马 长 清

(湖南高速铁路职业技术学院,湖南 衡阳 421002)

无人机测绘技术(UAV),主要是通过无线遥感技术控制飞行设备,对施工区域或者施工主体进行巡航拍摄、并对其主要数据信息进行测量采集,通过无线电传输到处理终端。随着无人机技术的快速发展,在大型建筑工程施工中无人机测绘技术的应用发挥着巨大的作用,大幅度降低了建筑施工进行测量的难度,更好的克服了环境因素给测量带来的不利影响,并且使得测量时间大大缩减,提高了测量工作的效率,而且无人机技术的应用可以更科学的综合处理工程数据,给工程建设提供更可靠更直观的建议,保障建筑工程测量工作的顺利开展。

1 无人机技术基本原理

无人机就是一种不载人的由远程控制的可飞行设备,而无人机技术,就是通过无线电控制以及终端设备程序设定从而实现任务的一种技术,该技术的实现主要由地面控制系统、飞行系统以及任务系统三个部分协同实现,图1为无人机技术一般原理构成图。

2 实际项目概况

该项目为包括技术研发区、产权交易区、交流展示区的综合服务中心,项目结构为抗震超限高层建筑。项目总的用地面积为2.33万m2;建筑面积总共为17.2万m2;地上建筑17层,地下建筑2层,建筑主体高度为83.75 m,该项目为异形建筑:平面凹凸变化大,立面为金属、石材、玻璃等多材质幕墙系统。

项目施工的特点与难点:本项目建筑结构复杂,地下建筑施工量大,施工区段多,作业面多,每个施工区的施工进度信息量大,施工管理困难。

3 无人机测绘技术在建筑工程测量中的具体应用

3.1 测绘影像资料的获取

利用无人机设备对施工场区进行航行拍摄,这要求控制无人机飞行到一定的高度,然后操控人员控制无人机悬停,使无人机的摄像头朝向正下方且在施工区域的中间位置附近进行拍摄,这张航拍照片就是施工场区在拍摄时间的施工实际进度(见图2)。

操控无人机在水平方向、下斜45°、垂直向下,环绕施工场区一周进行连续拍照,并且要确保连续拍摄相邻两张照片至少有1/3的内容重合。然后利用全景拼合软件对连续拍摄的照片进行拼合处理并导出全景图片,图片细节在通过Photoshop进行再处理,使最后的图片更符合实际场景。全景图可以方便对施工现场进行全方位的调整浏览,在项目会议时可以更直观的展示施工现场的情况(见图3)。

3.2 测绘数据的采集处理

无人机在工作前需要检查好各个硬件是否正常,然后遥控无人机起飞,当无人机飞行平稳后切换到自主飞行模式,无人机就会自主按照预先设定的任务按照预定航线进行飞行拍摄。当飞行到最后航点后,无人机就会开启“回家”模式,自行返回起飞点,这时工程数据采集工作就完成了。在无人机完成首次测绘任务后,为了可以更好的确保测绘数据的精确性,必须要对项目进行第二次数据采集,这样可以避免无人机在飞行测绘中不按照预设线路飞行使得数据的准确性降低。无人机测绘技术与传统的人工作业相比,无人机测绘中采集的信息更具时效性、共享性,采集更为便捷,采集数据量更大,更完整;并且对资金成本和使用空间的要求相对较小,具有灵活性(见表1)。

表1 实况测量和无人机测量的比较结果

对采集到的数据处理由于现代技术的发展显得更简单。首先将无人机航拍照片都导入到电脑。相邻照片如前文所述必须要有足够的重叠部分。根据Exif元数据,确定航拍照片的近似方向,然后开始逐步处理图像采集(照片对齐—构建几何图形—构建几何纹理),其中每个步骤都要进行多参数调整。

3.3 三维实景建模工程实现

按照三维实景建模的要求,利用Altizure建模平台给无人机设定航拍参数,由于航拍照片的重合率越高,模型细节程度就相应更高,所以此次航拍将照片的重合率设定为80%~90%为宜。参数设置好后控制无人机在项目施工区域按照规划拍摄线路进行定时自动拍摄,然后将拍摄到的素材导入ContextCapture建模软件就可以直接生成模型了。

三维实景模型生成后,可以大大方便施工人员测量各个建筑的尺寸信息;也可以结合BIM模型供项目设计人员进行三维场地临建布置模拟,指导施工;也更方便施工单位实时了解现场状况,辅助现场规划与施工管理。

4 结语

无人机测绘技术在建筑工程测量中的广泛应用,扭转了工程项目中测绘工作主要靠人力的局面,给测绘领域带来了新的血液,很大程度的提高了测绘效率及质量。放眼未来,应结合无人机在实际使用时的不足,大力研发无人机技术新技能,促使无人机技术应用于更广的领域中去,促进国家科技水平的发展。