各省、自治區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳，直轄市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)（管）委，北京市規(guī)劃和自然資源委，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局：按照《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》（建市〔2020〕60號(hào)）要求，為總結(jié)推廣智能建造可復(fù)制經(jīng)驗(yàn)做法，指導(dǎo)各地住房和城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門和企業(yè)全面了解、科學(xué)選用智能建造技術(shù)和產(chǎn)品，經(jīng)企業(yè)申報(bào)、地方推薦、專家評(píng)審，確定124個(gè)案例為 批智能建造新技術(shù)新產(chǎn)品創(chuàng)新服務(wù)典型案例（案例集可在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門戶網(wǎng)站上查詢）?，F(xiàn)予以發(fā)布，請(qǐng)結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)借鑒。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳
2021年11月22日　?。ù思鲃?dòng)公開）

大疆航測(cè)無人機(jī)在土石方工程測(cè)量和施工現(xiàn)場(chǎng)管理中的應(yīng)用

一、基本情況

（一）案例簡(jiǎn)介

深圳市大鵬新區(qū)人民醫(yī)院項(xiàng)目采用了深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司的無人機(jī)一站式航測(cè)解決方案，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)全流程自動(dòng)化采集與查看。該項(xiàng)目通過在工地區(qū)域部署無人機(jī)值守機(jī)場(chǎng)，自動(dòng)控制無人機(jī)在工地現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行航線任務(wù)并采集數(shù)據(jù)，在上傳至深圳市工務(wù)署成果信息管理平臺(tái)后自動(dòng)開啟模型重建任務(wù)，構(gòu)建了高精度二維正射影像與三維實(shí)景模型。項(xiàng)目通過在線化的工程數(shù)據(jù)依托實(shí)景模型，實(shí)現(xiàn)了土方量快速計(jì)算與分析、工程進(jìn)度動(dòng)態(tài)查看與對(duì)比，可以無死角掌握項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)信息，從而提升了項(xiàng)目進(jìn)度精細(xì)化管理水平，提高了多方溝通效率，降低了項(xiàng)目建造成本。

（二）申報(bào)單位簡(jiǎn)介

深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司于2006年成立，從事無人機(jī)系統(tǒng)、影像系統(tǒng)等研發(fā)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、工程、新聞、影視、農(nóng)業(yè)、消防、救援、能源、安防、林業(yè)、野生動(dòng)物保護(hù)等領(lǐng)域。大疆公司的行業(yè)應(yīng)用為政府、公共事業(yè)機(jī)構(gòu)及企業(yè)客戶提供無人機(jī)飛行平臺(tái)、多樣傳感器載荷、專業(yè)軟件、售后服務(wù)及飛行培訓(xùn)一體化的解決方案與定制服務(wù)。

二、案例應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)產(chǎn)品特點(diǎn)

（一）技術(shù)方案要點(diǎn)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)作為當(dāng)前國際測(cè)繪遙感領(lǐng)域中新興發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是在同一飛行平臺(tái)上搭載多個(gè)傳感器，同時(shí)從垂直、傾斜角度等多個(gè)角度對(duì)地物進(jìn)行拍攝，使得獲取的地物信息更完整、更全面。其中，以垂直于地表水平面的角度對(duì)地物拍攝獲取的影像為正片，以傾斜角度（即傳感器與地面的水平線成一定的角度）對(duì)地物拍攝獲取的影像稱為斜片。影像數(shù)據(jù)被傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以后，經(jīng)過專門軟件的處理，即可建立三維模型。1.技術(shù)基礎(chǔ)。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是指獲取生產(chǎn)三維實(shí)景模型所需外業(yè)數(shù)據(jù)的主要軟硬件設(shè)施如圖1所示，主要包括無人機(jī)、GPS（全球定位系統(tǒng)）、無人機(jī)操控系統(tǒng)和航線規(guī)劃軟件。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要是指用于無人機(jī)三維建模的數(shù)據(jù)處理軟件，包括 大疆智圖、ContextCapture、Metashape、Pix4Dmapper等。

