无人机航测技术在工程项目管理中的应用

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

谭蔚 石景海

武汉纵横天地空间信息技术有限公司 湖北省武汉市 430000

摘要

无人机航测技术发展迅速,相比传统的人工现场踏勘与测量,无人机航测具有劳动强度低、效率高、安全性高、视野广等优点,为工程建设提供了低成本、可视化、高精度、可量测的实时地理信息数据,在工程项目建设尤其是线性基础设施项目建设中发挥着重要作用,可以帮助项目管理人员全面了解现场情况,实现项目管理的精准策划和高效履约。文章介绍和探讨如何在大型复杂的工程项目管理中运用无人机倾斜摄影技术和三维实景模型,给出实际运用案例,为相关工程建设提供参考。


关键词

无人机航测技术;应用特点;工程项目;应用要点

正文

引言

无人机倾斜摄影技术的出现以及倾斜摄影三维建模技术的逐渐成熟和平民化,为项目管理的发展提供了新思路。传统的测量手段受地形限制大、效率低、安全性差、准确性不够,难以满足勘察、设计、施工等工程建设阶段的测绘要求。虽然,近年来现代测绘技术发展迅猛,GPS、全站仪、光电测距全面取代了传统测绘手段,但在地形复杂的区域开展测绘工作仍十分困难,有必要借助无人机航测技术来完成地形复杂区域的测绘工作。利用无人机对施工场地进行大规模数据采集,能够快速生成倾斜摄影三维实景模型,直接对三维实景模型进行测量和分析,全面且快速地掌握项目的施工进度、安全文明施工、工程质量等情况,极大地提高项目管理人员的工作效率。

1无人机航测技术的概述分析和特点

无人机航测技术主要是利用飞行设备,完成工程数据的测绘,结合现代化测绘技术,对不动产信息进行全面的收集。在无人机航测技术的应用过程中,无人机是其中的核心设备,这种飞行设备可以进行远程遥控,工作人员在地面就可以操作无人机,完成各个角度的工程信息收集。一般来说,无人机无法单独完成不动产测量,需要与其他的测绘技术相结合,如遥感技术、激光雷达技术、摄影技术等。在高空获取不动产信息以后,利用传输技术,把这些收集到的信息数据传输到计算机中,利用计算机处理技术,形成具体图像,从而实现对不动产的有效观测和测量,达到不动产信息化测量的目的。无人机航测技术在应用环节,主要包括三个系统,分别为飞行控制系统、地面监控系统和信息处理系统。通过三个系统的相互配合,完成高效的信息数据收集和处理,得到精准的不动产信息。现阶段,无人机航测技术在工程测量和测绘领域中得到广泛应用,逐渐取代了传统的测量手段,随着测绘领域的不断发展,无人机航测技术功能会越发完善,这对城市规划和土地资源利用率的提升具有非常重要的意义。

1.2无人机航测技术的应用特点分析

1)消除环境干扰在工程测量测绘工作中,最大的干扰因素就是环境,工程测量测绘会遇到各种复杂的地形环境,如山区、丘陵等,测绘工作难度很大,地理信息获取困难。在传统的工程测量测绘模式中,由于技术方面的限制,导致测绘结果无法满足工程建设需求,信息获取不全面,而且以人力为主的测绘方式,不利于测绘工作的安全性。2)操作简单无人机是一种小巧的飞行设备,虽然飞行能力较强,但是操作难度很低,操作人员不需要具备高超的驾驶技术,只需要在地面使用遥控设备,根据不动产测量需求,对飞行器的状态进行掌控即可。在无人机领域的持续发展中,无人机的性能越发强大,在功能提升的同时,机身更加小巧,自重大幅度下降,飞行能力更强,起飞和降落的安全性更高,无人机的这种变化,进一步简化了不动产测量流程,无人机在飞行的过程中,根据风向和风力的变化,自动调节飞行状态。

2无人机航测数据获取方法

2.1航线规划

采用无人机进行航拍前,需要在地面站对飞行航线进行设置。由于基础设施工程线性里程长,穿越河流、山区时高差变化较大,在进行无人机航线规划时,要充分考虑续航时间、信号传输是否遮挡、航测高度、航测精度和返航高度等问题。尤其在山区航测时,要特别注意无人机的信号传输,绕避山体、高压线等。保证无人机航向重叠度≥80%,旁向重叠度≥60%。在高差大的山区飞行时,必须进行航线变高仿地飞行。

2.2像控点布设及测量

像控点的分布、数量和联测精度主要由航测成果要求确定。一般1∶500比例尺的地形图的像控点密度为12~15点/km2,所有点位均匀分布。在基础设施线性工程中,如高速铁路、高速公路等,一般每隔500m布设1个像控点即可满足1∶500比例尺的地形图精度要求。像控点布设位置应尽量在道路等硬化地表,这样可提高作业效率,长久保存点位。像控点布设完成后进行坐标信息采集,建议每个像控点测量2次,以减小误差,降低坐标点测量出错的概率。

