无人机倾斜摄影技术在建筑施工中的应用研究

李纯

摘  要：随着技术的不断进步，建筑行业也获得了较大的发展。与此同时，建设条件也随之变得更加多样化，建筑工程本身就存在资源需求大、施工周期漫长与施工条件复杂的特点，无论是前期准备阶段，还是中期施工活动，乃至于后期竣工检查工作中，都需要使用先进的检测技术手段，把控给建筑工程带去影响的因素。考虑到特殊的施工测量任务，可使用无人机设备。

关键词：无人机;倾斜摄影技术;建筑施工;应用

当前的建筑工程应用技术中，测绘技术在多个环节都发挥作用，考虑到各种施工条件，施工测绘工作必须做好，不少施工团队都会通过运用无人机设备辅助测绘任务，利用精准的测绘信息，提升施工质量，无人机除了可以提供常规的测量服务之外，还能够满足特殊的技术使用需要，本文结合基本的施工应用需要，探讨在施工建设阶段使用倾斜摄影测量技术的情况。

1 无人机倾斜摄影测量技术概述

无人机设备主要由数据通讯系统、飞控系统、拍摄系统与飞行器等构成，这种设备具有极高的集成化水平，被增设了导航系统。既可以提升使用者获得测量信息的速度，与其他系统化的测绘技术相比，需要的技术成本偏低，测绘应用时，设备可保持良好的机动性，这种测量设备不会过多地受到外部环境条件的影响，对于比例尺比较大的工程构图需求也能够有效满足，但是实际应用阶段，也容易产生行带排列问题，选转角度控制难度高。

建筑施工中涉及到很多土建施工活动，施工单位必须全面掌握施工场地的地物与地貌信息，当前总平图纸体现的地物信息过于粗略，施工指导价值比较低。施工单位需要在具有测量技术的基础上，运用动态化的测量手段，测量点直接影响测量精度，如果测量范围比较大，需克服精度与测量工作量方面的问题。选用无人机倾斜摄影技术时，测量者需运用无人机设备在既有航线上进行飞行活动，利用定时扫描系统完成拍摄任务，数据处理系统可以结合获取的地物相关测量信息，构建三维化的实景模型，全面覆盖测量区域内的所有目标。相控点被提前设置后，无人机可实现全自动化的拍照功能，测量人员的工作量被缩减，建筑建设区域的实景模型形成后可被使用到多种活动中。

2 技术应用原理分析

2.1 测量技术原理

飞行器设备顺延测量人员预设的航线飞行，利用自身携带的相机设备，间隔一段时间之后，被测量物可以被从多个斜侧投影的角度拍摄，技术应用者可以获取不同测量对象在不同的航点角度的测量影响，处理影响信息之后，即可将数字化地形模型有效输出。

2.2 确定航线

考虑到全面拍摄被测物的测量需求，可结合同一个测量目标，设置5条无人机飞行航线，首先可使用飞行器设备的镜头进行俯拍，剩余航线分别从不同的方向倾斜拍摄。设置拍摄参数时，还应注意控制测量精度、旁向重叠率与航向重叠率。测量对象的外观角度直接影响倾斜相机的角度，如果构筑物的情况相对特殊，存有特殊的悬挑遮挡物或者具有镂空的结构，需要利用飞行器进行多角度拍摄。实际测量过程中，还有一些无法有效拍摄的区域，如建筑的阴暗面，技术应用者可将手持相机与无人机集合设备结合使用，利用GPS拍摄技术来消除拍摄问题。针对同一面积测区，飞行器的飞行路径与高度呈反比关系，飞行高度越高，拍摄时间也会逐渐缩短，建设系统的清晰度也会比较低。