圖1 硬件設(shè)施

2.無人機(jī)值守機(jī)場(chǎng)。無人機(jī)值守機(jī)場(chǎng)，也稱無人機(jī)自動(dòng)機(jī)場(chǎng)如圖2所示，具備無人機(jī)自動(dòng)存儲(chǔ)以及放飛回收、充電功能，可將無人機(jī)直接部署到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，解決人工攜帶無人機(jī)通勤的問題。不工作時(shí)，無人機(jī)待機(jī)在自動(dòng)機(jī)場(chǎng)內(nèi)；工作時(shí)，機(jī)場(chǎng)艙門打開，升降平臺(tái)上升至頂部，無人機(jī)自動(dòng)起飛，按照既定巡檢線路自動(dòng)飛行。由于無人機(jī)值守機(jī)場(chǎng)具備遠(yuǎn)程執(zhí)行飛行任務(wù)、自動(dòng)采集、自動(dòng)充電管理等功能，可實(shí)現(xiàn)每日?qǐng)?zhí)行多次任務(wù)、輔助工程現(xiàn)場(chǎng)的安全文明施工檢查以及工程進(jìn)度的實(shí)時(shí)更新。

圖2 小型無人機(jī)值守機(jī)場(chǎng)

3.工作流程。利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建三維實(shí)景模型的工作流程如圖3所示，主要包括飛行前準(zhǔn)備、傾斜影像數(shù)據(jù)采集和傾斜影像數(shù)據(jù)處理等幾大步驟。

圖3 三維實(shí)景模型構(gòu)建技術(shù)流程

（二）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1.項(xiàng)目模型宏觀微觀綜合呈現(xiàn)。將無人機(jī)生成的高精度全視角實(shí)景三維模型與BIM模型、CAD圖紙、GIS模型等數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建“地形+影像+模型+矢量”宏觀微觀一體化三維空間場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)工程概貌全視角展示，形象進(jìn)度互動(dòng)式體驗(yàn)、工程數(shù)據(jù)場(chǎng)景式查看。

2.工程進(jìn)度對(duì)比與展示。通過無人機(jī)傾斜攝影全景照片來解決傳統(tǒng)進(jìn)度管理中顆粒度粗糙、進(jìn)度量化比對(duì)不完善等工程管理問題，配合洞察云平臺(tái)，直觀地展示施工現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)進(jìn)度情況，高效、便捷地進(jìn)行形象進(jìn)度管理。同時(shí)，通過對(duì)影像數(shù)據(jù)處理生成的不同時(shí)間段施工現(xiàn)場(chǎng)三維實(shí)景模型，配合測(cè)量、分析及標(biāo)注功能，提高工程管理中多方溝通進(jìn)度的效率。

3.在線土方測(cè)量輔助算量。不同于正射影像只能豎直向下觀察目標(biāo)的特性，通過傾斜攝影技術(shù)建立的三維模型具有實(shí)物的完全尺寸特征，可以從任意角度對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量、分析。將傾斜攝影與 RTK （實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)）定位的有效結(jié)合，通過對(duì)原始地形信息進(jìn)行多視影像聯(lián)合平差、多視影像關(guān)鍵匹配等數(shù)據(jù)加工，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地平整，路基開挖及填筑土方量的快速 化計(jì)算，與傳統(tǒng)人工土方測(cè)量相比，可提高土方測(cè)量效率，減少人工測(cè)量造成的誤差，數(shù)據(jù)客觀，可作為土方測(cè)量的一個(gè)輔助驗(yàn)證手段。

