4、城镇规划与管理城市规划需要大量的地理位置信息，利用无人机对指定区域现场进行外业实

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BIM、GIS及无人机在建筑中的应用
一、背景
目前我国投资建设规模的总体趋势不是减小而是扩大，这种趋势为建筑行业的发展带来了机遇。但是，由于建筑行业的复杂性，建筑施工周期长、资源消耗量大、施工现场人材机繁杂、效率相对较低的现状，不利于可持续发展，在规划、协作以及沟通等方面需要进一步完善。无人机数据及“BIM+GIS”越发火热的今天，已经在建筑行业蔓延，逐渐取代复杂人工，做到微小化与自动化，改变了许多传统的工作模式，可以对整个施工过程进行全生命周期的采集、储存、显示、运算、分析和运营管理。这样既有利于整体规划、提高工程施工质量、加快施工进度、节约劳动力和成本支出，又顺应了建筑行业信息化、工业化、智能化的发展形势。
二、应用方向
1、建筑工程勘察
建筑工程不管在勘察设计阶段还是在施工阶段都需要测绘，传统的测绘方式耗时长、劳动量大。利用无人机进行地形测绘，日益成为一项新兴且重要的测绘手段。其具有采集效率高、成本低、机动灵活等优点，能够有效减少测绘工作量并极大地缩短工期。为施工团队提供细致、准确的测绘数据，以及评估工地现场及周边情况。
2.建筑设计
结合工地现场及周边情况，我们在项目中利用晨曦BIM智能翻模工具，应用人工智能技术结合施工顺序及制图规范自动识别图纸内容，一体化完成图纸分割与整理、构件识别、生成REVIT模型等过程，实现标准化、有规律的自动完成，简化操作步骤、提高建模效率。同时与晨曦BIM算量无缝对接，完成土建、钢筋的快速出量，并且将BIM数据载入BIM数据管理平台实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理。
3、设计选址和施工
在施工现场的正射影像图上进行标注，这些标注的形式包括文字、数值、线段、多边形、颜色等，可更直观地识别工地上的不同区域的进度优先级和注意事项。通过航拍对道路、水源、电力线及管道的解译，为施工便道、用水、供电等提供设计参考资料，通过对地形的判释，为拟订施工运输方案提供依据，通过对航摄影像中河沟、洪水位点、水坡点等的立体判释资料，助力施工现场防洪设计。
#BIM##无人机#
3、施工过程管理
建筑施工现场依托无人机及BIM+GIS管理平台、实时监测系统、信息系统。根据现场管理需求，计划监测时间，获取监测图像、处理无人机成果数据，通过信息存储到数据服务器，载入平台然后进行查看、判断、存档记录，为现场管理人员提供管理决策建议，具体可以应用在前期准备工作、安全管理、进度管理、质量管理、文明施工及形象宣传等工作中。
（1）前期准备工作
通过无人机航拍，将数据处理为高分辨率正射影像图或实景三维模型，可以辅助进行测量放线、场地平整、道路规划、人机材合理安排等工作。基于BIM模型成本估算及工料清单(细部成本评估、协助数量、成本估算、提取数量)，工程分析与仿真(如结构分析、能源仿真、绿能分析与评估、机械分析、负载力分析、应力分析、几何分析、活荷载分析、结构系统和参数分析、耗能分析及设计、活载和静载结构分析、照明分析等)。BIM数据及GIS成果载入平台进行实时存档、实时调取。
（2）安全管理
建筑施工管理过程中是非常重要的，由于建筑行业的从业人员复杂，整体文化程度偏低，工人们的安全生产意识有待加强，利用无人机监工可以更有效的监视和规范员工的行为，将高清摄像头搭载于无人机，控制云台可以在施工现场从不同高度、不同角度监督工人们施工是否规范，例如施工人员是否正确佩戴安全装备，人员所处位置判断施工人员安全，机械和建筑材料摆放是否合理有无危险，并作出安全警示。无人机能近距离靠近施工建筑，这样能够使得工程细部安全问题容易被发现，方便工作人员及时排查安全隐患、制定安全措施、保障人员安全。
（3）进度管理
使用无人机按照一定的时间安排，拍摄现场施工情况，记录不同施工阶段的变化，有助于更精确地把握工程进度。将无人机影像生成的实景三维模型加载到数据管理平台中，按照时间轴排列，标注相应工程量数据，可视化呈现施工过程，再结合相应的全景图和视频资料，整个施工项目进度一目了然。
在施工的不同时期，让无人机在工地上方按照特定航线和高度飞行并获取航拍影像，其后使用建模软件生成该区域的实景三维模型，然后通过对比两个时期数据的差异计算出工地范围内土方量的变化。这种直观有效地开展土石方的挖运分析与核算的方法，让土方平衡计算更精确细化，高效率、高准确性对项目后期的成本管控发挥着重要的作用。
除了上面提到的实景三维模型，数字高程模型也开始应用于建筑项目中，可以把施工过程中的DEM 跟设计高程进行对比，开发商可以根据这样的对比图来评估承建商的工程进度，并根据进度差异作出适当的调整决策。
（4）质量管理
应用于建筑高危地点、工作人员不便到达的地方进行质量判定信息提供。例如地基基础工程、打桩、脚手架搭接、主体工程的模板安装、塔吊人员工作状态、装配式施工中的构建连接、混凝土的裂缝及蜂窝等，无人机都可以代替施工人员全方位近距离的观察监测施工质量。

