本發(fā)明涉及BIM三維模型和航拍相結(jié)合的應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在大型建筑施工領(lǐng)域，通常需要若干個(gè)建筑團(tuán)體分別承擔(dān)不同區(qū)域的施工，管理者需要從整體上協(xié)調(diào)、監(jiān)控各個(gè)施工區(qū)域的進(jìn)度，盡可能的使各建筑團(tuán)隊(duì)進(jìn)度一致，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短施工時(shí)間。現(xiàn)有技術(shù)中，施工過(guò)程中的實(shí)體工程信息(不限于時(shí)間、質(zhì)量、進(jìn)度、安全、施工做法等內(nèi)容)，主要依靠管理人員到施工現(xiàn)場(chǎng)攝像、拍照、現(xiàn)場(chǎng)觀察等方式進(jìn)行記錄，然后再對(duì)照?qǐng)D紙等將相應(yīng)的工程信息一一歸類，工作繁瑣，記錄方法較為落后，項(xiàng)目管理者不能及時(shí)、方便、準(zhǔn)確的把握建筑實(shí)體整體進(jìn)度及不同施工區(qū)域的施工進(jìn)度及施工效果，時(shí)間就是成本，企業(yè)融資的現(xiàn)象普遍存在，如果工程進(jìn)度縮短，項(xiàng)目超預(yù)期完成，企業(yè)就能夠提前拿回資金。相反，如果因?yàn)檎w施工進(jìn)度的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致工期延誤，則會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種將BIM模型與無(wú)人機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理人員不進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)就能全面、及時(shí)把握大型建筑施工領(lǐng)域進(jìn)度整體的監(jiān)控方法和監(jiān)控系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控方法，包括以下步驟：

步驟一:采用BIM三維建模技術(shù)，輸出建筑的BIM三維模型；

步驟二：根據(jù)信息采集的需要，在BIM三維模型上預(yù)先選定需要跟蹤記錄的特征坐標(biāo)點(diǎn)；

步驟三：實(shí)體工程特征信息采集，無(wú)人機(jī)到達(dá)實(shí)體建筑與步驟二中選定的特征坐標(biāo)點(diǎn)匹配的相應(yīng)位置；并利用無(wú)人機(jī)采集實(shí)體工程特征信息，并將采集到的實(shí)體工程特征信息傳送回監(jiān)控電腦；

步驟四實(shí)體三維模型建立：將步驟三中無(wú)人機(jī)傳回監(jiān)控電腦的同一定位坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體工程特征信息進(jìn)行篩選，然后在監(jiān)控電腦上建立實(shí)體三維模型；

步驟五在監(jiān)控電腦上，將相同特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型與BIM三維模型一一對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)；

步驟六在監(jiān)控電腦上，實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果的各個(gè)特征坐標(biāo)點(diǎn)一一對(duì)比，自動(dòng)找出兩者的“符合”和“不符合”項(xiàng)次，輸出項(xiàng)目完成對(duì)比報(bào)告。

優(yōu)選地，無(wú)人機(jī)通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)定位技術(shù)進(jìn)行航拍。

更優(yōu)選地，步驟五中，將無(wú)人機(jī)輸出的定位坐標(biāo)點(diǎn)的特征信息轉(zhuǎn)換為與BIM三維模型中相同坐標(biāo)系統(tǒng)的特征坐標(biāo)點(diǎn)的特征信息，以特征坐標(biāo)點(diǎn)及拍攝時(shí)間為關(guān)鍵指標(biāo)，將在相同特征坐標(biāo)點(diǎn)所拍攝的實(shí)體建筑特征信息與BIM三維模型中的同一特征坐標(biāo)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)。

最優(yōu)選地，所述無(wú)人機(jī)輸出的定位坐標(biāo)點(diǎn)與BIM三維模型中的特征坐標(biāo)點(diǎn)之間的誤差小于或等于0.5米均視為同一坐標(biāo)點(diǎn)。