4.安全文明施工預(yù)警預(yù)測(cè)。智能空中巡檢項(xiàng)目的質(zhì)量和安全管理問題，輔助作業(yè)規(guī)范、事故定責(zé)與回溯，測(cè)量建筑實(shí)體影像的高度、角度、坡度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)問題查看、分析、對(duì)比一體化監(jiān)測(cè)，助力項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)常態(tài)化、全方位無死角管控?？捎糜诎踩拿魇┕ぱ矙z，對(duì)施工過程中的狀態(tài)、行為進(jìn)行巡檢管理，如對(duì)裸土覆蓋、圍板、塔吊等重點(diǎn)位置進(jìn)行監(jiān)控管理，彌補(bǔ)攝像頭監(jiān)控盲區(qū)，對(duì)于重點(diǎn)施工隱患區(qū)域及時(shí)推送預(yù)警信息。

（三）應(yīng)用場(chǎng)景

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)結(jié)合無人值守機(jī)庫可進(jìn)行土方測(cè)量、形象進(jìn)度查看、空中巡檢，適用于建筑全生命周期各環(huán)節(jié)階段。

（四）與國內(nèi)外同類先進(jìn)技術(shù)的比較和市場(chǎng)應(yīng)用總體情況

1.海外市場(chǎng)SKYCATCH是2016年成立的基于無人機(jī)的SaaS數(shù)據(jù)服務(wù)提供商，為建筑及數(shù)字礦山客戶提供便捷的工程測(cè)量、分析、可視化服務(wù)，目前僅提供SaaS云產(chǎn)品，不提供實(shí)施服務(wù)。AERODYNE是一家綜合解決方案提供商，提供SaaS+本地服務(wù)一體商業(yè)模式，產(chǎn)品覆蓋電力、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、物流多個(gè)領(lǐng)域，可以提供從解決方案、云管平臺(tái)到技術(shù)等全鏈條服務(wù)。

2.國內(nèi)市場(chǎng)奇志動(dòng)聯(lián)于2015年成立，2017年開始調(diào)整方向轉(zhuǎn)為做建筑方向的無人機(jī)技術(shù)服務(wù)，具備兜底業(yè)務(wù)流量以及實(shí)踐場(chǎng)景。因諾科技于2015年成立，2019年著手啟動(dòng)信息化平臺(tái)研發(fā)，深耕于管道巡檢垂直細(xì)分領(lǐng)域，在商務(wù)端有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

（五）大疆航測(cè)解決方案優(yōu)勢(shì)

大疆行業(yè)應(yīng)用部以“重塑生產(chǎn)力”為使命，致力于為政府、公共事業(yè)機(jī)構(gòu)及企業(yè)客戶提供無人機(jī)飛行平臺(tái)、多樣化載荷、專業(yè)軟件、售后服務(wù)及飛行培訓(xùn)一體化的解決方案。其中大疆航測(cè)解決方案提供一體化飛行平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)RTK及云PPK（動(dòng)態(tài)后處理差分技術(shù)）解算的厘米級(jí)導(dǎo)航定位服務(wù)、高效智能的大疆智圖建模軟件，已成功應(yīng)用于測(cè)繪、能源、建筑、基礎(chǔ)設(shè)施巡檢、公共安全等20多個(gè)細(xì)分行業(yè)。同時(shí)，大疆與深圳市奇航疆域技術(shù)有限公司在此領(lǐng)域開展了深入合作，基于智能硬件巡檢學(xué)習(xí)多源融合模型算法，突破了傳統(tǒng)基于圖像的單一維度的識(shí)別分析算法，將圖像、視頻、工程模型、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、IoT（物聯(lián)網(wǎng)）傳感器數(shù)據(jù)的多重融合比對(duì)分析，為客戶提供更精準(zhǔn)的運(yùn)維診斷，并且經(jīng)過升級(jí)迭代，可以完成運(yùn)維狀態(tài)的預(yù)測(cè)與評(píng)估。

三、案例實(shí)施情況

（一）案例基本信息

深圳市大鵬新區(qū)人民醫(yī)院位于廣東省深圳市大鵬新區(qū)葵涌街道葵新社區(qū)，總建筑面積41.7萬㎡，建筑高度80.25m，地上更大 層數(shù)16層，地下2層。規(guī)劃建筑為1棟裙樓加2棟塔樓、床位2000張，內(nèi)設(shè)包括住院樓、康復(fù)中心、門診醫(yī)技樓、行政樓、宿舍樓、報(bào)告廳、科研樓以及地下室等。

