CN111432197A - 施工监测方法及系统 - Google Patents

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黄平
张云超
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Abstract

本发明提供了一种施工监测方法及系统，本发明结合BIM与无人机的可量化的施工进度与质量监控方法，通过无人机倾斜摄影技术采集施工现场实际空间尺寸数据，并与BIM设计模型结合，利用三维模型数据分割与偏差分析方法，来实现可量化的施工进度与施工质量信息化监控。

Description

施工监测方法及系统
技术领域
本发明涉及一种施工监测方法及系统。
背景技术
建筑施工的进度与施工质量把控一直是工程实施过程中非常重要的一环，关系着整体工程能否保质保量按时推进。施工质量把控更是工程管理中的重中之重，关系着整个施工过程、后期运营使用的安全。因此，目前几乎所有工程项目都投入了相当多的人力来实施施工现场进度与质量的把控管理工作。而同时从另一面来看，随着社会经济的发展，人工成本大幅提高，在建筑业从传统劳动密集型向信息化、自动化转型的趋势下，过高的人工成本势必影响工程项目的良好发展。
为了解决这些问题以及建筑业的转型发展，多年前行业内提出了BIM的概念，并逐步发展至今，很多的大型项目都进行了BIM的应用。然而，就目前而言，BIM更多的价值是发挥于建筑方案规划、设计成型、设计深化等阶段，借助BIM技术，提前发现并规避了很多图纸问题，节约时间，减少可预见的返工。但是在施工阶段由于缺乏成熟的施工数据采集手段，导致施工现场真实的施工完成量、施工质量数据无法与设计的BIM模型数据进行比较，从而使得施工进度与施工质量监控仍旧没有办法通过BIM信息化的方法来解决。
近年来，随着无人机、相机等数据采集技术的快速发展，有人提出并使用了基于无人机、相机拍摄照片来记录施工数据，并进行高效施工质量、进度监控的方法，然而这些方法最终都还是基于成熟技术管理人员根据经验的人工判读来得出定性的分析结果。虽然相比传统的现场核查，这些基于摄像的方法提高了作业效率，但由于照片的二维数据属性使得这种方法依旧没有从根本上做到基于实际空间尺寸数据而非人工经验的可量化的施工进度与施工质量监控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种施工监测方法及系统。
为解决上述问题，本发明提供一种施工监测方法，包括：
基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型；
利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据；
基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型；
利用GNSS测量设备测设控制点，统一所述整体BIM模型与三维实景模型到同一坐标系；
在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分；
基于所述模型非重叠部分，检验并计算工程项目的施工完成量。
进一步的，在上述方法中，在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分之后，还包括：
在三维偏差分析软件中对所述模型重叠部分进行三维偏差分析计算，以检验所述工程项目的施工质量偏差。
进一步的，在上述方法中，基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型，包括：
获取工程项目的二维设计图纸，利用BIM建模软件对所述二维设计图纸建立所述工程项目的整体BIM模型。
进一步的，在上述方法中，利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据，包括：
利用无人机并借助航线规划软件，采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据。
进一步的，在上述方法中，基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型，包括：
基于所述序列影像数据并利用实景建模软件，生成所述施工现场的三维实景模型。
根据本发明的另一面，提供一种施工监测系统，包括：
第一模块，用于基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型；
第二模块，用于利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据；
第三模块，用于基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型；
第四模块，用于利用GNSS测量设备测设控制点，统一所述整体BIM模型与三维实景模型到同一坐标系；
第五模块，用于在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分；
第六模块，用于基于所述模型非重叠部分，检验并计算工程项目的施工完成量。
进一步的，上述系统中，还包括第七模块，用于在三维偏差分析软件中对所述模型重叠部分进行三维偏差分析计算，以检验所述工程项目的施工质量偏差。
进一步的，上述系统中，所述第一模块，用于获取工程项目的二维设计图纸，利用BIM建模软件对所述二维设计图纸建立所述工程项目的整体BIM模型。
进一步的，上述系统中，所述第二模块，用于利用无人机并借助航线规划软件，采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据。
进一步的，上述系统中，所述第三模块，用于基于所述序列影像数据并利用实景建模软件，生成所述施工现场的三维实景模型。
与现有技术相比，本发明提出一种结合BIM与无人机的可量化的施工进度与质量监控方法，通过无人机倾斜摄影技术采集施工现场实际空间尺寸数据，并与BIM设计模型结合，利用三维模型数据分割与偏差分析方法，来实现可量化的施工进度与施工质量信息化监控。
本发明利用无人机倾斜摄影技术获取施工现场实际空间三维模型数据，并将现场模型与BIM设计模型结合，通过模型分割与偏差分析能够精确地计算施工完成量与施工质量偏差，从而保证了技术管理人员能够实现对现场施工进度与质量最准确的把控；同时，也改善了施工现场技术管理人员的工作环境，更多的工作可以在电脑上来完成，辅助工程项目的信息化管理。
附图说明
图1是本发明一实施例的施工监测方法的流程图；
图2是本发明一实施例的控制点测设布置图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种施工监测方法，包括：
步骤S1，基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型；
步骤S2，利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据；
步骤S3，基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型；
步骤S4，利用GNSS测量设备测设控制点，统一所述整体BIM模型与三维实景模型到同一坐标系；
在此，如图2所示，可以利用徕卡GNSS测量设备在计算区域均匀测设5个工程独立坐标系下的地面控制点，并导入所述三维实景模型进行坐标系纠正；
步骤S5，在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分；
步骤S6，基于所述模型非重叠部分，检验并计算工程项目的施工完成量。
