造价咨询工作中无人机+BIM融合技术的应用及前景畅想

江苏筠汇项目管理咨询有限公司 范剑峰 季小荣

[摘要]无人机+BIM融合技术在项目造价咨询的应用，主要实现方式是在目标区域进行适当高度多次垂直拍摄，形成数以千计的航拍图，借助软件进行拼接、修正、拟合，形成全貌航拍图，然后通过BIM软件建模，将全貌航拍图设置校准基点、调整比例和方向，与工程竣工图（施工图）进行比对，从而发现偏差并分析问题成因，对工程竣工成果进行抽查核对。其优点在于利用无人机的飞行特质，拓宽和延展了人力测量的视野范围，摆脱了局部区域无法现场取证的束缚，结合BIM的可视化、定量化的特点，实现对工程项目施工、进度、造价的全方位精准管控。

关键词：无人机+BIM；融合技术；全貌图；航拍分区图；

一、案例背景

某景观绿化工程中标合同价款为2891万元，采用固定单价合同形式，工程开竣工日期为2014年12月25日至2016年4月15日。主要施工内容为景观绿化、桥梁、道路、排水以及安装工程，质量验收记录为合格。

二、应用思路与方法

景观绿化工程具有场地形状不规则、施工内容复杂和占地面积大等特点。审计人员在实际勘查中，受视野范围和测量工具的限制，无法直接确认竣工项目是否按设计图纸施工，有无未施工内容；隐蔽区域的实际施工、表面工程做法是否与竣工图相符。

水利工程包括农田建设、退垦换湖、河道整治疏浚、驳岸挡墙等，审计时同样面临施工区域面积、长度等难以核实确定的问题。且水利工程全部在室外，受场地限制，审计时部分施工区域已无法从陆路到达，更无法对施工范围全貌进行全方位观测，目前阶段仅能通过现场抽测和电子图纸核实的方式进行。

如何破解上述审计工作中遇到的难题，一直困扰着我们。通过不断的摸索、磨合，我们提出了无人机+BIM融合技术在造价咨询工作中的全新应用模式。

1．无人机技术

景观绿化工程、水利工程的审计中，传统地面测量方法将耗费大量的工时，测量结果误差大、不准确，且覆盖面有限。借助无人机搭载航拍设备，可以在审计取证、审计测量等关键环节发挥重要作用，尤其是无人机独具的不载人飞行特质，拓宽和延展了审计取证和测量的视野和范围，解决了一些项目面临的人力无法抵达的困境，摆脱了无法现场取证和测量的束缚，作为传统地面踏勘的有效补充，审查竣工图纸与工地现场的一致性，从不同以往全新的视觉角度对被审计项目进行多角度、全方位的现场勘查，从而为全面了解施工情况、准确计算工程量提供了技术保障和数据支撑。

2．BIM技术

工程结算审计主要是量价审计，价格的审计主要由招投标文件、合同条款及政策性文件所决定，合同内工程项目执行中标单价即可。而工程量的审计是景观绿化工程结算审计的主要工作内容，基于二维图纸的算量工作相当繁琐，造价人员需要根据竣工图纸逐个进行计算，效率低、费时多、数据修改不便、工程量核对时间长。从理论上来说，工程图纸所表示的工程量应是一个确定的数据，它是唯一的。但每一个造价工程师因其专业水平高低不一，对于图纸的理解可能会得到不同的数值，很容易出现重复计算或漏算工程量，导致造价与工程实际不符的情况。

在运用无人机技术完成竣工图纸与现场一致性审核工作后，为确保工程量的准确性，运用BIM技术，基于设计图纸建立BIM实体模型，输出实体工程量（景观工程中主要内容为广场铺装面积、景观绿化面积、水域面积），用于审核施工单位送审工程量。

三、具体应用情况

1.竣工图纸和实际完成情况比对及审核

（1）无人机全貌图

通过无人机设备对于结算审计区域进行航拍，云台摄像头朝向正下方且飞行于区域的中间位置。根据项目特征设定合适的飞行高度，以确保拍摄质量，能看清实际施工情况。采集多张航拍图后，借助软件进行拼接为一整张全貌图。同时对全貌图进行尺寸矫正，以保障测量数据的准确性。本工程水域面积较大，其面积对本工程审计结果不产生影响，为缩短飞行时间，节约储存量，仅对构成实际工程量的区域进行航拍，详见图1。

图1  无人机航拍全貌图

（2）竣工图纸局部抽样审核

审查竣工图纸和施工完成情况的一致性，很有必要。考虑到景观绿化工程中场地形状不规则，施工单位测量放线可能存在的随意性，将会导致实际完成情况与竣工图纸可能会出现较大的偏差。审计人员在现场勘查的过程中，受视野范围和场地地形的限制，无法准确判断其一致性。通过对于无人机航拍全貌图运用、BIM软件进行局部测量抽查，用于初步确认竣工图纸绘制情况的准确性，如偏差严重要求修改并重新提交竣工图。对于审计范围内竣工图纸抽样审核情况，详见表1。结合无人机的航拍参数偏差，经过综合考量后，本工程竣工图纸和施工实际完成基本符合，无重大偏差。

表1  竣工图纸抽样审查情况

（3）竣工图纸整体审核

在完成竣工图纸局部抽样审核工作后，基本确认现场完成情况和竣工图纸无重大偏差，再将无人机全貌图和竣工图纸整体情况进一步审核确认。

在BIM软件中同时导入竣工图纸和无人机全貌图，锁定竣工图纸，设置校准基点，调整全貌图比例和方向。通过两者重叠进行对比，可以很直观地发现偏差情况，查找竣工图纸问题。