3 实际应用情况分析

3.1 应用正射影像技术

以某地块工程为例，有效航侧面积约 35 000m2。执行“S”五航线，航高度50m，航速 8m/s，设定航向重叠率 80%，旁向重叠率 80%，航测时间35min，拍摄航片 140 张，成果输出为区域重建正射影像，网格模型、数字高程模型，纹理映射模型。将生成的正射影像等比例缩放后，与 CAD 总平图进行叠加，可快速实现图纸结构位置在实际平面中的定位，操作快捷简便。而且，正射航拍测绘实际操作仅需 1 ～ 2 人，相较于传统测绘，能节省人力资源50% ～66. 7%，时间节省率达到 90% ～ 95%。两图叠加完成后，可直接利用 CAD 的测量功能，将需要测量的目标物在图纸上进行测量，操作快捷方便，且测量误差能控制在 2% 以内，很好地替代传统测绘。

正射影像相较于传统测绘，还具有以下优点：辅助施工现场定位，快捷省时。将航拍的数据处理完成后，形成实景正射影像，并与 CAD 总平图进行叠加，可快速实现图纸结构位置在实际平面中的定位，操作快捷簡便。而且，正射航拍测绘实际操作仅需 1 ～2 人，相较于传统测绘，能节省人力资源50% ～66. 7%，时间节省率达到90% ～95%。辅助施工现场测量施工，精准度高，误差小。快速描绘已有道路和建筑在总平图上的轮廓位置，获取其边界参数、平面面积等，补充总平图地面信息，并快速测量其道路宽度及长度等信息，实测误差在 2%以内，有利于减小现场的测量误差。现场已施工结构尺寸与结构设计尺寸对比，便于现场管控。实现已完道路、建筑的实际位置和尺寸与设计定位和尺寸的快速对比，并进行数据比对，误差率在3%以内。根据现场进行总平布置及临建布置，有效实用。根据航拍生成的正射影像资料，可以对临时道路及临时办公区等临建场平布置起指导作用。

3.2 计算土方量

实际场地条件为临时堆沙场，为快速测量需要堆沙面积，采用无人机航拍。有效航测面积约18000m2执行“S”五航线，航高度80m，航速8m/s，设定航向重叠率80%，旁向重叠率80%，航测时间25min，拍摄航片204张，成果输出为区域网格模型、数字高程模型，点云模型。

测量土方量时，需先将无人机拍摄的照片与POS数据导入，根据实际环境的情况增加多个相控点，将照片对齐，形成相对密集化的点云，形成完整的网络系统与模型，处理网格时应着重关注网格系统的边缘部位，将孔洞关闭，最终计算所需的土方体积或者面积数值。

Locaspace优势在于直接导入原始数据或者三维模型，可以同时计算填方量和挖方量。利用无人机快速拍摄，软件自动化建模，LocaSpace软件即可计算出方量，特别适用于大区域、危险、需要多次测量的工程。操作具体步骤：导入原始数据→分析→填挖方分析→绘制多边形→设置基准面高程→分析。

3.3 建设数字化三维信息模型

以该地块为例，有效航测面积约18000m2，执行“S”五航线，航高度55m，航速6m/s，设定航向重叠率80%，旁向重叠率80%，航测时间35min，拍摄航片124张，成果输出为区域网格模型、数字高程模型，点云模型。模型建成后直接将该地块进行三维数字化，可以直接观看工程完成效果，可以检查实际洞口位置和悬挑阳台尺寸、屋面高程、女儿墙高度与图纸是否相符等。以4#楼露台面积测量为例，模型测量数值为471.822m2，CAD图纸测量面积为471.668m2。

4 结束语

本文将无人机应用技术与建筑施工活动结合，提供了新型倾斜摄影测量技术的运用情况，其可以支持施工单位构建模拟场景，展示出更加真实的施工场景，在总平布置环节中，还可生成相关的坐标信息，应用者可将总平图补充完整。建筑土建施工环节中，需使用大量土方，通过测量可获得更加精准的地形信息，融合数据模型与实景模型后，工况将会以更加真实的方法呈现。

参考文献

[1]杜伸云，梁昊.无人机倾斜摄影实景建模技术在施工中的应用. 土木建筑工程信息技术，2018（02）， 76-81.

[2]许新海.无人机倾斜摄影测量技术在规划竣工测量中的应用. 城市勘测， 2018（02）， 103-105.

[3]康学凯， 王立阳.无人机倾斜摄影测量系统在大比例尺地形测绘中的应用研究. 矿山测量.