無人機傾斜攝影技術在建筑施工中的應用研究

李純

摘 ?要：隨著技術的不斷進步，建筑行業(yè)也獲得了較大的發(fā)展。與此同時，建設條件也隨之變得更加多樣化，建筑工程本身就存在資源需求大、施工周期漫長與施工條件復雜的特點，無論是前期準備階段，還是中期施工活動，乃至于后期竣工檢查工作中，都需要使用先進的檢測技術手段，把控給建筑工程帶去影響的因素?？紤]到特殊的施工測量任務，可使用無人機設備。

關鍵詞：無人機;傾斜攝影技術;建筑施工;應用

當前的建筑工程應用技術中，測繪技術在多個環(huán)節(jié)都發(fā)揮作用，考慮到各種施工條件，施工測繪工作必須做好，不少施工團隊都會通過運用無人機設備輔助測繪任務，利用精準的測繪信息，提升施工質量，無人機除了可以提供常規(guī)的測量服務之外，還能夠滿足特殊的技術使用需要，本文結合基本的施工應用需要，探討在施工建設階段使用傾斜攝影測量技術的情況。

1 無人機傾斜攝影測量技術概述

無人機設備主要由數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、拍攝系統(tǒng)與飛行器等構成，這種設備具有極高的集成化水平，被增設了導航系統(tǒng)。既可以提升使用者獲得測量信息的速度，與其他系統(tǒng)化的測繪技術相比，需要的技術成本偏低，測繪應用時，設備可保持良好的機動性，這種測量設備不會過多地受到外部環(huán)境條件的影響，對于比例尺比較大的工程構圖需求也能夠有效滿足，但是實際應用階段，也容易產生行帶排列問題，選轉角度控制難度高。

建筑施工中涉及到很多土建施工活動，施工單位必須全面掌握施工場地的地物與地貌信息，當前總平圖紙體現(xiàn)的地物信息過于粗略，施工指導價值比較低。施工單位需要在具有測量技術的基礎上，運用動態(tài)化的測量手段，測量點直接影響測量精度，如果測量范圍比較大，需克服精度與測量工作量方面的問題。選用無人機傾斜攝影技術時，測量者需運用無人機設備在既有航線上進行飛行活動，利用定時掃描系統(tǒng)完成拍攝任務，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以結合獲取的地物相關測量信息，構建三維化的實景模型，全面覆蓋測量區(qū)域內的所有目標。相控點被提前設置后，無人機可實現(xiàn)全自動化的拍照功能，測量人員的工作量被縮減，建筑建設區(qū)域的實景模型形成后可被使用到多種活動中。

2 技術應用原理分析

2.1 測量技術原理

飛行器設備順延測量人員預設的航線飛行，利用自身攜帶的相機設備，間隔一段時間之后，被測量物可以被從多個斜側投影的角度拍攝，技術應用者可以獲取不同測量對象在不同的航點角度的測量影響，處理影響信息之后，即可將數(shù)字化地形模型有效輸出。

2.2 確定航線

考慮到全面拍攝被測物的測量需求，可結合同一個測量目標，設置5條無人機飛行航線，首先可使用飛行器設備的鏡頭進行俯拍，剩余航線分別從不同的方向傾斜拍攝。設置拍攝參數(shù)時，還應注意控制測量精度、旁向重疊率與航向重疊率。測量對象的外觀角度直接影響傾斜相機的角度，如果構筑物的情況相對特殊，存有特殊的懸挑遮擋物或者具有鏤空的結構，需要利用飛行器進行多角度拍攝。實際測量過程中，還有一些無法有效拍攝的區(qū)域，如建筑的陰暗面，技術應用者可將手持相機與無人機集合設備結合使用，利用GPS拍攝技術來消除拍攝問題。針對同一面積測區(qū)，飛行器的飛行路徑與高度呈反比關系，飛行高度越高，拍攝時間也會逐漸縮短，建設系統(tǒng)的清晰度也會比較低。