在此，可以在NavisWorks软件中导入所述整体BIM模型与三维实景模型，并对两个模型非重叠区域进行标记分割，并记录施工完成量即施工进度。
本发明提出一种结合BIM与无人机的可量化的施工进度与质量监控方法，通过无人机倾斜摄影技术采集施工现场实际空间尺寸数据，并与BIM设计模型结合，利用三维模型数据分割，来实现可量化的施工进度监控。
本发明的施工监测方法一实施例中，步骤S5，在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分之后，还包括：
步骤S7，在三维偏差分析软件中对所述模型重叠部分进行三维偏差分析计算，以检验所述工程项目的施工质量偏差。
在此，可以将所述模型重叠部分导入Geomagic studio软件中，进行模型三维偏差计算，检测实施施工质量；
后续可根据步骤6和步骤7得到的施工完成量与施工质量偏差的结果进行整合并进行施工管理流程反馈。
本实施例提出一种结合BIM与无人机的可量化的施工进度与质量监控方法，通过无人机倾斜摄影技术采集施工现场实际空间尺寸数据，并与BIM设计模型结合，利用三维模型数据分割与偏差分析方法，来实现可量化的施工进度与施工质量信息化监控。
本发明的施工监测方法一实施例中，步骤S1，基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型，包括：
获取工程项目的二维设计图纸，利用Revit软件对所述二维设计图纸建立所述工程项目的整体BIM模型。
本发明的施工监测方法一实施例中，步骤S2，利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据，包括：
利用无人机并借助Altizure航线规划软件，采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据。
在此，可以依据计算需求，利用大疆悟2型号无人机，借助Altizure航线规划软件对计算区域进行序列影像采集。
本发明的施工监测方法一实施例中，步骤S3，基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型，包括：
基于所述序列影像数据并利用ContextCapture软件，生成所述施工现场的三维实景模型。
在此，可以利用ContextCapture软件对步骤2获取的序列影像数据进行计算，获取初步实景三维模型。
根据本发明的另一面，提供一种一种施工监测系统，包括：
第一模块，用于基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型；
第二模块，用于利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据；
第三模块，用于基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型；
第四模块，用于利用GNSS测量设备测设控制点，统一所述整体BIM模型与三维实景模型到同一坐标系；
第五模块，用于在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分；
第六模块，用于基于所述模型非重叠部分，检验并计算工程项目的施工完成量。
进一步的，上述系统中，还包括第七模块，用于在三维偏差分析软件中对所述模型重叠部分进行三维偏差分析计算，以检验所述工程项目的施工质量偏差。
进一步的，上述系统中，所述第一模块，用于获取工程项目的二维设计图纸，利用Revit软件对所述二维设计图纸建立所述工程项目的整体BIM模型。
进一步的，上述系统中，所述第二模块，用于利用无人机并借助Altizure航线规划软件，采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据。
进一步的，上述系统中，所述第三模块，用于基于所述序列影像数据并利用ContextCapture软件，生成所述施工现场的三维实景模型。
本发明各系统实施例的详细内容，具体可参见各方法实施例的对应部分，在此，不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种施工监测方法，其特征在于，包括：
基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型；
利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据；
基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型；
利用GNSS测量设备测设控制点，统一所述整体BIM模型与三维实景模型到同一坐标系；
在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分；
基于所述模型非重叠部分，检验并计算工程项目的施工完成量。
2.如权利要求1所述的施工监测方法，其特征在于，在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分之后，还包括：
在三维偏差分析软件中对所述模型重叠部分进行三维偏差分析计算，以检验所述工程项目的施工质量偏差。
3.如权利要求1所述的施工监测方法，其特征在于，基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型，包括：
获取工程项目的二维设计图纸，利用BIM建模软件对所述二维设计图纸建立所述工程项目的整体BIM模型。
4.如权利要求1所述的施工监测方法，其特征在于，利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据，包括：
利用无人机并借助航线规划软件，采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据。
5.如权利要求1所述的施工监测方法，其特征在于，基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型，包括：
基于所述序列影像数据并利用实景建模软件，生成所述施工现场的三维实景模型。
6.一种施工监测系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于基于工程设计图纸建立工程项目的整体BIM模型；
第二模块，用于利用无人机采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据；
第三模块，用于基于所述序列影像数据并利用倾斜摄影数据处理技术，生成所述施工现场的三维实景模型；
第四模块，用于利用GNSS测量设备测设控制点，统一所述整体BIM模型与三维实景模型到同一坐标系；
第五模块，用于在BIM模型处理软件中将所述整体BIM模型和三维实景模型叠加，得到模型重叠部分和模型非重叠部分；
第六模块，用于基于所述模型非重叠部分，检验并计算工程项目的施工完成量。
7.如权利要求6所述的施工监测系统，其特征在于，还包括第七模块，用于在三维偏差分析软件中对所述模型重叠部分进行三维偏差分析计算，以检验所述工程项目的施工质量偏差。
8.如权利要求6所述的施工监测系统，其特征在于，所述第一模块，用于获取工程项目的二维设计图纸，利用BIM建模软件对所述二维设计图纸建立所述工程项目的整体BIM模型。
9.如权利要求6所述的施工监测系统，其特征在于，所述第二模块，用于利用无人机并借助航线规划软件，采集所述工程项目的施工现场的序列影像数据。
10.如权利要求6所述的施工监测系统，其特征在于，所述第三模块，用于基于所述序列影像数据并利用实景建模软件，生成所述施工现场的三维实景模型。
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