無人機(jī)在建筑規(guī)劃竣工測量中的應(yīng)用

張智偉

摘 要：介紹常規(guī)規(guī)劃竣工的現(xiàn)狀并指出其不足，對引入無人機(jī)正射影像圖疊加竣工圖后能發(fā)現(xiàn)的一些問題進(jìn)行詳細(xì)分析，并對規(guī)劃竣工測量新技術(shù)的現(xiàn)狀及目前的應(yīng)用局限進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)（UVA）;竣工測量;正射影像圖

中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）34-00-03

Application of UAV in Completion Survey of Building Planning

ZHANG Zhiwei

（Zhangzhou Surveying and Mapping Design and Research Institute， Zhangzhou Fujian 363000）

Abstract： To introduce the current situation of conventional planning completion and point out its Shortaminys， introduces some problems that can be found after the introduction of UAV orthophoto map superimposed completion map in our hospital， and makes a detailed analysis. The prospect of the new technology of planned completion survey and its current application limitations are also given.

Keywords： Unmanned Aerial Vehicle（UAV）;completion survey;orthophoto map

規(guī)劃竣工測量是建筑物竣工后所進(jìn)行的測繪工作，用以核實(shí)規(guī)劃方案文本中的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，為規(guī)劃審批部門建設(shè)項(xiàng)目出具《規(guī)劃竣工核實(shí)意見》提供數(shù)據(jù)支撐。規(guī)劃竣工測量除了需要測量常規(guī)的建筑項(xiàng)目與規(guī)劃用地紅線間的距離、建筑物的邊長、建筑物高度、建筑項(xiàng)目總面積及建筑容積率等數(shù)據(jù)之外，還需要對建筑物的外立面、建筑項(xiàng)目的地面硬化情況、停車位、綠化、消防回轉(zhuǎn)場登高面及海綿城市等建筑主體之外的一些建筑外觀、小區(qū)配套情況進(jìn)行核實(shí)。

1 常規(guī)建筑規(guī)劃竣工核實(shí)現(xiàn)狀

規(guī)劃竣工測量核實(shí)內(nèi)容多、精度要求高、速度要求快，常規(guī)的竣工測量方法提供的信息無可視性，無法涵蓋方方面面，不利于規(guī)劃審批部門出具審批意見。常規(guī)規(guī)劃竣工測量采用傳統(tǒng)的全站儀外業(yè)采集模式對建筑物進(jìn)行碎步點(diǎn)采集，再使用軟件作圖生成竣工產(chǎn)品。測繪工作在整個(gè)項(xiàng)目還未竣工時(shí)就開始介入，因此內(nèi)外業(yè)的作業(yè)周期漫長，細(xì)節(jié)煩瑣，需要消耗大量的人力物力，且產(chǎn)品成果可視性差，判讀性差，只有二維信息和部分高程數(shù)據(jù)，無法獲得整體、直觀的三維信息，存在效能低、強(qiáng)度大及局限性等弊端[1]。無論是在質(zhì)檢部門的現(xiàn)場質(zhì)檢階段還是在規(guī)劃審批部門現(xiàn)場驗(yàn)收階段，均無法對每個(gè)細(xì)節(jié)都檢查到位，難免遺漏現(xiàn)場存在的大小問題。

2 無人機(jī)在規(guī)劃竣工核實(shí)中的應(yīng)用

對規(guī)劃竣工項(xiàng)目采用常規(guī)的測量成圖方法，在項(xiàng)目提交規(guī)劃審批部門時(shí)，進(jìn)行無人機(jī)航拍，即在項(xiàng)目建設(shè)完成后運(yùn)用無人機(jī)航拍對整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行整體把控，找出建筑施工現(xiàn)狀與竣工報(bào)告或方案不一致的地方。無人機(jī)正射影像圖外加鳥瞰圖雖然量測性差，但具有影像圖與竣工圖重疊度高、成像快及操作簡單等特點(diǎn)，依據(jù)正射影像圖及鳥瞰圖可以清楚獲得規(guī)劃核實(shí)中一些容易被忽視的重要信息。

