傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用★

金興昌

(江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212134)

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快和建筑行業(yè)的不斷發(fā)展,建筑施工管理面臨著日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的施工管理方法存在效率低、信息不準(zhǔn)確、成本高等問(wèn)題,無(wú)法滿足現(xiàn)代建筑施工的需求。因此,尋求新的技術(shù)和方法來(lái)提高建筑施工管理的效率、質(zhì)量和安全性成為了迫切的需求。近年來(lái),傾斜攝影測(cè)量技術(shù)得到了快速發(fā)展,該技術(shù)可以建立工地全面、準(zhǔn)確的三維建模,監(jiān)控和分析施工進(jìn)度,監(jiān)控和預(yù)警施工安全,從而提高施工管理效率和質(zhì)量,減少風(fēng)險(xiǎn)和資源浪費(fèi)。本文以實(shí)際工程為例,應(yīng)用無(wú)人機(jī)為數(shù)據(jù)采集平臺(tái),結(jié)合傾斜攝影技術(shù)、三維實(shí)景模型與信息融合等技術(shù),開(kāi)展基于多旋翼無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的工程施工管理方法優(yōu)化研究,重點(diǎn)在施工場(chǎng)地布置、控制施工進(jìn)度和施工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控等方面進(jìn)行了技術(shù)方法設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究,以期能為施工管理綜合水平的提高提供技術(shù)參考和支持[1-7]。

1 項(xiàng)目應(yīng)用

1.1 項(xiàng)目概況

實(shí)驗(yàn)測(cè)區(qū)位于G市某大廈商業(yè)建筑項(xiàng)目,項(xiàng)目計(jì)劃總用地面積1萬(wàn)m2,總建筑面積7萬(wàn)m2,其中計(jì)容面積約5萬(wàn)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(shí)做好項(xiàng)目的安全生產(chǎn)工作,提升項(xiàng)目管理水平、保障項(xiàng)目安全生產(chǎn)的目標(biāo),解決傳統(tǒng)施工管理方法效率低、信息不準(zhǔn)確、成本高等問(wèn)題,應(yīng)項(xiàng)目管理部門要求對(duì)擬建項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)字化管理。

1.2 航線規(guī)劃

外業(yè)數(shù)據(jù)采集前首先確定建筑工地的傾斜影像數(shù)據(jù)采集需求,包括采集區(qū)域、采集目的、采集時(shí)間等,本項(xiàng)目每隔一周采集一次;然后根據(jù)采集需求選擇合適的無(wú)人機(jī)設(shè)備,考慮無(wú)人機(jī)的飛行能力、載荷能力、相機(jī)性能等因素,項(xiàng)目外業(yè)應(yīng)用的是大疆經(jīng)緯M300 RTK測(cè)繪無(wú)人機(jī),搭載禪思P1雙鏡頭,并布設(shè)一定數(shù)量像控點(diǎn),應(yīng)用GPS-RTK采集像控點(diǎn)坐標(biāo);再根據(jù)采集區(qū)域的實(shí)際情況,制定飛行計(jì)劃,包括飛行路線、高度、速度、航點(diǎn)等參數(shù),并進(jìn)行影像數(shù)據(jù)采集,影像數(shù)據(jù)采集時(shí),根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的大小和形狀,規(guī)劃交叉環(huán)繞的航線。相關(guān)學(xué)者實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,通過(guò)交叉環(huán)繞航線法,可以獲取多個(gè)角度和視角的傾斜影像(見(jiàn)圖1),提供更全面和準(zhǔn)確的三維信息,用于后續(xù)的傾斜攝影建模和數(shù)據(jù)分析[8-12]。

作業(yè)時(shí),首先,確定目標(biāo)區(qū)域并規(guī)劃航線,在無(wú)人機(jī)飛行路徑上設(shè)置交叉點(diǎn);然后,通過(guò)控制無(wú)人機(jī)的飛行軌跡和相機(jī)的拍攝參數(shù),使相機(jī)以傾斜的角度拍攝地面影像。無(wú)人機(jī)在影像采集過(guò)程中,會(huì)按照預(yù)定的航線依次飛行至交叉點(diǎn),并在每個(gè)交叉點(diǎn)處進(jìn)行拍攝,以確保覆蓋整個(gè)目標(biāo)區(qū)域。

1.3 實(shí)景三維建模

傾斜攝影實(shí)景三維建模應(yīng)用的是PhotoScan軟件,該軟件應(yīng)用最新的多視圖三維重建技術(shù),可對(duì)任意照片進(jìn)行處理,無(wú)需控制點(diǎn),而通過(guò)控制點(diǎn)則可以生成真實(shí)坐標(biāo)的三維模型。首先打開(kāi)PhotoScan軟件,在左側(cè)工作區(qū)點(diǎn)擊“添加模塊”按鈕,添加模塊,軟件自動(dòng)創(chuàng)建新項(xiàng)目,準(zhǔn)備導(dǎo)入航片;然后在軟件工具欄,點(diǎn)擊“工作流程”-“添加照片”,選擇外業(yè)采集的影像數(shù)據(jù),并導(dǎo)入像控點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行“刺點(diǎn)”;再選擇“工作流程”-“建立密集點(diǎn)云”,并選擇“生成網(wǎng)格”,表面模型選擇“任意”,源數(shù)據(jù)選擇“密集點(diǎn)云”,面數(shù)根據(jù)成像質(zhì)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(rèn))”,生成并導(dǎo)出實(shí)景三維模型。基于以上流程建立的工地第一期至第四期實(shí)景三維模型分別如圖2所示[13-16]。

