而提高施工管理效率和質量,減少風險和資源浪費。本文以實際工程為例,應用無人機為數據采集平臺,結合傾斜攝影技術、三維實景模型與信息融合等技術,開展基于多旋翼無人機傾斜攝影技術的工程施工管理方法優化研究,重點在施工場地布置、控制施工進度和施工現場安全監控等方面進行了技術方法設計及應用研究,以期能為施工管理綜合水平的提高提供技術參考和支持[1-7]。

1 項目應用

1.1 項目概況

實驗測區位于G市某大廈商業建筑項目,項目計劃總用地面積1萬m2,總建筑面積7萬m2,其中計容面積約5萬m2,擬建建筑地下3層,主樓27層,副樓12層,最高建筑高度接近140 m。為切實做好項目的安全生產工作,提升項目管理水平、保障項目安全生產的目標,解決傳統施工管理方法效率低、信息不準確、成本高等問題,應項目管理部門要求對擬建項目進行數字化管理。

1.2 航線規劃

外業數據采集前首先確定建筑工地的傾斜影像數據采集需求,包括采集區域、采集目的、采集時間等,本項目每隔一周采集一次;然后根據采集需求選擇合適的無人機設備,考慮無人機的飛行能力、載荷能力、相機性能等因素,項目外業應用的是大疆經緯M300 RTK測繪無人機,搭載禪思P1雙鏡頭,并布設一定數量像控點,應用GPS-RTK采集像控點坐標;再根據采集區域的實際情況,制定飛行計劃,包括飛行路線、高度、速度、航點等參數,并進行影像數據采集,影像數據采集時,根據目標區域的大小和形狀,規劃交叉環繞的航線。相關學者實驗結果證明,通過交叉環繞航線法,可以獲取多個角度和視角的傾斜影像(見圖1),提供更全面和準確的三維信息,用于后續的傾斜攝影建模和數據分析[8-12]。

作業時,首先,確定目標區域并規劃航線,在無人機飛行路徑上設置交叉點;然后,通過控制無人機的飛行軌跡和相機的拍攝參數,使相機以傾斜的角度拍攝地面影像。無人機在影像采集過程中,會按照預定的航線依次飛行至交叉點,并在每個交叉點處進行拍攝,以確保覆蓋整個目標區域。

1.3 實景三維建模

傾斜攝影實景三維建模應用的是PhotoScan軟件,該軟件應用最新的多視圖三維重建技術,可對任意照片進行處理,無需控制點,而通過控制點則可以生成真實坐標的三維模型。首先打開PhotoScan軟件,在左側工作區點擊“添加模塊”按鈕,添加模塊,軟件自動創建新項目,準備導入航片;然后在軟件工具欄,點擊“工作流程”-“添加照片”,選擇外業采集的影像數據,并導入像控點坐標進行“刺點”;再選擇“工作流程”-“建立密集點云”,并選擇“生成網格”,表面模型選擇“任意”,源數據選擇“密集點云”,面數根據成像質量需求選擇“高”;最后“生成紋理”,映射模式選擇“正射影像”,混合模式選擇“鑲嵌(默認)”,生成并導出實景三維模型?；谝陨狭鞒探⒌墓さ氐谝黄谥恋谒钠趯嵕叭S模型分別如圖2所示[13-16]。

通過對不同時期的傾斜攝影實景三維模型進行對比,可以直觀地觀察工地在不同時間段的變化情況。有助于監測工地的施工進度、材料使用情況、工藝變化等,幫助項目管理團隊及時發現問題并采取相應的措施。

1.4 施工管理平臺功能設計

常規施工管理平臺主要依賴于人工輸入和傳感器數據,信息獲取和分析相對有限。而傾斜攝影測量技術可以提供真實的三維模型,基于傾斜攝影測量技術構建的施工管理平臺能夠更準確地評估施工進度、監測施工質量、提高安全管理水平,從而提高施工效率和質量。本文基于三維實景模型及項目進度計劃的工地信息化管理平臺共包含四大模塊,如圖3所示[17-19]。

1)進度管理。進度管理包括進度計劃導入、進度模擬與進度檢查和糾偏等模塊,實現功能主要包括進度計劃制定、進度跟蹤與更新、進度分析與預測、進度報表生成、進度協同與溝通、進度可視化展示、進度監控與警示以及進度協調與調整等。通過這些功能,平臺能夠幫助項目團隊全面了解施工進度,及時調整計劃,提高施工效率和質量。

2)物料管理。物料管理功能主要包括人材機的前期規劃、物料信息錄入和物料使用情況追蹤等模塊,實現功能包括物料采購、入庫管理、出庫管理、庫存管理和物料追蹤等。通過這些功能,平臺可以幫助項目團隊實現物料的有效管理和控制,包括物料的采購計劃、供應商管理、物料入庫和出庫的記錄與跟蹤、庫存的實時監控以及物料的追溯和追蹤等,以提高物料的供應效率、降低庫存成本,并確保項目的順利進行。

3)質量管理。質量管理功能主要包括質量計劃制定、質量檢查與驗收、質量問題管理、質量數據分析與報告等。通過這些功能,平臺可以幫助項目團隊制定質量計劃,進行質量檢查和驗收,及時發現和解決質量問題,收集和分析質量數據,并生成相應的報告。平臺還可以提供質量標準和規范的參考,幫助項目團隊提升施工質量,確保工程達到預期的質量要求。

4)安全管理。安全管理主要包括安全教育、安全監測和安全檢查等模塊,實現功能主要包括安全計劃制定、安全培訓與教育、安全巡檢與監控、事故管理與應急預案等。通過這些功能,平臺可以幫助項目團隊制定安全計劃,提供安全培訓和教育資源,進行安全巡檢和監控,及時發現和解決安全隱患,管理和應對事故,并制定應急預案。平臺還可以提供安全標準和規范的參考,幫助項目團隊提高施工現場的安全性,確保工人和設備的安全,保障工程的順利進行。

2 平臺搭建

本項目基于傾斜攝影的建筑物整體及局部的三維實景模型,搭建了一個集可視化管理、進度管理、質量管理等多方位管理為一體的工地信息化管理平臺,該施工管理平臺主要實現了進度管理、物料管理、質量管理和安全管理四大功能。該平臺的應用,有效提升了本項目建筑施工管理的信息化水平,為項目的施工技術管理、質量管理、安全管理、進度管理等提供了既精確又高效的支持與保障。工地施工管理平臺數據駕駛艙如圖4所示[20-23]。

3 結語

綜上所述,傾斜攝影測量技術的應用不僅可以提高施工管理的效率和質量,還可以減少人力和物力的浪費,降低施工風險,為施工管理人員提供更準確、全面的信息,幫助他們更好地進行工程監控、進度管理和質量控制。通過不斷地創新和應用,傾斜攝影測量技術將為建筑施工管理帶來更多的便利和效益,推動建筑行業的發展和進步。