2.1 前期準(zhǔn)備

在進(jìn)行無人機(jī)航拍前，首先需要準(zhǔn)備好建筑項(xiàng)目實(shí)測的竣工測量圖、方案文本及建筑項(xiàng)目周邊的地形圖資料。其次要了解建筑項(xiàng)目及周邊范圍建筑的高度情況，以便設(shè)置適合的航高;了解建筑區(qū)周邊是否有禁飛區(qū)，是否有千伏高壓線等飛行時(shí)需要規(guī)避的地方。最后要考慮天氣狀況，規(guī)劃建筑項(xiàng)目要求影像清晰，肉眼容易判讀，因此最好選擇云霧較少的晴天進(jìn)行拍攝。拍攝時(shí)間可選在一天中的10：00—15：00，這個(gè)時(shí)間段太陽離地球最近，太陽高度角大，成像最清晰。

2.2 作業(yè)流程

進(jìn)行無人機(jī)拍攝前，先收集測區(qū)竣工圖資料，選擇合理的拍攝范圍后進(jìn)行無人機(jī)航拍，拍攝完成后將無人機(jī)拍攝的影像導(dǎo)入電腦。竣工圖為城市坐標(biāo)系，為了使竣工圖與影像圖能夠疊加，需要對影像圖進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換或?qū)⒐D進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一坐標(biāo)系后，對影像圖和竣工圖進(jìn)行疊加。作業(yè)流程如圖1所示。

2.3 無人機(jī)正射影像圖的主要作用

2.3.1 俯視整個(gè)建筑項(xiàng)目。正射影像圖可以鳥瞰整個(gè)建筑項(xiàng)目的完整面貌，且可以觀察到建筑項(xiàng)目周邊的道路建筑情況、交通情況、人流情況和車流情況。疊加竣工圖后的影像圖可以一眼看出建筑項(xiàng)目的整體用地情況，以及最外圍的施工圍墻是否有超紅線等。無人機(jī)鳥瞰圖效果如圖2所示。

2.3.2 了解整個(gè)項(xiàng)目的精度控制情況。正射影像圖與竣工圖疊加可以了解建筑物的整體精度控制情況，從主要角點(diǎn)與模型的重疊情況可以看出建筑物有沒有偏移、變形。影像圖與竣工圖疊加效果如圖3所示。

2.3.3 發(fā)現(xiàn)是否出現(xiàn)漏測。建筑項(xiàng)目供地下室使用的風(fēng)井是在施工階段根據(jù)地下排風(fēng)的需求增加的，在方案階段往往沒有標(biāo)注出來，且風(fēng)井的個(gè)數(shù)多，高低大小不同，竣工測量階段很容易漏測。景觀涼亭、門衛(wèi)室等設(shè)施會在項(xiàng)目后期增設(shè)，也容易發(fā)生漏測。疊加影像圖后的竣工圖可以看出地面的風(fēng)井、涼亭等構(gòu)筑物是否有漏測，地下室天井蓋板情況是否有變更等情況。大型的商場出現(xiàn)配電室、發(fā)電機(jī)房等設(shè)施不夠用的現(xiàn)象時(shí)，會在屋面進(jìn)行增設(shè)，而高層、超高層房屋會有屋面增設(shè)水箱間的現(xiàn)象。疊加影像圖后的竣工圖也可以看出屋面是否有漏測的問題。

2.3.4 核實(shí)建筑外立面。在竣工測量的過程中主要對建筑物每個(gè)面的凹凸點(diǎn)進(jìn)行碎步采集，并不是所有的立面信息都會反映在竣工圖上。但是，無人機(jī)鳥瞰圖可以看出外立面是否有增設(shè)拉梁，空調(diào)位是否裝有防護(hù)欄，陽臺是否裝有防護(hù)欄，露臺、走廊等是否有維護(hù)設(shè)施，是否增設(shè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)板，屋面的外立面造型是否有變化等信息。

2.3.5 核實(shí)地面綠化面積。綠化面積達(dá)不到方案文本指標(biāo)是很多建筑項(xiàng)目的常見問題。為了達(dá)到綠化指標(biāo)，施工單位后期會額外增補(bǔ)許多綠化地帶，但又可能出現(xiàn)占用機(jī)動車道、非機(jī)動車道及消防車道等情況。疊加影像后的竣工圖可以清楚地觀察到地面綠化的分布情況。對于沒有覆土的草皮或薄薄一層土的草皮，從影像上看顏色或許不一樣，需要另外現(xiàn)場拍照記錄。