2.3无人机空中三角摄影测量

空中三角摄影测量是无人机航测作业的关键步骤,它利用少量的地面控制点将整个区域网连接成一个整体,通过区域网平差计算一个测区中所有影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标,用于生成测量对象三维点云模型及后续产品。

2.4数据处理

基于空中三角测量成果,利用三维建模软件ContextCapter进一步进行三维实景建模:经测区分块、像对筛选、点云计算、点云构网、纹理映射等制作三维实景模型,并对生成的模型进行必要的修饰处理,如水面、路面合理化编辑、破洞修饰、悬浮物处理等,制作精细化三维实景模型成果。

3无人机航测技术在工程项目管理中的应用

3.1无人机航线规划

在无人机航测技术的应用中,控点布设非常关键,需要对航测区域进行划分,根据不动产的规模和地理位置,设置多个测量点位,对点位的间隔进行合理验证,采集点的位置和数量必须要符合技术应用要求,只有在这个基础上,才能保证高效精准的测量。相比于传统的工程测绘技术,无人机航测技术可以提升测量精度,但是该技术的正常应用,需要建立在无人机稳定运行的基础上,如果机身稳定性不足,也可能会造成严重的测量误差,而且这种情况在测量领域中比较常见。为此,需要在无人机的操控过程中,合理地控制无人机的飞行高度和飞行速度,保证可以获取清晰完整的不动产信息。在拍摄过程中,要实际关注拍摄内容的质量,通过无人机高度和角度的调整,促进拍摄清晰度的提升。

3.2未来发展方向

建筑行业作为传统行业,需要采取信息化、智能化、网络化的新技术手段。随着科学技术不断创新与进步,无人机将在建筑施工中承担更多不可或缺的任务。在工程实施阶段,对比不同时间对同一目标的航测,可以掌握施工现场的变化情况。通过研发人工智能算法,使软件能够自动识别并计量变化情况,快速对进度、支付、安全文明施工、工程变更进行审批。软件提供的辅助管理手段和直观的信息沟通界面,能够极大地提高工作效率,减少后台专业工程师人员的数量,降低项目开发运营管理和维护成本。

3.3地形图测绘

地形图测绘是测绘工程中的重要内容。在此项工作开展中,需要应用技术手段,收集地形信息,而且信息的精确程度和完整度都需要得到保证,否则地形图测绘的效果就会受到直接影响。在该项工作中,无人机航测技术起到了非常关键的作用。经过多年的努力和研发,我国在地形图测绘方面也取得了显著成效,实践证明,无人机航测技术可以进行高精度的地形图测量,通过信息收集和处理,实现了1:2000地形图的测绘,测绘效果显著。在具体应用过程中,会全方位的收集目标区域的影像数据,并且在信息手段的作用下,把这些数据存储到ArsGIS中,然后再对其他的目标信息进行收集,包括道路信息、建筑信息等,最终形成一个完整的地形图。现阶段,无人机航测技术已经在各类测绘项目中得到了广泛应用,是高精度地形测绘的必要手段。

3.4设备校正

无人机的使用是无人机航测技术应用的关键环节,无人机的使用情况,会对不动产测量产生直接影响,所以,在测量之前,为保证无人机航测技术的有效应用,需要对无人机进行校正和检查,避免设备因素对无人机航测技术的应用效果产生影响。首先,要对无人机进行性能测试,保证其各项功能都能正常使用,对无人机故障要及时进行处理。其次,要对摄像装置进行检查,摄像装置是信息收集的关键装置。在检查过程中,要调整设备的清晰度和角度,对设备进行校正,保证测量精确度。最后,对建筑施工所在地的环境进行分析,结合建筑施工所在地的地理位置和地势情况,规划无人机的飞行路线,要保证航线中没有明显的障碍物,提高无人机航测技术的应用安全性。

3.5建筑工程影像资料留存

以关键施工进度节点为主导,利用无人机分阶段拍摄图片和视频,主体竣工后剪辑制作成视频留存,用于后期工程资料留存及工程评奖项使用。城市更新项目会发生大量的拆迁和苗木迁移,可能发生拆迁后争议。保留历史原状的倾斜摄影模型,可以为解决争议提供数据支撑。

结束语

将无人机航测技术引入建筑施工现场管理可以极大地节省人力,提高监管效率,拓宽监管范围,使工程管理更加细致、全面与科学。随着现代物联网、云计算、虚拟增强现实等新信息技术的出现和快速发展,城市的建设与发展在经历现代城市建设信息化、城市管理数字化后,进入现代城市管理智慧化的2.0发展阶段。无人机倾斜摄影技术具有方便快捷的建筑数据实时采集方式、高自动化的建模数据处理等优点,成为工程管理行业中获取三维实景数据的主流方法。

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