（二）現(xiàn)場(chǎng)踏勘與航線規(guī)劃驗(yàn)證

1.項(xiàng)目信息收集與入庫。針對(duì)項(xiàng)目位置、范圍線、坐標(biāo)信息等自然地理信息進(jìn)行初步收集，借助地理信息工具進(jìn)行遠(yuǎn)程的項(xiàng)目地調(diào)，為硬件、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)施工進(jìn)場(chǎng)做好前期準(zhǔn)備工作。

2.現(xiàn)場(chǎng)踏勘。項(xiàng)目工程師到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，針對(duì)地形范圍線、采集區(qū)域進(jìn)行實(shí)地踏勘，聚焦于地形，部署地點(diǎn)、限制飛行條件等方面。針對(duì)地形進(jìn)行必要的原始數(shù)據(jù)的采集，以便進(jìn)行自動(dòng)化采集流程的規(guī)范設(shè)計(jì)。

3.航線規(guī)劃與驗(yàn)證。經(jīng)評(píng)估，踏勘現(xiàn)場(chǎng)符合需求的前提下，工程師進(jìn)行施工進(jìn)場(chǎng)方案、飛行線路、網(wǎng)電等方案的設(shè)計(jì)和模擬踏勘，來確保硬件進(jìn)場(chǎng)的可行性，并且以書面形式提供項(xiàng)目方評(píng)定審核，確認(rèn)后方可執(zhí)行。

4.飛行許可報(bào)備。項(xiàng)目工程師在進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行項(xiàng)目位置查詢，對(duì)存在禁飛區(qū)域進(jìn)行報(bào)備飛行申請(qǐng)。

（三）固定機(jī)場(chǎng)安裝

現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)實(shí)施需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行詳細(xì)踏勘。在保障現(xiàn)場(chǎng)具備的物料運(yùn)輸條件、物料裝卸條件、確認(rèn)機(jī)場(chǎng)的安裝位置的前提下，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行機(jī)場(chǎng)硬軟件系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的安裝。實(shí)現(xiàn)從機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)部署，場(chǎng)地部署，供電系統(tǒng)部署，機(jī)場(chǎng)本體與桅桿整體部署到管控平臺(tái)部署。

圖4  固定機(jī)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)安裝效果示意圖

（四）成果處理

大疆智圖是一款提供自主航線規(guī)劃、飛行航拍、二維正射影像與三維模型重建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，可智能、高效地輸出厘米級(jí)實(shí)景二維/三維模型，建模效率是市面主流軟件的5～10倍。洞察信息化平臺(tái)（如圖5所示）是由奇航自主研發(fā)的自動(dòng)化的數(shù)據(jù)上傳、處理、呈現(xiàn)及管理的綜合性信息化平臺(tái)，清晰明了的多任務(wù)管理系統(tǒng)，可以快速地定位及查看相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、調(diào)閱及查看，無需客戶端，兼容電腦及移動(dòng)端快速查看。開放的API（應(yīng)用程序接口）接口可以便捷地將數(shù)據(jù)接入到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息化平臺(tái)中。

圖5 洞察信息化平臺(tái)大鵬醫(yī)院三維模型成果如圖6所示，在平臺(tái)中可進(jìn)行模型查看、分析及分享，分享如圖7所示

圖6大鵬醫(yī)院三維模型

由于無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)可采集 的建筑物側(cè)面紋理，且重建的高精度三維模型能夠嵌入準(zhǔn)確的地理信息，因此可利用工具箱內(nèi)距離、面積、可視域分析等功能（如圖8所示），快速對(duì)模型進(jìn)行技術(shù)測(cè)量和分析。

