无人机航拍技术打造数字化的可行性

【摘要】如何将数字建筑相关技术引入工地观摩，让工地观摩不再受行业生产流动性的影响，降低观摩成本，增加观摩效果，是一个值得探讨的问题。文章将探讨通过对无人机航拍及三维建模技术的一些粗浅运用，尝试建立三维实景云端观摩工地的可行性。

【关键词】观摩工地;无人机;建筑数字化

1无人机航拍建立数字化三维实景模型技术概述

无人机的本质其实是数据采集工具，作为空中数据接口，无人机将衍生出大数据采集、数据处理、相关软硬件定制等围绕数据展开的多种运营新模式［1］。无人机建模是一种逆向建模方法，通过多组连续的影像经过程序计算处理呈现出物体表面的三维形貌模型，具有建模时间短、投入成本低、模型精度高、模型场景真实、建模自动化等优点。在本次尝试建模的过程中，将用到无人机倾斜摄影和全景摄影2个功能。

1．1无人机倾斜摄影测量

倾斜摄影测量是指在无人机上搭载相机，并与地面形成一定角度的情况下进行的航拍，是一种新的获取地表信息的技术手段［2］。通过从1个垂直、2个倾斜、5个不同的视角同时采集影像数据，获取测量范围内构筑物及接临地理环境丰富的影像信息和地理数据，将相关纹理及数据信息导入专业软件进行空中三角计算，便能导出比较精细的三维形貌模型。常用无人机航拍三维建模工具有俄罗斯Agisoft公司的Photoscan、法国Acute3D公司的ContextCapture(Smart3D)及瑞士Pix4D公司的Pix4Dmapper软件等。软件各有特点，可以满足各种需求的倾斜建模需要(表1)。

1．2无人机全景摄影

全景摄影建模技术常用于教育、旅游、房地产及酒店行业的虚拟现实展示，可以360°的对室内外全景进行逼真的展示，具有操作过程简单、建模速度快、场景保留真实，时效性强等特点。无人机全景摄影是通过无人机球形拍照功能拍摄获取的影像，并通过调色、纠偏、交互拼接的方式，在球面模型上建立全景影像，实现水平360°和垂直180°的随意浏览(图1～图3)。

1．3数字建筑

数字建筑，指利用BIM和云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等信息技术引领产业转型升级的业务战略，它结合先进的精益建造理论方法，集成人员、流程、数据、技术和业务系统，实现建筑的全过程，全要素、全参与方的数字化、在线化、智能化，从而构建项目、企业和产业的平台生态新体系［3］。尝试运用与数字建筑相关的建模、云端、移动互联网等技术建立打造数字化、在线化的实景观摩工地，并将相关数据融入到项目数字化建设当中，助力打造数字孪生工地。

2无人机航拍建立三维实景模型技术引入建筑工程观摩活动

2．1建筑工程传统观摩的特点

建设工程的观摩活动是展示工地内先进的工程施工与管理理念、先进的施工技术的参观活动［4］。开展建筑工程观摩的目的就是希望各项目之间通过直观的学习和探讨，发现不足，取长补短，共同提高。但是项目施工分为多个阶段，每个阶段施工特点各不相同，传统建筑工程观摩方式很难全面而又细致地展示工程施工每个阶段的亮点，且单个项目如果长时间停留在某一阶段进行学习观摩活动，势必会对工期造成影响。

2．2将无人机航拍建立三维实景模型技术引入建筑工程观摩活动的意义

如果能采集各阶段的影像资料并通过相关软件建立现场三维实景模型，再结合互联网云端技术开通留言互动、弹幕滚动等社交功能，就能让观摩者通过电子设备(PC、智能平板、智能手机等)进行项目各阶段的观摩并实时交流体验心得，在线提出指导意见。这种云观摩的形式既不受地域、天气等限制，也不会对现场施工造成任何影响。还可以通过数字技术为云端模型添加图片、声音、视频和超链接，通过VＲ技术呈现给观摩者近似于现场实景观摩且内容更加丰富的沉浸式体验。

3运用消费级无人机技术建立数字化实景模型

无人机按其应用方向可以分为军用级无人机和民用级无人机，民用级无人机又可细分为专业级和消费级。消费级无人机具有机身小巧，操作灵便等特点，主要面向普通消费者推出，价格亲民。本次倾斜测量建模信息采集使用DJIMini2无人机，主要参数见图4、表2。

3．1消费级无人机构建施工现场外立面数字化实景模型

建立施工现场外立面数字化模型我们主要会用到无人机倾斜摄影测量技术。先将无人机开启定时拍摄功能，再手动操其控沿施工现场四周及中心线垂直方向飞行采集包含地理信息数据的影像图片，飞行高度约145m，共采集影像图片382张。将采集的影像图片导入PC，并使用专业影像图片采集软件导出位置与姿态数据，然后将图片和含有位置及姿态数据的文档一并导入相关软件进行空中三角测量，得出运算结果并执行切片映射，最终导出施工现场外立面三维形貌模型(图5～图8)。

3．2消费级无人机构建施工现场结构内部全景模型

建立现场结构内部全景模型我们使用无人机球形全景拍照功能。启动DJIMini2悬停于建筑物内要拍摄的房间中间，离地大概1．3m，打开无人机球形全景功能开始拍摄，无人机将根据既定程序旋转并转动云台拍摄3×8+1共25张照片，然后将相关照片自动拼接成一张宽4096×高2048的全景照片。我们将全景图片上传大疆天空之城或者720云平台就可以实现远程在线浏览和VＲ体验(图9)。

4总结

在本次探讨中我们使用无人机倾斜摄影测量技术构建了项目主体阶段外立面形貌模型，又通过无人机全景摄影得到了部分建筑施工阶段内部全景模型，将两种模型结合，就可以得到充分反映当前施工阶段建筑结构内外部实景信息的三维信息模型。再把模型通过移动互联网技术上传云端进行展示并赋予其部分网络社交功能，就能打造出一个不受地域、天气、时间及疫情等客观因素影响，展示企业文化、施工管理理念和施工技术工艺的学习与交流平台。通过该平台就能实现对建筑工地的数字化实景观摩。

参考文献

［1］李子珅．无人机将带来更多想象空间．装备制造［J］．2016(5):88－90．

［2］曹帅帅．倾斜摄影测量三维建模的应用试验研究［D］．昆明:昆明理工大学．2017．

［3］翟立．引领建筑产业转型升级———广联达总裁袁正刚解码数字建筑产业平台［N］．中国建设报．2017－05－22．

［4］倪传仁．样板引路，激发市场主体的自觉性和责任感，推动安管工作更上新台阶———开展建设工程观摩活动的探讨［J］．建筑施工．2014(8):1017－1019．

作者：汪翔 肖波 贺文斌 单位：四川省第三建筑工程有限公司