在無(wú)人機(jī)拍攝的盲點(diǎn)區(qū)，施工人員二次拍攝特征坐標(biāo)點(diǎn)處的特征信息進(jìn)行補(bǔ)充。

一種BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控系統(tǒng)，包括BIM三維建模模塊、特征坐標(biāo)點(diǎn)定義模塊、實(shí)體工程特征信息采集模塊、實(shí)體三維模型建立模塊、對(duì)應(yīng)特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型與BIM三維模型關(guān)聯(lián)模塊、實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果對(duì)比報(bào)告輸出模塊；所述無(wú)人機(jī)具有攝像、拍照、定位、掃描、信息臨時(shí)存儲(chǔ)、信息傳輸?shù)裙δ堋?/p>

優(yōu)選地，在實(shí)體工程特征信息采集模塊中，無(wú)人機(jī)通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)定位技術(shù)進(jìn)行航拍，在無(wú)人機(jī)拍攝的盲點(diǎn)區(qū)，施工人員二次拍攝特征坐標(biāo)點(diǎn)處的特征信息進(jìn)行補(bǔ)充。

更優(yōu)選地，在對(duì)應(yīng)特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型與BIM三維模型關(guān)聯(lián)模塊中，所述無(wú)人機(jī)輸出的定位坐標(biāo)點(diǎn)與BIM三維模型中的特征坐標(biāo)點(diǎn)之間的誤差小于或等于1米均視為同一坐標(biāo)點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所述BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控系統(tǒng)，包括實(shí)體三維模型建立模塊、對(duì)應(yīng)特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型與BIM三維模型關(guān)聯(lián)模塊及實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果對(duì)比報(bào)告輸出模塊；所述BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控方法通過(guò)無(wú)人機(jī)到達(dá)實(shí)體建筑與BIM三維模型中預(yù)定的特征坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置處，對(duì)實(shí)體工程特征信息進(jìn)行記錄，并傳回監(jiān)控電腦，對(duì)同一定位坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體工程特征信息進(jìn)行篩選后建立實(shí)體三維模型，將相同特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型與BIM三維模型一一對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果的各個(gè)特征坐標(biāo)點(diǎn)一一對(duì)比，自動(dòng)找出兩者的“符合”和“不符合”項(xiàng)次，輸出項(xiàng)目完成對(duì)比報(bào)告。本發(fā)明所述BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控方法采用無(wú)人機(jī)在空中進(jìn)行實(shí)景監(jiān)控，對(duì)建筑圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)攝影與拍照，使得監(jiān)控更加精確、全面，并可以提高監(jiān)控人員的工作效率，可直接輸出項(xiàng)目完成對(duì)比報(bào)告，能準(zhǔn)確的找到后期工程需要改進(jìn)的位置，項(xiàng)目管理人員不需要攜帶圖紙到施工現(xiàn)場(chǎng)，在監(jiān)控電腦上可及時(shí)、方便、準(zhǔn)確的把握建筑實(shí)體整體進(jìn)度及不同施工區(qū)域的施工進(jìn)度、施工效果，便于整體調(diào)控施工進(jìn)度，縮短工期，提高利潤(rùn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地解釋。

圖1是實(shí)施例BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控系統(tǒng)的流程示意圖

圖2是實(shí)施例BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控方法的流程示意圖

具體實(shí)施方式

如圖1所示，BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控系統(tǒng)包括BIM三維建模模塊、特征坐標(biāo)點(diǎn)定義模塊、實(shí)體工程特征信息采集模塊、實(shí)體三維模型建立模塊、對(duì)應(yīng)特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型與BIM三維模型關(guān)聯(lián)模塊、實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果對(duì)比報(bào)告輸出模塊。

如圖2所示，BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控系統(tǒng)可以通過(guò)本發(fā)明提供的一種BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控方法實(shí)現(xiàn)。所述無(wú)人機(jī)具有攝像、拍照、定位、掃描、信息臨時(shí)存儲(chǔ)、信息傳輸?shù)裙δ?，?shí)施例中優(yōu)選采用消費(fèi)級(jí)的無(wú)人機(jī)作為載體，如大疆的精靈系列無(wú)人機(jī)。

一種BIM模擬與航拍相結(jié)合的施工管控方法，包括如下步驟：

步驟一:在BIM三維建模模塊中，采用Revit軟件在電腦上建立建筑的BIM三維模型；輸出建筑的BIM模擬施工效果，也可選用表一中所示的現(xiàn)有技術(shù)中多種軟件及其合理組合實(shí)現(xiàn)。

