基于BIM的無人機技術在建筑施工項目管理中的創(chuàng)新應用*

曲泳頤 楊 政 于祺偉

(東北林業(yè)大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150036)

1 基于BIM的無人機技術的應用現狀

BIM是一個完備的建筑信息模型，通過構建三維數字模型來優(yōu)化檢測方案并為數據的采集提供可視化溝通，減少了建筑施工過程中二維圖紙所帶來的諸多不便，使得項目管理的整個過程更加直觀[1]。無人機起源于1917年，目前在建筑施工領域的項目管理中發(fā)揮了巨大作用。將高清攝像頭搭載于無人機，通過設定固定航線、控制云臺可以在施工現場從不同高度、不同角度實時監(jiān)督工人施工，監(jiān)控項目進展。無人機在BIM平臺中可作為收集數據的智能化工具，通過對試驗區(qū)進行無人機傾斜攝影和低空攝影測量得到施工現場的影像數據、已施工部分的質量檢測數據、獲取的點云數據等，經計算機的處理分析后可以被直接傳輸到該項目的BIM平臺中，起到向BIM實時傳遞可靠信息的作用，使建筑行業(yè)更加智能化、信息化，基于BIM的無人機技術是一個值得探索的新領域[2]。目前，基于BIM的無人機技術已經在城市立交建設、鐵路工程建設、橋梁檢測等施工領域中有了一定范圍的應用，但在建筑施工的質量進度控制和安全監(jiān)測領域的應用仍不成熟。同時，該技術仍具有一定的局限性。無人機續(xù)航能力差，一次性覆蓋面少，不適合大范圍的航攝；載重有限，航攝精度有待驗證；航高不夠，受天氣影響較大，風大時影響飛行質量。同時，各參與方的BIM模型數據交互模式缺乏統(tǒng)一的格式標準，使得模型數據文件難以集成和交互；目前國內的BIM生態(tài)圈建設尚未成熟，行業(yè)對于BIM技術的重視程度不夠，導致熟練BIM的人才缺口巨大[3]。

2 基于BIM的無人機技術在建筑工程項目管理中的應用過程

2.1 基于BIM技術的模型建立

BIM建設信息模型是一種應用于設計、建造、管理的數字化方法。利用其可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性的特點根據現實建筑和現有圖紙將信息錄入BIM平臺，使用revit軟件創(chuàng)建理想建筑的BIM模型，形成一種三維的立體實物圖，使效果圖更直觀的展現眼前[4]。可以通過BIM的三維碰撞檢查和模擬實驗優(yōu)化項目設計，極大的減少設計上的錯誤，提高建筑工程的質量；通過BIM的4D施工流程模擬，可以可視化的展示施工過程[5]，還可以用不同顏色標注對比其目前的施工進度，使管理人員對施工現場空間關系和進度控制更為明確。三維模型的建立和4D的流程模擬可以更加直觀、精準地指導現場施工，大大提高了項目質量、進度和安全的效率及準確性。

2.2 利用無人機技術進行數據收集

數據收集[6]是指將帶有攝像頭的無人機設備在有WIFI的前提下對施工建筑全面監(jiān)測，通過遙感等控制設備規(guī)劃無人機的飛行路線，在室內室外進行拍照與錄像。首先應分段繞建筑外側一周查看飛行器能否正常使用和圖像能否正常傳輸，查看能否清晰監(jiān)控人的行動和建筑外圍施工質量。在建筑內從底層起依次往上在每層飛行，通過遙感等控制設備對重要結構部位和人員施工處進行拍攝，可進一步放大無人機與建筑距離進行針對裂縫等細小部位的細部監(jiān)測，可在特殊位置布置溫度濕度傳感器等實現數據的全面化，同時滿足安全監(jiān)測要求。

在利用無人機進行數據收集的過程中，應集中解決以下問題：1)網絡信號問題。在無人機上搭載能夠實時傳遞數據的攝像頭，并插上無線網卡，確保WIFI等網絡信號正常，試運行過程中確保無人機的正常飛行和圖像的正常傳輸。2)航線設計問題。圖像采集要與事先建立的BIM模型保持足夠的重疊度，對航線的規(guī)劃設計要求較高，應避免產生拍攝盲區(qū)并避免無人機與建筑的碰撞，根據模型和圖紙規(guī)劃好無人機的飛行路線，計劃繞外一周并對內部進行細致觀測，保證每一處安全。由于無人機續(xù)航能力普遍較短，僅0.5 h左右，故選擇飛行路線應分段，不宜過長。