2.3.6 核實(shí)地面硬化情況。隨著海綿城市概念的提出，要求城市建設(shè)項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)優(yōu)先利用植草磚、透水磚、雨水花園及下凹式綠地等方法來收集雨水。植草磚、透水磚是目前建設(shè)項(xiàng)目使用最多的滿足海綿城市要求的地面硬化材質(zhì)。疊加影像圖后的竣工圖可以清楚地看到地面硬化的具體情況，鋪設(shè)的是地磚還是透水磚、植草磚。如和竣工圖上標(biāo)注的不一致，則需要對有差異的地方進(jìn)行修改。地面硬化情況圖如圖4所示。

2.3.7 核實(shí)車位、消防場地。規(guī)劃竣工測量中需要對機(jī)動車位、非機(jī)動車位指標(biāo)進(jìn)行核實(shí)，要求車位總和必須滿足方案文本中的指標(biāo)要求。由于許多項(xiàng)目車位個(gè)數(shù)往往達(dá)不到方案指標(biāo)的要求，會出現(xiàn)車道劃線占用消防車道、回轉(zhuǎn)場等消防場地的情況。疊加影像后的竣工圖能夠清楚地觀察到車位和消防場地之間的相互關(guān)系，對有重疊占用的地方必須要求施工單位進(jìn)行整改，以滿足消防場地需求。

3 規(guī)劃竣工測量新技術(shù)的展望與局限

3.1 規(guī)劃竣工測量新技術(shù)

常規(guī)規(guī)劃竣工測量配合無人機(jī)正射影像的方法，雖然可以滿足目前規(guī)劃驗(yàn)收的需要，但其外業(yè)作業(yè)周期長、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、所采集的數(shù)據(jù)二次開發(fā)利用率低。為適應(yīng)城市數(shù)字化、智能化的趨勢，未來規(guī)劃竣工測量的作業(yè)趨勢應(yīng)沿著傾斜攝影測量或三維激光掃描儀的方向發(fā)展。傾斜攝影測量影像更逼真且可以直接對影像進(jìn)行高度、長度、面積、角度的量測，以獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。三維激光掃描儀是對整個(gè)建筑進(jìn)行三維激光掃描，可以在短時(shí)間內(nèi)獲得掃描物表面的高精度三維信息，快速建立物體的三維影像模型。無論是傾斜攝影測量還是三維激光掃描儀都可以大大節(jié)省外業(yè)作業(yè)時(shí)間，只需要在內(nèi)業(yè)對所建模型進(jìn)行量測就能得到所需的建筑坐標(biāo)、邊長、高度、地面硬化及綠化面積等數(shù)據(jù)信息，且后續(xù)的數(shù)據(jù)開發(fā)價(jià)值大，可為建立數(shù)字化、智能化城市提供數(shù)據(jù)來源。

3.2 新技術(shù)的應(yīng)用局限

3.2.1 與施工速度沖突。傾斜攝影測量或三維激光掃描儀的數(shù)據(jù)采集遵循有效化、全面化、精確化的原則，這就要求進(jìn)行無人機(jī)航拍或掃描時(shí)，需要采集到完整的信息。但在實(shí)際施工過程中，地面硬化、綠化、車位等設(shè)施施工是逐漸開展的，等到全部完成后再進(jìn)行航拍或掃描，會耽誤成果的提交節(jié)點(diǎn)。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)問題。為獲得高精度的影像數(shù)據(jù)所需要投入的設(shè)備費(fèi)用、人員費(fèi)用比生產(chǎn)正射影像圖所需的經(jīng)費(fèi)要高出許多。高精度影像的獲取需要高分辨率的攝像頭，對電池的損耗大。三維激光掃描儀儀器本身價(jià)格高昂，且數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)的存儲處理設(shè)備也需要投入資金。這些費(fèi)用都需要測繪單位自行支付。

4 結(jié)語

常規(guī)的規(guī)劃竣工測量方法配合無人機(jī)正射影像，可以使測繪數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)全面，規(guī)劃審批工作更高效，為規(guī)劃管理工作提供更有效的數(shù)據(jù)支撐。但是，常規(guī)的規(guī)劃竣工測量方法與新技術(shù)之間存在較大差異，還需要不斷改善并大力推廣新技術(shù)，將其運(yùn)用到實(shí)際工作中。

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