表一

步驟二：在特征坐標(biāo)點(diǎn)定義模塊中，根據(jù)實(shí)際監(jiān)控需要，在BIM三維模型上預(yù)先選定需要跟蹤記錄的特征坐標(biāo)點(diǎn)。所謂特征坐標(biāo)點(diǎn)是指根據(jù)實(shí)際監(jiān)控需要，在BIM三維模型中可量化為空間坐標(biāo)點(diǎn)的有代表性的位置，可為建筑的標(biāo)志性位置或人為指定的易于拍攝的任何位置。

步驟三：在實(shí)體工程特征信息采集模塊中，無(wú)人機(jī)到達(dá)實(shí)體建筑中與步驟二中選定的特征坐標(biāo)點(diǎn)匹配的相應(yīng)位置；并利用無(wú)人機(jī)的攝像、拍照功能、存儲(chǔ)等功能采集特征坐標(biāo)點(diǎn)處相應(yīng)的實(shí)體工程特征信息，并將采集到的實(shí)體工程特征信息連同定位坐標(biāo)點(diǎn)傳送回電腦。

對(duì)于固定的項(xiàng)目施工建筑，無(wú)人機(jī)的飛行范圍、飛行路線、飛行距離相對(duì)固定，除了常規(guī)的GPS等衛(wèi)星定位、在建筑上安裝傳感器作為基站之外，無(wú)人機(jī)的飛行位置可與施工現(xiàn)場(chǎng)的參照特征點(diǎn)相結(jié)合的施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位。

實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)定位技術(shù)進(jìn)行航拍；所述施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)定位技術(shù)是指在BIM三維模型中選取有代表性且易采集、易被拍攝的建筑物、大型構(gòu)件、現(xiàn)場(chǎng)固定點(diǎn)等作為參照特征點(diǎn)，并采集其坐標(biāo)位置和參照點(diǎn)特征信息，在無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)中輸入無(wú)人機(jī)飛行范圍內(nèi)的參照特征點(diǎn)的坐標(biāo)位置和參照點(diǎn)特征信息；當(dāng)無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中拍攝到參照特征點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)識(shí)別其參照點(diǎn)特征信息，然后根據(jù)參照特征點(diǎn)的坐標(biāo)位置，自動(dòng)計(jì)算出無(wú)人機(jī)自身的位置，無(wú)人機(jī)在飛行工作中，以固定的時(shí)間間隔(每隔0.2S)拍攝、識(shí)別施工現(xiàn)場(chǎng)的參照特征點(diǎn)，不斷更新、調(diào)整位置信息，自動(dòng)尋找到特征坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行拍攝，達(dá)到自動(dòng)定位并進(jìn)行航拍。無(wú)人機(jī)起飛后，利用施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)定位技術(shù)進(jìn)行拍攝時(shí)，無(wú)人機(jī)結(jié)合建筑的特征點(diǎn)能自動(dòng)識(shí)別調(diào)整具體位置，解放了無(wú)人機(jī)操作人員雙手，減少了人為操作失誤，提高了測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。

無(wú)人機(jī)也可通過(guò)以下方式到達(dá)所述特征坐標(biāo)點(diǎn)：1，按照預(yù)先設(shè)定的路線飛行至特征坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行航拍；2，人為將無(wú)人機(jī)送達(dá)指定的坐標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行航拍；只要確保無(wú)人機(jī)能在指定的特征坐標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行航拍即可。

無(wú)人機(jī)到達(dá)特征坐標(biāo)點(diǎn)后可通過(guò)人為控制開(kāi)始或終止實(shí)體工程特征信息的航拍，也可以設(shè)置無(wú)人機(jī)在識(shí)別出其位于特征坐標(biāo)點(diǎn)處時(shí)自動(dòng)開(kāi)始實(shí)體工程特征信息采集、在采集完成后自動(dòng)結(jié)束信息采集。

無(wú)人機(jī)航拍實(shí)體工程特征信息包括且不限于：靜態(tài)照片、動(dòng)態(tài)影像、掃描數(shù)據(jù)、聲音；不限于時(shí)間、質(zhì)量、進(jìn)度、安全、施工做法、現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等所拍攝的實(shí)體內(nèi)容，不限于無(wú)人機(jī)飛行中的時(shí)間、空間位置、姿態(tài)、飛行路徑、記錄的聲音、拍攝角度、系統(tǒng)反饋等所有信息。

