中建八局西南公司 成都 610041
摘要：近年来，随着我国无人机行业的基础技术逐渐成熟，无人机的应用领域已经由单一的军事领域扩展到民用领域，其在建筑领域的应用也逐渐凸显，无人机可用于工程测绘，施工过程管理等，本文以东安湖体育公园体育场项目为例，主要介绍了无人机的两种应用，即：全景图、三维倾斜摄影技术，同时通过采用无人机与BIM技术结合，对管理不全面、扬尘污染和施工效率低等现场管理问题进行改善，对加强工地管理也具有重要意义。
关键词： 无人机 BIM 全景图 三维倾斜摄影
0 引言
随着我国经济快速发展，我国无人机行业的基础技术逐渐成熟，无人机已经被广泛应用在诸多领域，建筑业做为我国传统，且在国民经济中占重要地位的行业。无人机在建筑业的应用，既利于提高工程施工质量、加快施工进度、减少部分劳动力成本的支出，又顺应了建筑行业信息化、工业化、智能化的发展。
本文结合东安湖体育公园体育场项目对全景图、三维倾斜摄影技术等方面进行分析无人机在施工管理中的应用。
1 工程概况
东安湖体育公园体育场项目位于四川省成都市龙泉驿区东安湖以北，车城大道以东，东西轴线以南，总建筑面积11.6万m²，占地面积460.4亩，主体1层，局部5层，主体结构采用钢筋混凝土少墙框架+支撑结构。建成后为2021年第31届世界大学生运动会开闭幕式主场，可承办世界性的大型体育赛事、国内一流文艺演出、健身培训的体育娱乐产业基地。
2 无人机应用
2.1设备介绍
本文所用无人机设为大疆御Mavic2Pro部分参数如表1所示：
表1大疆“御”Mavic2Pro部分参数
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3.无人机技术的应用与实现
3.1全景图
3.1.1全景图介绍
360度全景是通过对专业相机捕捉整个场景的图像信息，使用软件进行图片拼合，即将平面照及计算机图变为360度全景。把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给观看者。并给观看者提供各种操纵图像的功能，可以放大缩小，各个方向移动观看场景，以达到模拟和再现场景的真实环境的效果。
在工程施工中，施工管理人员可以借助施工现场的全景图实时了解施工现场的实际情况，如进度情况、安全隐患排查等，辅助管理人员进行现场管理。
3.1.2全景图实施流程
（1）无人机航拍照片
全景图的制作首先要通过无人机航拍取得素材。航拍方法如下，无人机上升到一定高度以后悬停，通过操纵无人机摇杆使得无人机镜头在水平方向、下斜45。、垂直向下90。方向分别环绕一周拍摄，确保每张拍摄照片有大约1/3的重合度，然后通过软件对拍摄素材进行全景拼合，并导出全景图照片，常用的全景拼合软件是PTGui，同时每天通过无人机镜头垂直向下拍摄可记录工程实际进度，将实际施工进度计划各施工区域位置准确化、实际进度可视化，可以为各个施工区域未来的材料、劳动力调度快速提供决策依据，也可以通过无人机全景拍摄功能进行自动拍摄后自动合成全景，再到photoshop中处理。
（2）得到全景图照片以后可以通过应用程序在本地浏览，也可以上传至720云等全景图网站添加标注、音乐、链接等进行浏览与分享（图1）。
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图1 全景图浏览
3.1.3全景图特点
施工全景图为项目施工现场提供全方位的浏览，可以在任意高度、任意位置全方位查看现场，在项目部会议、对外形象展示方面起着重要作用，同时可以全景记录施工现场情况。
3.2三维实景建模工程
3.2.1三维实景建模介绍
三维实景建模是一种运用数码相机或激光扫描仪对现有场景进行多角度环视拍摄，取得照片素材，再通过三维实景建模软件处理生成的一种三维虚拟展示技术。
三维实景建模技术在建筑工程、建筑信息模型（BIM）、交通基础设施、城市规划、消防救护、防震减灾、国土资源、地质勘探、实景导航、文物保护等领域均有广泛应用。
3.2.2 三维实景建模技术应用实施流程
（1）素材拍摄
对需要建模的施工现场、建筑物等使用无人机进行航拍，使用A1tizure设定好航拍区域，并设定好航拍的高度、重叠率，A1tizure可以根据设定的拍摄区域自动规划拍摄线路，自动进行航拍并定时拍照，完成素材拍摄，需要注意的是，三维实景建模要求航拍照片具有足够的重叠率，重叠率越大，生成的模型细节保留就越多，一般重叠率设置在85%左右。
同时有一些无人机不支持外来软件运行，则需要手动用DJI GO4设定好高度、角度进行绕点飞行，定时拍摄，需要注意的是仍然需要有足够的重叠率。
（2）模型生成
将拍摄的素材导人三维实景建模软件直接生成模型。
目前常用的三维实景建模软件有ContextCap-ture、A1tizure网站、Pix4D等，其中最简单的是将无人机拍到的照片直接导入Altizure网站，由官方的服务器进行计算，这种方式的优点是直接在Altizure网站生成模型，对电脑的配置要求低，缺点是如果模型较大则需要充值会员，生成的模型大小有限制，不能导出使用于其他BIM软件，同时模型的精细程度较低（图2）。
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图2 Altizure网站生成模型
目前最常用的三维实景建模软件是Bent1ey公司的ContextCapture（图4），该软件具有很大的兼容性，首先ContextCapture可以与Bent1ey公司的其他相关软件兼容，其次，其生成的模型可以导出obj等格式，从而为其他BIM软件所应用，存在的缺点是该软件对电脑的配置要求较高。
由于ContextCapture具有的优越性，使用ContextCapture进行三维实景建模，ContextCapture具有如下特点：
1）模型真实
通过ContextCapture生成的模型可以保留足够的细节，且具有精确的地理位置、物体尺寸、建筑物高度等信息，这就为后期模型的应用提供了基础。
2）测量系统精度高
ContextCapture根据照片生成模型后，保留了真实的物体尺寸信息、施工现场场地的相对高度信息、建筑物高度信息等，通过ContextCapture的测量系统，可以测量模型上的点坐标、距离、封闭图形面积、封闭物体的体积等数据，从而得到建筑物、地形、土方量等各种信息，图3。
（1） 模型的运用
1）得到三维实景模型以后可以通过ContextCapture的测量系统，测量各种尺寸信息，如土方量计算、场地平整挖填方量等。
2）通过照片生成的三维实景模型与BIM模型结合可以直接在实景中布置临建，更真实地进行三维场地布置模拟。
3）通过模型浏览，实时了解现场状况，辅助现场规划与施工管理。
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图3 ContextCapture生成模型过程
4.总结
本文基于一个具体项目的实际应用，介绍了无人机在工程施工管理中的部分应用，通过浏览全景图，管理人员可以任意切换视角，多角度浏览施工现场全貌，可以辅助现场进度管理、安全管理，提高项目管理水平，帮助管理人员进行材料调配、决策等。通过照片生成的三维实景模型可以运用测量系统对需要的尺寸、面积、体积进行测量，三维实景模型与BIM模型结合可以直接在实景中布置临建，更真实地进行三维场地布置模拟，在实际应用中对场地规划具有很大的指导作用，但无人机的应用绝非仅仅如此，相信无人机在工程施工领域将会有更多的其他应用。
参考文献：
[1]张建平，王静，第七届“龙图杯”全国BIM大赛获奖工程应用文集：2019.03
[2]王永生，卢小平，无人机实景三维建模在水利BIM中的应用，2018.03