無人機+BIM+GIS空間數據助力建筑工程

行業應用

01、建筑工程勘察

建筑工程不管在勘察設計階段還是在施工階段都需要測繪，傳統的測繪方式耗時長、勞動量大。利用無人機進行地形測繪，日益成為一項新興且重要的測繪手段。其具有采集效率高、成本低、機動靈活等優點，能夠有效減少測繪工作量并極大地縮短工期。為施工團隊提供細致、準確的測繪數據，以及評估工地現場及周邊情況。

02、建筑設計

我們在項目中利用晨曦BIM智能翻模工具，應用人工智能技術結合施工順序及制圖規范自動識別圖紙內容，一體化完成圖紙分割與整理、構件識別、生成REVIT模型等過程，實現標準化、有規律的自動完成，簡化操作步驟、提高建模效率。同時與晨曦BIM算量無縫對接，完成土建、鋼筋的快速出量。

03、規劃方案評審與分析

利用無人機對施工現場及周邊情況進行航飛拍照，生成實景三維模型，加載到建筑信息管理平臺中。在平臺中將原有建筑物進行踏平處理，并把設計好的BIM數據與原有場景融合，進行規劃可行性分析、日照陰影模擬、可視域分析等處理工作。

04、設計選址和施工

在施工現場的正射影像圖上進行標注，這些標注的形式包括文字、數值、線段、多邊形、顏色等，可更直觀地識別工地上的不同區域的進度優先級和注意事項。通過航拍對道路、水源、電力線及管道的解譯，為施工便道、用水、供電等提供設計參考資料，通過對地形的判釋，為擬訂施工運輸方案提供依據，通過對航攝影像中河溝、洪水位點、水坡點等的立體判釋資料，助力施工現場防洪設計。

05、施工過程管理

建筑施工現場依托無人機及BIM+GIS管理平臺、實時監測系統、信息系統。根據現場管理需求，計劃監測時間，獲取監測圖像、處理無人機成果數據，通過信息存儲到數據服務器，載入建筑信息管理平臺平臺然后進行查看、判斷、存檔記錄，為現場管理人員提供管理決策建議，具體可以應用在前期準備工作、安全管理、進度管理、質量管理、文明施工及形象宣傳等工作中。

1.前期準備工作

通過無人機航拍，將數據處理為高分辨率正射影像圖或實景三維模型，可以輔助進行測量放線、場地平整、道路規劃、人機材合理安排等工作?；贐IM模型成本估算及工料清單(細部成本評估、協助數量、成本估算、提取數量)，工程分析與仿真(如結構分析、能源仿真、綠能分析與評估、機械分析、負載力分析、應力分析、幾何分析、活荷載分析、結構系統和參數分析、耗能分析及設計、活載和靜載結構分析、照明分析等)。BIM數據及GIS成果載入平臺進行實時存檔、實時調取。

2.安全管理

建筑施工管理過程中是非常重要的，由于建筑行業的從業人員復雜，整體文化程度偏低，工人們的安全生產意識有待加強，利用無人機監工可以更有效的監視和規范員工的行為，將高清攝像頭搭載于無人機，控制云臺可以在施工現場從不同高度、不同角度監督工人們施工是否規范，例如施工人員是否正確佩戴安全裝備，人員所處位置判斷施工人員安全，機械和建筑材料擺放是否合理有無危險，并作出安全警示。無人機能近距離靠近施工建筑，這樣能夠使得工程細部安全問題容易被發現，方便工作人員及時排查安全隱患、制定安全措施、保障人員安全。

3.土方測量

在施工的不同時期，讓無人機在工地上方按照特定航線和高度飛行并獲取航拍影像，其后使用建模軟件生成該區域的實景三維模型，然后通過對比兩個時期數據的差異計算出工地范圍內土方量的變化。這種直觀有效地開展土石方的挖運分析與核算的方法，讓土方平衡計算更精確細化，高效率、高準確性對項目后期的成本管控發揮著重要的作用。