以亲水平台六为例，文中分别展示了竣工图纸情况（图2），航拍图情况（图3），两者对比偏差情况（图4），从图中可以发现竣工图纸和实际完成情况基本一致，可将竣工图纸进行工程计量。这种方式相较于传统的对比查看方式，更为直观，降低了审计人员人为判断的风险。

图2  竣工图纸情况

图3  航拍图情况

图4  对比偏差情况

在本工程无人机航拍图和竣工图纸的对比过程中，就发现个别区域竣工图纸和实际情况偏差情况较为严重，详见图5。从图中箭头处可见，园路实际施工位置与竣工完全偏离，实际施工时扩大了水域面积，在占地面积不变的前提下，减少了园林绿化面积。据此我们根据无人机航拍的总体面积对送审园林绿化面积进行同比扣减。

图5  偏差情况较为严重区域情况

2.工程量审核

（1）BIM模型建立

对于现场实际完成情况和竣工图纸中一致的区域，基于竣工图纸采用BIM技术进行模型建立。本工程中BIM模型主要内容为地面铺装实体模型（图6），模型的类型名称按照预算书中清单特征各项信息进行命名，确保输出结果的数据标准性和数据格式的统一性，才可直接用于工程量的审核工作。

图6 亲水平台BIM三维模型

景观绿化工程中形状多为不规则，利用AutodeskCAD中List命令进行面积工程量计算，受图层的限制比较明显，而且过程中需要边计算边统计，可能会出现漏算或重复计算。基于BIM软件进行模型建立，不仅能解决上述问题，同时如果竣工图纸发生变动，直接修改模型即可，实现快速精确工程计量。

（2）BIM工程量提取

BIM模型绘制完成后，通过软件中工程量明细表导出地面铺装实体工程量。工程量明细表中族与类型的命名必须和预算书中清单特征的信息一致，才能用于送审工程量的审核。

（3）部分铺装工程量审核情况

表2 基于BIM工程量审核情况

3.全景图在结算审计中的应用

（1）全景图价值表现

三维全景图像源自对真实场景的摄影捕捉，所显示场景即为真实场景，与手机拍摄的照片相比更具真实感；不需要重复拍摄，更为经济。同时全景图是视角超过人的正常视角的图像，能给人以三维立体感觉的实景360度全方位图像，置身项目现场的观感体验。

（2）全景图应用方式

在工程结算审计的过程中，通过全景图应用可方便了项目各方参与者的分析与沟通，让现场完成情况更加直观地呈现在了管理人员的面前，减少了扯皮的情况，同步降低了沟通成本。同时可在全景图中进行链接标注，链接内容可包含设计图纸资料、现场局部照片、审计工作争议点等内容。

全景图是电子化、信息化和轻量化的表现形式，各参方可通过扫描二维码（图7）登录网页端或各类聊天软件中进行直接查看。

图7  全景图二维码

四、无人机技术在过程跟踪审计中的应用

达到一定规模的工程，设计图纸中一般会划分施工段，施工单位根据施工合理性需要，对施工现场进行分区，方便管理和施工。BIM咨询单位通过对施工现场无人机拍摄的实景照片进行精细化处理，按照确定的施工分区进行区域分割，生成对应时间节点的航拍分区图。

航拍分区图不仅可以反映项目各施工分区的实际完成情况，还相当于将实际施工进度计划各施工区域位置准确化、实际进度可视化。还可以为各个施工区域未来的材料、劳动力调度给项目管理部门提供决策依据。

不仅实现了项目过程中精细化管理，还能对于全过程信息化影像资料进行数据库建设，这些数据在工程结算审计工作中也能发挥重要价值。

1、无人机航拍

在项目开工后，根据项目特征，设定无人机固定的起飞点位和适当飞行高度，作为以后每次飞行的固定参数。平均每2周拍摄一次，确保项目全过程航拍图片为统一视角和分析对象。

图8  无人机航拍图示例

2、航拍分区图绘制

通过BIM建模软件基于施工场地分区图进行三维建模，通过建模软件导出彩色的施工区域划分图（图9）。图中标注有结构边缘界限、施工区域界限和各施工区段的名称及相关信息。通过图像处理软件将航拍图、施工场地划分图、各施工区域的相关信息、计划完成情况和实际完成情况等，组合为对应时间节点的航拍分区图（图10）。

图9  施工区域划分图

图10  航拍分区图

以上述内容为基础，BIM咨询单位在过程跟踪过程中开展进度管理和进度款计量支付管理的工作。

五、结语与畅想

某景观绿化工程在结算审计工作方面的成功实施，验证了无人机和BIM技术相结合在结算审计工作中的可行性和有效性。当然，目前无人机技术主要适用于室外场景的地形表面，对于建筑物内部的完成情况暂时无法涉及。实际证明，在跟踪审计现场，无人机也在发挥着重要作用。

通过前期的摸索试用，我们建议在景观绿化类（如公园庭院、山体复绿等）、市政交通水利类（如驳岸挡墙、农田复垦、河道疏浚等）、美丽乡村改造类（如民宅外立面改造、沿街店面改造等）室外项目中推广无人机+BIM融合技术的应用。一方面建设单位可利用该技术进一步加强对施工现场的管控，另一方面也有利于约束施工方按图施工，并确保竣工图如实反映施工现场情况。

相信未来随着无人机和BIM技术的发展和审计部门的探索实践，会有越来越多的审计机关使用无人机和BIM技术辅助开展政府投资项目审计工作，在政府投资审计领域的应用前景将会越来越广阔。