通過(guò)對(duì)不同時(shí)期的傾斜攝影實(shí)景三維模型進(jìn)行對(duì)比,可以直觀地觀察工地在不同時(shí)間段的變化情況。有助于監(jiān)測(cè)工地的施工進(jìn)度、材料使用情況、工藝變化等,幫助項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施。

1.4 施工管理平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

常規(guī)施工管理平臺(tái)主要依賴于人工輸入和傳感器數(shù)據(jù),信息獲取和分析相對(duì)有限。而傾斜攝影測(cè)量技術(shù)可以提供真實(shí)的三維模型,基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)構(gòu)建的施工管理平臺(tái)能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估施工進(jìn)度、監(jiān)測(cè)施工質(zhì)量、提高安全管理水平,從而提高施工效率和質(zhì)量。本文基于三維實(shí)景模型及項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的工地信息化管理平臺(tái)共包含四大模塊,如圖3所示[17-19]。

1)進(jìn)度管理。進(jìn)度管理包括進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入、進(jìn)度模擬與進(jìn)度檢查和糾偏等模塊,實(shí)現(xiàn)功能主要包括進(jìn)度計(jì)劃制定、進(jìn)度跟蹤與更新、進(jìn)度分析與預(yù)測(cè)、進(jìn)度報(bào)表生成、進(jìn)度協(xié)同與溝通、進(jìn)度可視化展示、進(jìn)度監(jiān)控與警示以及進(jìn)度協(xié)調(diào)與調(diào)整等。通過(guò)這些功能,平臺(tái)能夠幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全面了解施工進(jìn)度,及時(shí)調(diào)整計(jì)劃,提高施工效率和質(zhì)量。

2)物料管理。物料管理功能主要包括人材機(jī)的前期規(guī)劃、物料信息錄入和物料使用情況追蹤等模塊,實(shí)現(xiàn)功能包括物料采購(gòu)、入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、庫(kù)存管理和物料追蹤等。通過(guò)這些功能,平臺(tái)可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)物料的有效管理和控制,包括物料的采購(gòu)計(jì)劃、供應(yīng)商管理、物料入庫(kù)和出庫(kù)的記錄與跟蹤、庫(kù)存的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及物料的追溯和追蹤等,以提高物料的供應(yīng)效率、降低庫(kù)存成本,并確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

3)質(zhì)量管理。質(zhì)量管理功能主要包括質(zhì)量計(jì)劃制定、質(zhì)量檢查與驗(yàn)收、質(zhì)量問(wèn)題管理、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析與報(bào)告等。通過(guò)這些功能,平臺(tái)可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定質(zhì)量計(jì)劃,進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)收,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問(wèn)題,收集和分析質(zhì)量數(shù)據(jù),并生成相應(yīng)的報(bào)告。平臺(tái)還可以提供質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的參考,幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提升施工質(zhì)量,確保工程達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量要求。

4)安全管理。安全管理主要包括安全教育、安全監(jiān)測(cè)和安全檢查等模塊,實(shí)現(xiàn)功能主要包括安全計(jì)劃制定、安全培訓(xùn)與教育、安全巡檢與監(jiān)控、事故管理與應(yīng)急預(yù)案等。通過(guò)這些功能,平臺(tái)可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定安全計(jì)劃,提供安全培訓(xùn)和教育資源,進(jìn)行安全巡檢和監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患,管理和應(yīng)對(duì)事故,并制定應(yīng)急預(yù)案。平臺(tái)還可以提供安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的參考,幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性,確保工人和設(shè)備的安全,保障工程的順利進(jìn)行。

2 平臺(tái)搭建

本項(xiàng)目基于傾斜攝影的建筑物整體及局部的三維實(shí)景模型,搭建了一個(gè)集可視化管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理等多方位管理為一體的工地信息化管理平臺(tái),該施工管理平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度管理、物料管理、質(zhì)量管理和安全管理四大功能。該平臺(tái)的應(yīng)用,有效提升了本項(xiàng)目建筑施工管理的信息化水平,為項(xiàng)目的施工技術(shù)管理、質(zhì)量管理、安全管理、進(jìn)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(tái)數(shù)據(jù)駕駛艙如圖4所示[20-23]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高施工管理的效率和質(zhì)量,還可以減少人力和物力的浪費(fèi),降低施工風(fēng)險(xiǎn),為施工管理人員提供更準(zhǔn)確、全面的信息,幫助他們更好地進(jìn)行工程監(jiān)控、進(jìn)度管理和質(zhì)量控制。通過(guò)不斷地創(chuàng)新和應(yīng)用,傾斜攝影測(cè)量技術(shù)將為建筑施工管理帶來(lái)更多的便利和效益,推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。