圖8 平臺(tái)工具箱展示

此外，深圳市工務(wù)署成果信息管理平臺(tái)還可以通過標(biāo)注將地塊分為不同的功能區(qū)域（如圖9所示），方便辨識(shí)及查看，同時(shí)也可以將部分地塊進(jìn)行置平工作。

圖9 平臺(tái)標(biāo)注功能展示

四、應(yīng)用成效

（一）解決的問題

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)結(jié)合自動(dòng)值守機(jī)場(chǎng)在工程項(xiàng)目管理上的應(yīng)用，充分運(yùn)用了信息化和可視化的方法，不僅能夠有效解決施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取速度慢、周期長、人工成本高、受場(chǎng)景局限影響等問題，而且對(duì)施工過程中施工方案的順利實(shí)施、施工現(xiàn)場(chǎng)各工序的有效推進(jìn)、施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控、施工過程檔案資料的數(shù)字化存儲(chǔ)，提供了重要的技術(shù)方法保障。

1.智能自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。打破傳統(tǒng)無人機(jī)單一、復(fù)雜、低時(shí)效的使用問題，通過遠(yuǎn)程控制機(jī)場(chǎng)、自動(dòng)航線、云推送任務(wù)等功能，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)一鍵采集傾斜攝影影像、全景影像、視頻并自動(dòng)化處理，在提高原有進(jìn)度信息豐富度的基礎(chǔ)上，大大減少了項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)操作的工作量。

2.云計(jì)算提高模型重建時(shí)效。充分利用云計(jì)算的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將無人機(jī)采集到的綜合數(shù)據(jù)與集群云服務(wù)的強(qiáng)大計(jì)算力相結(jié)合，更大 實(shí)現(xiàn) 5000GFLOAs 的浮點(diǎn)精度運(yùn)算，做到當(dāng)天采集，當(dāng)天便能查看數(shù)據(jù)成果。

3.可視化成果數(shù)據(jù)立體交互呈現(xiàn)。在高效采集的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)“模型+影像+地形+矢量”的融合，現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目數(shù)據(jù)不僅可以在真實(shí)三維空間進(jìn)行實(shí)景查看，在線化的數(shù)據(jù)信息可以依托實(shí)景模型為承載，查看各種工程數(shù)據(jù)。如文明安全施工預(yù)警，方量測(cè)量在線分析等，實(shí)現(xiàn)查看、分析、對(duì)比一體化，無死角掌握項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)信息。

4.模型成果創(chuàng)新輕量化分享?？焖賹?shí)現(xiàn) TB 級(jí)別三維 GIS 數(shù)據(jù)服務(wù)，使用輕量化分享功能，一鍵分享成果數(shù)據(jù)，手機(jī)、電腦等多個(gè)終端均可同時(shí)查看，大大降低使用與溝通成本，滿足項(xiàng)目參建各方快速查看項(xiàng)目實(shí)時(shí)信息的需求。

（二）應(yīng)用效果

1.土方工程測(cè)量。相對(duì)于人工測(cè)量，標(biāo)高點(diǎn)提取數(shù)量多7倍，方量準(zhǔn)確度提高更高 15%，投標(biāo)階段使用可有效提高施工成本預(yù)估準(zhǔn)確性，基坑施工階段以此方量結(jié)果結(jié)算，相對(duì)于人工測(cè)量結(jié)算，平均節(jié)約10%的成本。2.形象進(jìn)度管理。使用大疆-奇航一站式航測(cè)解決方案，可節(jié)約乙方、監(jiān)理方20%的人員，人員年費(fèi)用節(jié)約30萬/年。通過節(jié)點(diǎn)安全文明施工檢查，提前發(fā)現(xiàn)、排查多處施工隱患，預(yù)估節(jié)約工時(shí)10余天，停工成本約20萬/天。甲方單位通過平臺(tái)可以實(shí)時(shí)查看施工進(jìn)度，節(jié)約甲方管理人員30%的工時(shí)，人員年費(fèi)用節(jié)約40萬/年。