2.3 基于BIM的無人機技術

在無人機完成收集數據的同時，通過WIFI聯網或數據連接進行無線實時傳輸，進行圖像識別后，利用revit軟件據此建立施工建筑的三維實測模型，與已搭建的BIM模型進行精度差別、建筑進度、安全漏洞等方面的比對分析，自動形成實驗的分析報告，指出目前存在的質量、進度問題和安全漏洞并提出智能優(yōu)化方案，指導施工現場的后續(xù)施工。其中，圖像識別是應主要解決的問題[7]?；贐IM的無人機技術可以據此形成一個集數據采集、整理、分析、報告為一體的檢測系統(tǒng)，參與到施工項目各方面的項目管理中，解放人力、物力，真正的實現建筑施工項目管理的智能化和數字化。

3 基于BIM的無人機技術在建筑工程項目管理中應用的優(yōu)勢

3.1 避開了無人機續(xù)航能力差的局限性

在基于無人機的BIM目前的應用，如城市立交建設、鐵路工程建設、橋梁檢測中，無人機續(xù)航時間短、續(xù)航能力差、遠距離作業(yè)不易操控的缺陷極大的限制了其應用，無人機“有去無回”時常出現，如今應用于建筑工程項目管理中，更多為區(qū)域作業(yè)和細部觀測，最大程度上利用了無人機的優(yōu)勢。

3.2 通過數據無線連接實現圖像數據的實時傳輸

在建筑工程這樣的區(qū)域作業(yè)中，較橋梁等戶外施工擁有更好的無線網絡環(huán)境，使得數據的遠程傳輸得以實現。通過無線網絡連接向無人機發(fā)出指令，控制無人機的飛行路線，同時無人機可以將拍攝的圖像數據遠程傳輸，使BIM可以實時得到無人機的數據并強化了整個系統(tǒng)的實時監(jiān)控性。

4 基于BIM的無人機技術在施工管理中的作用

4.1 實現建筑施工安全管理的信息化、智能化

通過將無人機和BIM技術相結合，形成一個集數據采集、整理、分析、報告為一體的檢測系統(tǒng)。一方面解放人力、物力，無人機的監(jiān)測在有更好效果的同時減少了繁復的程序，大大節(jié)省了費用；另一方面該方式增大了項目管理的安全系數，很大程度上保證了人員的安全；同時，這一集成系統(tǒng)極大的方便了項目參與人員的分析與溝通，讓整個項目施工過程更加的清晰明了、簡潔有序的呈現在管理人員眼前，真正的實現建筑施工項目管理的規(guī)范化、數字化、智能化和信息化。

4.2 高效率完成質量監(jiān)測、進度控制和安全管理

基于BIM的無人機技術對危險部位和傳統(tǒng)檢測方式無法到達的部位等進行檢測，實現更細致更全面的質量控制；通過無人機拍攝的現場施工進度與BIM的4D施工模擬過程的比對，有效進行施工進度控制；實現遠程且及時的排查安全隱患，提高建筑施工安全監(jiān)測工作的效率和水平，實現更全方位高層次的安全管理。此外，在具體應用中，還可以在有特殊需要的部位安裝光傳感器等不同類型的傳感器，有效控制施工現場的光污染、粉塵污染等，有效實現節(jié)能環(huán)保的綠色施工。同時BIM還可以自動形成實驗的分析報告，指出目前存在的質量、進度問題和安全漏洞并提出智能優(yōu)化方案，指導施工現場的后續(xù)施工。

5 結語

基于BIM的無人機技術雖然是一個新興的技術系統(tǒng)，但對于提高施工項目管理的效率和水平卻有著十分重要的意義，且在建筑施工項目領域的應用，能夠最大限度的發(fā)揮BIM和無人機技術兩者各自的優(yōu)勢[8]。隨著未來圖像識別、數據傳輸等技術的日臻成熟，基于BIM的無人機技術將會繼續(xù)完善、更加創(chuàng)新。相信基于BIM的無人機技術在建筑施工項目管理中的應用將是一大新的發(fā)展趨勢。