除了實景三維模型，數字高程模型也開始應用于建筑項目中，可以把施工過程中的DEM 跟設計高程進行對比，開發商可以根據這樣的對比圖來評估承建商的工程進度，并根據進度差異作出適當的調整決策。

4.進度管理

使用無人機按照一定的時間安排，拍攝現場施工情況，記錄不同施工階段的變化，有助于更精確地把握工程進度。將無人機影像生成的實景三維模型加載到數據管理平臺中，按照時間軸排列，標注相應工程量數據，可視化呈現施工過程，再結合相應的全景圖和視頻資料，整個施工項目進度一目了然。

5.質量管理

應用于建筑高危地點、工作人員不便到達的地方進行質量判定信息提供。例如地基基礎工程、打樁、腳手架搭接、主體工程的模板安裝、塔吊人員工作狀態、裝配式施工中的構建連接、混凝土的裂縫及蜂窩等，無人機都可以代替施工人員全方位近距離的觀察監測施工質量。

6.文明施工及形象宣傳

通過無人機攝像，檢查施工現場是否干凈整潔，是否符合文明施工要求。后期對拍攝的圖片和視頻、BIM數據，在建筑信息管理平臺中進行整理用于項目不同時期匯報或者公司的形象宣傳使用。

06、城鎮規劃與管理

城市規劃需要大量的地理位置信息，利用無人機對指定區域現場進行外業實時數據采集，并將采集回的數據導入至處理軟件，軟件處理后輸出正射影像圖或實景三維模型，基于以上成果將建筑物進行空間信息矢量化，幫助規劃師在直觀三維可視化下快速、精準的進行量算和設計，作出更科學的規劃決策。同時基于正射影像圖或實景三維模型提取矢量圖，進行修測和建立數據庫，可視化開展城鎮分布統計、土地利用現狀、整體規劃及匯報等工作，從而也為1:500、1:1000、1:2000的規劃制圖提供經濟、快速的數據源。

07、城市軌道交通建設

應用BIM+GIS融合技術，城市軌道交通全生命周期大數據智能管理平臺將BIM模型與地表三維模型、設備模型、土地利用規劃數據、交通線路等數據相結合，共同搭建虛擬三維場景，打造準確直觀的軌道交通工程虛擬環境，實現了數據的累積與傳遞。在輔助設計人員進行工作進度以及成果匯報，確保業主全面掌握工程沿線地上、地下工程環境，減少磋商時間等方面取得了重要成果，對后續軌道交通信息化建設具有重要的參考與指導意義。搭建三維的真實場景，并結合二維地圖，實現二三維一體化，支撐各個業務階段應用，服務于城市軌道交通現代化建設，為管理者提供了對工程質量、進度、安全、成本等多方面精細化管控和決策的工具。

建筑信息管理平臺

對于 BIM 來說，BIM 的整個生命周期從設計、施工到運維都是針對 BIM 單體精細化模型的，但是其不可能脫離周邊的宏觀的地理環境要素，成為空中樓閣。而GIS一直致力于宏觀地理環境的研究，提供多種實用的 GIS 查詢與分析功能，同時提供 GIS 的位置服務和空間分析等。為 BIM 提供專用的動態模擬功能，并且在 BIM 的運維階段，GIS可以為其提供決策支持。BIM 數據是三維 GIS 的一個重要的數據來源，能夠讓三維GIS從宏觀走向微觀，同時可以實現精細化管理。另一個方面，與 BIM數據的融合使三維 GIS 從室外走向室內，實現室內外一體化的管理。

平臺有多數據融合信息查詢、統計分析、管理等特點，建筑管理平臺導入相關項目的規劃設計文件、施工方案文件、質量記錄文件、無人機全生命周期的成果數據以及建成建筑物逆向BIM等匯總進入平臺，BIM與GIS融合在平臺中，不僅實現了建筑全生命周期工作的輔助，從而也實現了三維可視化電子數據存檔、竣工匯報、展示宣傳、后期運營維護與管理。利用GIS宏觀尺度上的功能，BIM應用在建筑、水利、交通、室內導航等行業領域。