航拍技術(shù)在施工管理過程中的應(yīng)用探討

中建八局第三建設(shè)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?zé)o人機(jī)從高空獲取影像資料。無人機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用成本低，反應(yīng)速度快捷，飛行環(huán)境和條件要求低[1]。

2 工程概況

無錫萬達(dá)文化旅游城項(xiàng)目位于市濱湖區(qū)，占地140萬 m2，總建筑面積120萬 m2，分為A、B、C三個(gè)地塊，A地塊是主題公園和酒店群，B、C地塊是住宅區(qū)，項(xiàng)目規(guī)劃如圖1所示，航拍實(shí)景如圖2所示。

圖1 無錫萬達(dá)城項(xiàng)目規(guī)劃示意

圖2 無錫萬達(dá)城項(xiàng)目鳥瞰圖

3 技術(shù)應(yīng)用

3.1 總圖規(guī)劃

正確合理的總圖設(shè)計(jì)可以大大減少建筑工程量，節(jié)約建設(shè)用地，節(jié)省建設(shè)投資，加快建設(shè)進(jìn)度，降低工程造價(jià)和施工生產(chǎn)的運(yùn)行成本，并為企業(yè)建設(shè)創(chuàng)造良好的生產(chǎn)、組織和經(jīng)營環(huán)境[2]。

傳統(tǒng)上我們規(guī)劃施工總圖時(shí)，經(jīng)常遇到的問題有：

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

2）環(huán)境轉(zhuǎn)換變化快。隨著施工進(jìn)展，現(xiàn)場的道路、堆場、圍擋、臨設(shè)等也隨之變化，正在使用的總圖并不能及時(shí)地根據(jù)這些變化情況作出調(diào)整。

3）測量定位工作量大。現(xiàn)場實(shí)測環(huán)境時(shí)，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(dá)信息有限。傳統(tǒng)總圖里面布置的堆場、加工場、道路等，并不能準(zhǔn)確地反映出和周邊環(huán)境的關(guān)系。根據(jù)總圖現(xiàn)場放線時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)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(fēng)險(xiǎn)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(xiàn)場任意物品的準(zhǔn)確位置，解決上述問題，同時(shí)對(duì)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(xiàn)場的情況通過航拍全部量化后更有利于對(duì)土方開挖、主體結(jié)構(gòu)、交通組織、各階段排水和臨水臨電等工作安排的策劃，會(huì)議上大家進(jìn)行商談，換一個(gè)視野角度，探尋最為理想的平面規(guī)劃。

以萬達(dá)城B1地塊為例，占地面積10萬 m2，飛行器在400 m高空的時(shí)候可以俯拍整個(gè)區(qū)域。照片拍攝完畢再導(dǎo)入CAD中，以塔吊為基準(zhǔn)點(diǎn)使用對(duì)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(shí)使用的是廣角鏡頭，成像后在畫面的邊緣會(huì)出現(xiàn)卷翹和膨鼓的畸變現(xiàn)象，這可以通過Photoshop解決。

圖3 萬達(dá)城B區(qū)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(duì)象的尺寸，例如生活區(qū)臨設(shè)占地的尺寸、現(xiàn)場泥漿池的位置尺寸、基坑放坡邊線、塔吊與電纜的碰撞預(yù)警等，都可以直白準(zhǔn)確地顯示出來[3]。生產(chǎn)例會(huì)上，還可以直接利用剛拍的航拍照片指導(dǎo)施工工作，質(zhì)量部、安全部和工程部的管理人員都可以在上面圈點(diǎn)評(píng)論，大家都能看得到，聽得明白，會(huì)議效率也自然提高。

萬達(dá)城C1區(qū)東側(cè)有塊材料堆場，我們通過航拍疊圖技術(shù)，重新規(guī)劃了場地，實(shí)現(xiàn)安全文明施工的掌控，成功舉辦了無錫市安全文明生產(chǎn)月活動(dòng)，如圖4所示。