3 實際應用情況分析

3.1 應用正射影像技術

以某地塊工程為例，有效航側面積約 35 000m2。執(zhí)行“S”五航線，航高度50m，航速 8m/s，設定航向重疊率 80%，旁向重疊率 80%，航測時間35min，拍攝航片 140 張，成果輸出為區(qū)域重建正射影像，網(wǎng)格模型、數(shù)字高程模型，紋理映射模型。將生成的正射影像等比例縮放后，與 CAD 總平圖進行疊加，可快速實現(xiàn)圖紙結構位置在實際平面中的定位，操作快捷簡便。而且，正射航拍測繪實際操作僅需 1 ～ 2 人，相較于傳統(tǒng)測繪，能節(jié)省人力資源50% ～66. 7%，時間節(jié)省率達到 90% ～ 95%。兩圖疊加完成后，可直接利用 CAD 的測量功能，將需要測量的目標物在圖紙上進行測量，操作快捷方便，且測量誤差能控制在 2% 以內，很好地替代傳統(tǒng)測繪。

正射影像相較于傳統(tǒng)測繪，還具有以下優(yōu)點：輔助施工現(xiàn)場定位，快捷省時。將航拍的數(shù)據(jù)處理完成后，形成實景正射影像，并與 CAD 總平圖進行疊加，可快速實現(xiàn)圖紙結構位置在實際平面中的定位，操作快捷簡便。而且，正射航拍測繪實際操作僅需 1 ～2 人，相較于傳統(tǒng)測繪，能節(jié)省人力資源50% ～66. 7%，時間節(jié)省率達到90% ～95%。輔助施工現(xiàn)場測量施工，精準度高，誤差小。快速描繪已有道路和建筑在總平圖上的輪廓位置，獲取其邊界參數(shù)、平面面積等，補充總平圖地面信息，并快速測量其道路寬度及長度等信息，實測誤差在 2%以內，有利于減小現(xiàn)場的測量誤差?，F(xiàn)場已施工結構尺寸與結構設計尺寸對比，便于現(xiàn)場管控。實現(xiàn)已完道路、建筑的實際位置和尺寸與設計定位和尺寸的快速對比，并進行數(shù)據(jù)比對，誤差率在3%以內。根據(jù)現(xiàn)場進行總平布置及臨建布置，有效實用。根據(jù)航拍生成的正射影像資料，可以對臨時道路及臨時辦公區(qū)等臨建場平布置起指導作用。

3.2 計算土方量

實際場地條件為臨時堆沙場，為快速測量需要堆沙面積，采用無人機航拍。有效航測面積約18000m2執(zhí)行“S”五航線，航高度80m，航速8m/s，設定航向重疊率80%，旁向重疊率80%，航測時間25min，拍攝航片204張，成果輸出為區(qū)域網(wǎng)格模型、數(shù)字高程模型，點云模型。

測量土方量時，需先將無人機拍攝的照片與POS數(shù)據(jù)導入，根據(jù)實際環(huán)境的情況增加多個相控點，將照片對齊，形成相對密集化的點云，形成完整的網(wǎng)絡系統(tǒng)與模型，處理網(wǎng)格時應著重關注網(wǎng)格系統(tǒng)的邊緣部位，將孔洞關閉，最終計算所需的土方體積或者面積數(shù)值。

Locaspace優(yōu)勢在于直接導入原始數(shù)據(jù)或者三維模型，可以同時計算填方量和挖方量。利用無人機快速拍攝，軟件自動化建模，LocaSpace軟件即可計算出方量，特別適用于大區(qū)域、危險、需要多次測量的工程。操作具體步驟：導入原始數(shù)據(jù)→分析→填挖方分析→繪制多邊形→設置基準面高程→分析。

3.3 建設數(shù)字化三維信息模型

以該地塊為例，有效航測面積約18000m2，執(zhí)行“S”五航線，航高度55m，航速6m/s，設定航向重疊率80%，旁向重疊率80%，航測時間35min，拍攝航片124張，成果輸出為區(qū)域網(wǎng)格模型、數(shù)字高程模型，點云模型。模型建成后直接將該地塊進行三維數(shù)字化，可以直接觀看工程完成效果，可以檢查實際洞口位置和懸挑陽臺尺寸、屋面高程、女兒墻高度與圖紙是否相符等。以4#樓露臺面積測量為例，模型測量數(shù)值為471.822m2，CAD圖紙測量面積為471.668m2。

4 結束語

本文將無人機應用技術與建筑施工活動結合，提供了新型傾斜攝影測量技術的運用情況，其可以支持施工單位構建模擬場景，展示出更加真實的施工場景，在總平布置環(huán)節(jié)中，還可生成相關的坐標信息，應用者可將總平圖補充完整。建筑土建施工環(huán)節(jié)中，需使用大量土方，通過測量可獲得更加精準的地形信息，融合數(shù)據(jù)模型與實景模型后，工況將會以更加真實的方法呈現(xiàn)。

參考文獻

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