針對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝存在盲點(diǎn)的情況：采用施工人員進(jìn)行二次拍攝特征坐標(biāo)點(diǎn)信息的方式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，保證整個(gè)建筑特征坐標(biāo)點(diǎn)信息的完整性。

步驟四：在實(shí)體三維模型建立模塊中建立實(shí)體三維模型。將步驟三中無(wú)人機(jī)傳回監(jiān)控電腦的同一定位坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體工程特征信息進(jìn)行篩選，然后在監(jiān)控電腦上利用3D建模軟件(如徠卡的三維測(cè)量軟件Captivate，支持現(xiàn)場(chǎng)全方位瀏覽3D設(shè)計(jì)模型與航拍背景圖)建立實(shí)體三維模型；所述實(shí)體三維模型可存儲(chǔ)、編輯、共享、傳播、打印及其他應(yīng)用等。

步驟五：在對(duì)應(yīng)特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型與BIM三維模型關(guān)聯(lián)模塊中，在監(jiān)控電腦上，將相同特征坐標(biāo)點(diǎn)的實(shí)體三維模型、BIM三維模型一一對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)。即先將無(wú)人機(jī)輸出的定位坐標(biāo)點(diǎn)的特征信息轉(zhuǎn)換為與BIM三維模型中相同坐標(biāo)系統(tǒng)的特征坐標(biāo)點(diǎn)的特征信息，以實(shí)體工程特征信息拍攝位置的特征坐標(biāo)點(diǎn)及拍攝時(shí)間為關(guān)鍵指標(biāo)，將相同特征坐標(biāo)點(diǎn)所拍攝的實(shí)體建筑特征信息與BIM三維模型中的同一特征坐標(biāo)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)。例如拍攝實(shí)體工程的位為坐標(biāo)點(diǎn)為A(100.337.22)、B(200.339.25)、C(300.337.113)，BIM模型中的特征坐標(biāo)點(diǎn)為M(200.339.25)、N(100.337.22)、O(300.0.500)則，系統(tǒng)通過(guò)A、B、C與M、N、O的對(duì)比，自動(dòng)將A點(diǎn)所拍攝的特征信息賦予N，將B點(diǎn)所拍攝的特征信息賦予M。需要說(shuō)明的是，鑒于現(xiàn)有技術(shù)中GPS等定位技術(shù)的準(zhǔn)確性，以及無(wú)人機(jī)采集的實(shí)體工程特征信息范圍較大，無(wú)人機(jī)輸出的定位坐標(biāo)點(diǎn)與BIM三維模型中的特征坐標(biāo)點(diǎn)允許存在一定誤差，在一定誤差范圍內(nèi)的坐標(biāo)位置可視為同一坐標(biāo)點(diǎn)，如坐標(biāo)位置誤差在0.5米以內(nèi)均可視為同一位置，在軟件編程時(shí)消化掉這些誤差，不影響后面的對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)、查看等工作。

步驟六在實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果對(duì)比報(bào)告輸出模塊中，在監(jiān)控電腦上，實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果的各個(gè)特征坐標(biāo)點(diǎn)一一對(duì)比，自動(dòng)找出兩者的“符合”和“不符合”項(xiàng)次，統(tǒng)計(jì)出整個(gè)項(xiàng)目的差異情況，反映項(xiàng)目的完成情況，最后輸出項(xiàng)目對(duì)比報(bào)告。

具體是：當(dāng)在某一特征坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果在質(zhì)量、進(jìn)度、措施、完成情況等特征信息相一致或者相匹配時(shí)，自動(dòng)記錄該特征坐標(biāo)點(diǎn)為“符合”；反之，若實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果的特征信息不一致或者不相匹配時(shí)，自動(dòng)記錄該特征坐標(biāo)點(diǎn)為“不符合”；最終通過(guò)對(duì)實(shí)體三維模型與BIM模擬施工效果中所有特征信息和特征點(diǎn)進(jìn)行一一對(duì)比，找出兩者的“符合”和“不符合”項(xiàng)次，統(tǒng)計(jì)出整個(gè)項(xiàng)目的差異情況，反映項(xiàng)目的完成情況，輸出項(xiàng)目對(duì)比報(bào)告，為項(xiàng)目管理下一步的決策提供依據(jù)。