一种BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法及系统与流程

本发明涉及BIM三维模型和航拍相结合的应用领域，特别涉及一种BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法及系统。

背景技术：

在大型建筑施工领域，通常需要若干个建筑团体分别承担不同区域的施工，管理者需要从整体上协调、监控各个施工区域的进度，尽可能的使各建筑团队进度一致，在保证施工质量的基础上缩短施工时间。现有技术中，施工过程中的实体工程信息(不限于时间、质量、进度、安全、施工做法等内容)，主要依靠管理人员到施工现场摄像、拍照、现场观察等方式进行记录，然后再对照图纸等将相应的工程信息一一归类，工作繁琐，记录方法较为落后，项目管理者不能及时、方便、准确的把握建筑实体整体进度及不同施工区域的施工进度及施工效果，时间就是成本，企业融资的现象普遍存在，如果工程进度缩短，项目超预期完成，企业就能够提前拿回资金。相反，如果因为整体施工进度的不协调导致工期延误，则会带来巨大的经济损失。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种将BIM模型与无人机结合起来，实现项目管理人员不进入施工现场就能全面、及时把握大型建筑施工领域进度整体的监控方法和监控系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法，包括以下步骤：

步骤一:采用BIM三维建模技术，输出建筑的BIM三维模型；

步骤二：根据信息采集的需要，在BIM三维模型上预先选定需要跟踪记录的特征坐标点；

步骤三：实体工程特征信息采集，无人机到达实体建筑与步骤二中选定的特征坐标点匹配的相应位置；并利用无人机采集实体工程特征信息，并将采集到的实体工程特征信息传送回监控电脑；

步骤四实体三维模型建立：将步骤三中无人机传回监控电脑的同一定位坐标点的实体工程特征信息进行筛选，然后在监控电脑上建立实体三维模型；

步骤五在监控电脑上，将相同特征坐标点的实体三维模型与BIM三维模型一一对应关联；

步骤六在监控电脑上，实体三维模型与BIM模拟施工效果的各个特征坐标点一一对比，自动找出两者的“符合”和“不符合”项次，输出项目完成对比报告。

优选地，无人机通过施工现场自动定位技术进行航拍。

更优选地，步骤五中，将无人机输出的定位坐标点的特征信息转换为与BIM三维模型中相同坐标系统的特征坐标点的特征信息，以特征坐标点及拍摄时间为关键指标，将在相同特征坐标点所拍摄的实体建筑特征信息与BIM三维模型中的同一特征坐标点关联起来。

最优选地，所述无人机输出的定位坐标点与BIM三维模型中的特征坐标点之间的误差小于或等于0.5米均视为同一坐标点。

在无人机拍摄的盲点区，施工人员二次拍摄特征坐标点处的特征信息进行补充。

一种BIM模拟与航拍相结合的施工管控系统，包括BIM三维建模模块、特征坐标点定义模块、实体工程特征信息采集模块、实体三维模型建立模块、对应特征坐标点的实体三维模型与BIM三维模型关联模块、实体三维模型与BIM模拟施工效果对比报告输出模块；所述无人机具有摄像、拍照、定位、扫描、信息临时存储、信息传输等功能。

优选地，在实体工程特征信息采集模块中，无人机通过施工现场自动定位技术进行航拍，在无人机拍摄的盲点区，施工人员二次拍摄特征坐标点处的特征信息进行补充。

更优选地，在对应特征坐标点的实体三维模型与BIM三维模型关联模块中，所述无人机输出的定位坐标点与BIM三维模型中的特征坐标点之间的误差小于或等于1米均视为同一坐标点。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述BIM模拟与航拍相结合的施工管控系统，包括实体三维模型建立模块、对应特征坐标点的实体三维模型与BIM三维模型关联模块及实体三维模型与BIM模拟施工效果对比报告输出模块；所述BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法通过无人机到达实体建筑与BIM三维模型中预定的特征坐标点对应的位置处，对实体工程特征信息进行记录，并传回监控电脑，对同一定位坐标点的实体工程特征信息进行筛选后建立实体三维模型，将相同特征坐标点的实体三维模型与BIM三维模型一一对应关联，实体三维模型与BIM模拟施工效果的各个特征坐标点一一对比，自动找出两者的“符合”和“不符合”项次，输出项目完成对比报告。本发明所述BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法采用无人机在空中进行实景监控，对建筑图像进行实时摄影与拍照，使得监控更加精确、全面，并可以提高监控人员的工作效率，可直接输出项目完成对比报告，能准确的找到后期工程需要改进的位置，项目管理人员不需要携带图纸到施工现场，在监控电脑上可及时、方便、准确的把握建筑实体整体进度及不同施工区域的施工进度、施工效果，便于整体调控施工进度，缩短工期，提高利润。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地解释。

图1是实施例BIM模拟与航拍相结合的施工管控系统的流程示意图

图2是实施例BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法的流程示意图

具体实施方式

如图1所示，BIM模拟与航拍相结合的施工管控系统包括BIM三维建模模块、特征坐标点定义模块、实体工程特征信息采集模块、实体三维模型建立模块、对应特征坐标点的实体三维模型与BIM三维模型关联模块、实体三维模型与BIM模拟施工效果对比报告输出模块。

如图2所示，BIM模拟与航拍相结合的施工管控系统可以通过本发明提供的一种BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法实现。所述无人机具有摄像、拍照、定位、扫描、信息临时存储、信息传输等功能，实施例中优选采用消费级的无人机作为载体，如大疆的精灵系列无人机。

一种BIM模拟与航拍相结合的施工管控方法，包括如下步骤：

步骤一:在BIM三维建模模块中，采用Revit软件在电脑上建立建筑的BIM三维模型；输出建筑的BIM模拟施工效果，也可选用表一中所示的现有技术中多种软件及其合理组合实现。