（5）文明施工及形象宣传

通过无人机摄像，检查施工现场是否干净整洁，是否符合文明施工要求。后期对拍摄的图片和视频、BIM数据、在BIM+GIS平台中进行整理用于项目不同时期汇报或者公司的形象宣传使用。
4、城镇规划与管理
城市规划需要大量的地理位置信息，利用无人机对指定区域现场进行外业实时数据采集，并将采集回的数据导入至处理软件，软件处理后输出正射影像图或实景三维模型，基于以上成果将建筑物进行空间信息矢量化，帮助规划师在直观三维可视化下快速、精准的进行量算和设计，作出更科学的规划决策。同时基于正射影像图或实景三维模型提取矢量图，进行修测和建立数据库，可视化开展城镇分布统计、土地利用现状、整体规划及汇报等工作，从而也为1:500、1:1000、1:2000的规划制图提供经济、快速的数据源。
5、城市轨道交通建设
应用BIM+GIS融合技术，城市轨道交通全生命周期大数据智能管理平台将BIM模型与地表三维模型、设备模型、土地利用规划数据、交通线路等数据相结合，共同搭建虚拟三维场景，打造准确直观的轨道交通工程虚拟环境，实现了数据的累积与传递。在辅助设计人员进行工作进度以及成果汇报，确保业主全面掌握工程沿线地上、地下工程环境，减少磋商时间等方面取得了重要成果，对后续轨道交通信息化建设具有重要的参考与指导意义。搭建三维的真实场景，并结合二维地图，实现二三维一体化，支撑各个业务阶段应用，服务于城市轨道交通现代化建设，为管理者提供了对工程质量、进度、安全、成本等多方面精细化管控和决策的工具。
四、BIM+GIS建筑管理平台
对于 BIM 来说，BIM 的整个生命周期从设计、施工到运维都是针对 BIM 单体精细化模型的，但是其不可能脱离周边的宏观的地理环境要素，成为空中楼阁。而GIS一直致力于宏观地理环境的研究，提供多种实用的 GIS 查询与分析功能，同时提供 GIS 的位置服务和空间分析等。为 BIM 提供专用的动态模拟功能，并且在 BIM 的运维阶段，GIS可以为其提供决策支持。BIM 数据是三维 GIS 的一个重要的数据来源，能够让三维GIS从宏观走向微观，同时可以实现精细化管理。另一个方面，与 BIM数据的融合使三维 GIS 从室外走向室内，实现室内外一体化的管理。
平台有多数据融合信息查询、统计分析、管理等特点，建筑管理平台导入相关项目的规划设计文件、施工方案文件、质量记录文件、无人机全生命周期的成果数据以及建成建筑物逆向BIM等汇总进入平台，BIM与GIS融合在平台中，不仅实现了建筑全生命周期工作的辅助，从而也实现了三维可视化电子数据存档、竣工汇报、展示宣传、后期运营维护与管理。

精选建筑作品集 | 斗拱数字化建造
柳行青

本研究采用数字化、参数化算法，分析微观状态下生物形态对建筑构造的影响，将微观生物形态图解，来探讨结构的形式、力学、搭接方式，把建筑放到一个动态系统进行设计，形成可变的参数模型，在输入的设计条件因素发生范围或量的变化时，图解输出的改变来达到一种可持续设计的状态。将数字算法、生物图解、拓扑学引入来探讨建筑与场地的底层逻辑，达到场地与建筑形式，架构高度一致性。

经过此方法论的研究方法，建筑形体可以从选取生物形态，形态特点的的分析与阐述，形态算法研究，程序语言构架算法逻辑，模拟生物原型，生成设计雏形，环境因素干扰，建筑规范化得出建筑的基本构架。

尊重场地历史文脉，研究古建筑木构架类型、构件功能、屋顶曲线的模型来分析古建筑结构与高尔基体生物形态结构的内在逻辑，细部铺作斗拱构造，更新斗拱结构的搭接方式，探讨建筑结构与空间的元素，分割，批判，形式，反造型的，与自然连接，可持续性的建筑思考。展现远离平衡态下的动态的稳定化有序结构。数字模型实现形体的转化，并获得一个形体范围作为建筑的形体雏形，后部分进行环境因素干扰，达到切合实地化的建筑表达。
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