圖4 萬達(dá)城C區(qū)利用航拍照片進(jìn)行場地部署

3.2 計(jì)量測算

傳統(tǒng)上利用載人飛機(jī)進(jìn)行高空拍攝，獲取原始圖像，但是存在的問題有：載人飛機(jī)使用成本高、維護(hù)費(fèi)用高、使用頻率低、需操作人員親臨和飛行手續(xù)繁瑣等。使用無人機(jī)起飛，能夠?qū)⒛繕?biāo)情況、特征點(diǎn)保存，設(shè)定飛行路線、飛行高度、拍攝距離和降落地點(diǎn)，最終獲得可以使用的地理信息圖。無人機(jī)攜帶方便、操作簡單、反應(yīng)迅速、載荷豐富、任務(wù)用途廣泛、起飛降落對(duì)環(huán)境要求低。

土方開挖的時(shí)候，很難準(zhǔn)確估計(jì)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(xiàn)場的機(jī)械也可以準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)出來，方便管理者估算準(zhǔn)確的資源需求計(jì)劃，如圖6所示。

圖5 測算土方工程量

圖6 現(xiàn)場機(jī)械統(tǒng)計(jì)

利用航拍計(jì)量和測算實(shí)際上是一種航測技術(shù)，目前在水污染、大氣環(huán)境和自然災(zāi)害監(jiān)測等方面已經(jīng)有了較廣泛的應(yīng)用。將其應(yīng)用于民用建設(shè)，同樣能快捷地解決很多問題。

3.3 簽證記錄

施工過程中，會(huì)發(fā)生很多與合同內(nèi)容不符的工作，及時(shí)記錄影像資料對(duì)項(xiàng)目索賠和簽證大有裨益，以C區(qū)為例，當(dāng)時(shí)在1＃～3＃樓之間橫貫一條河道，需要對(duì)之清淤換填，同時(shí)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(shí)以此進(jìn)行簽證索賠，證據(jù)充足，有理有據(jù)，最大限度控制項(xiàng)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(dòng)人口多，拍攝過程中需注意設(shè)備安全，每次拍攝應(yīng)安排專門人員看管物品；起飛降落的時(shí)候需注意來往車輛和周邊行走人員，防止傷害事故的發(fā)生；同時(shí)需留意航空管制區(qū)域，限制拍攝高度。

4 技術(shù)展望

航拍和平面總圖結(jié)合到一起的時(shí)候，已不是簡單的一張照片，而是包含了拍攝時(shí)段里全部的現(xiàn)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(xiàng)目諸如蘇州園區(qū)體育中心、上海中國博覽會(huì)會(huì)展綜合體項(xiàng)目均有廣泛的應(yīng)用，如圖8所示。

圖8 航測在蘇州園區(qū)體育中心和上海中博會(huì)項(xiàng)目上的應(yīng)用

隨著科技不斷進(jìn)步，對(duì)地形幾何形狀及光譜特征的識(shí)別能力大大增強(qiáng)，航測技術(shù)必將實(shí)現(xiàn)由定性到定量的飛躍，例如德國Microdrones全套技術(shù)生產(chǎn)的md4系列四旋翼無人機(jī)擁有更大的任務(wù)載荷、更強(qiáng)的抗風(fēng)能力和更長的續(xù)航時(shí)間；美國FARO公司的最新產(chǎn)品FOCUS3DS高精度大空區(qū)三維激光掃描儀，只需數(shù)分鐘即可產(chǎn)生復(fù)雜環(huán)境和幾何結(jié)構(gòu)的詳細(xì)三維圖像。航測技術(shù)的成本隨著時(shí)代發(fā)展也越來越低，這項(xiàng)技術(shù)也將發(fā)展成為大多數(shù)項(xiàng)目都能負(fù)擔(dān)得起的常規(guī)技術(shù)。使用無人飛機(jī)可以提高效率，降低成本，技術(shù)部用于部署總圖，工程部用于監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)展，安全部用于監(jiān)控危險(xiǎn)源，它將和我們的工作、生活密不可分[5]。