表一

步骤二：在特征坐标点定义模块中，根据实际监控需要，在BIM三维模型上预先选定需要跟踪记录的特征坐标点。所谓特征坐标点是指根据实际监控需要，在BIM三维模型中可量化为空间坐标点的有代表性的位置，可为建筑的标志性位置或人为指定的易于拍摄的任何位置。

步骤三：在实体工程特征信息采集模块中，无人机到达实体建筑中与步骤二中选定的特征坐标点匹配的相应位置；并利用无人机的摄像、拍照功能、存储等功能采集特征坐标点处相应的实体工程特征信息，并将采集到的实体工程特征信息连同定位坐标点传送回电脑。

对于固定的项目施工建筑，无人机的飞行范围、飞行路线、飞行距离相对固定，除了常规的GPS等卫星定位、在建筑上安装传感器作为基站之外，无人机的飞行位置可与施工现场的参照特征点相结合的施工现场自动定位技术实现定位。

实施例中，无人机通过施工现场自动定位技术进行航拍；所述施工现场自动定位技术是指在BIM三维模型中选取有代表性且易采集、易被拍摄的建筑物、大型构件、现场固定点等作为参照特征点，并采集其坐标位置和参照点特征信息，在无人机的控制系统中输入无人机飞行范围内的参照特征点的坐标位置和参照点特征信息；当无人机飞行过程中拍摄到参照特征点时，自动识别其参照点特征信息，然后根据参照特征点的坐标位置，自动计算出无人机自身的位置，无人机在飞行工作中，以固定的时间间隔(每隔0.2S)拍摄、识别施工现场的参照特征点，不断更新、调整位置信息，自动寻找到特征坐标点进行拍摄，达到自动定位并进行航拍。无人机起飞后，利用施工现场自动定位技术进行拍摄时，无人机结合建筑的特征点能自动识别调整具体位置，解放了无人机操作人员双手，减少了人为操作失误，提高了测量的稳定性和准确度。

无人机也可通过以下方式到达所述特征坐标点：1，按照预先设定的路线飞行至特征坐标点进行航拍；2，人为将无人机送达指定的坐标点位置进行航拍；只要确保无人机能在指定的特征坐标点位置进行航拍即可。

无人机到达特征坐标点后可通过人为控制开始或终止实体工程特征信息的航拍，也可以设置无人机在识别出其位于特征坐标点处时自动开始实体工程特征信息采集、在采集完成后自动结束信息采集。

无人机航拍实体工程特征信息包括且不限于：静态照片、动态影像、扫描数据、声音；不限于时间、质量、进度、安全、施工做法、现场的标识标牌等所拍摄的实体内容，不限于无人机飞行中的时间、空间位置、姿态、飞行路径、记录的声音、拍摄角度、系统反馈等所有信息。

针对无人机拍摄存在盲点的情况：采用施工人员进行二次拍摄特征坐标点信息的方式来进行补充，保证整个建筑特征坐标点信息的完整性。

步骤四：在实体三维模型建立模块中建立实体三维模型。将步骤三中无人机传回监控电脑的同一定位坐标点的实体工程特征信息进行筛选，然后在监控电脑上利用3D建模软件(如徕卡的三维测量软件Captivate，支持现场全方位浏览3D设计模型与航拍背景图)建立实体三维模型；所述实体三维模型可存储、编辑、共享、传播、打印及其他应用等。

步骤五：在对应特征坐标点的实体三维模型与BIM三维模型关联模块中，在监控电脑上，将相同特征坐标点的实体三维模型、BIM三维模型一一对应关联。即先将无人机输出的定位坐标点的特征信息转换为与BIM三维模型中相同坐标系统的特征坐标点的特征信息，以实体工程特征信息拍摄位置的特征坐标点及拍摄时间为关键指标，将相同特征坐标点所拍摄的实体建筑特征信息与BIM三维模型中的同一特征坐标点关联起来。例如拍摄实体工程的位为坐标点为A(100.337.22)、B(200.339.25)、C(300.337.113)，BIM模型中的特征坐标点为M(200.339.25)、N(100.337.22)、O(300.0.500)则，系统通过A、B、C与M、N、O的对比，自动将A点所拍摄的特征信息赋予N，将B点所拍摄的特征信息赋予M。需要说明的是，鉴于现有技术中GPS等定位技术的准确性，以及无人机采集的实体工程特征信息范围较大，无人机输出的定位坐标点与BIM三维模型中的特征坐标点允许存在一定误差，在一定误差范围内的坐标位置可视为同一坐标点，如坐标位置误差在0.5米以内均可视为同一位置，在软件编程时消化掉这些误差，不影响后面的对应关联、查看等工作。

步骤六在实体三维模型与BIM模拟施工效果对比报告输出模块中，在监控电脑上，实体三维模型与BIM模拟施工效果的各个特征坐标点一一对比，自动找出两者的“符合”和“不符合”项次，统计出整个项目的差异情况，反映项目的完成情况，最后输出项目对比报告。

具体是：当在某一特征坐标点，实体三维模型与BIM模拟施工效果在质量、进度、措施、完成情况等特征信息相一致或者相匹配时，自动记录该特征坐标点为“符合”；反之，若实体三维模型与BIM模拟施工效果的特征信息不一致或者不相匹配时，自动记录该特征坐标点为“不符合”；最终通过对实体三维模型与BIM模拟施工效果中所有特征信息和特征点进行一一对比，找出两者的“符合”和“不符合”项次，统计出整个项目的差异情况，反映项目的完成情况，输出项目对比报告，为项目管理下一步的决策提供依据。