王 瑞，李志斌

(北京洛斯達數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120)

1 概述

青藏聯(lián)網(wǎng)工程是世界上海拔最高、穿越凍土層長、施工難度最大的輸電線路工程，對促進青海、西藏經(jīng)濟社會和諧發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。為實現(xiàn)創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)精品工程的目標，國家電網(wǎng)公司對施工過程的標準化、集約化、精益化管理提出了更高要求。為提高管理效率、提升管理水平、強化工程質(zhì)量、保障工程安全、保護生態(tài)環(huán)境，保證工程順利實施，在青藏交直流聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)中，探索利用無人機航攝技術(shù)輔助施工管理，實現(xiàn)工程建設(shè)管理手段的創(chuàng)新。即在傳統(tǒng)的三維信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加時間維度，采用無人機航攝技術(shù)，融合施工建設(shè)期間的地表特征變化，以及環(huán)評水保等多種專題信息，實現(xiàn)施工建設(shè)的四維管控，輔助施工過程管理和決策指揮，提升工程建設(shè)管控水平。

2 無人機數(shù)據(jù)獲取和處理

為了更好的輔助施工管理和保護沿線生態(tài)環(huán)境，交直流聯(lián)網(wǎng)工程中采用無人機航攝方式，對施工現(xiàn)場進行實時航攝，為四維施工管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源，以更直觀、更形象地了解工程施工現(xiàn)場情況及其進度。

3 構(gòu)建四維施工管理系統(tǒng)

展示與分析無人機動態(tài)監(jiān)測獲取的現(xiàn)場資料，更好服務于工程總指揮部，輔助施工管理與環(huán)評水保，需要建立四維施工管理系統(tǒng)。

3.1 建立三維數(shù)字地球

利用工程前期高清衛(wèi)星影像和路徑優(yōu)化成果，建立數(shù)字地球。數(shù)字地球以精細化三維場景為展現(xiàn)方式，對變電站(換流站)、輸電線路、中繼站等對象進行三維模擬，并展現(xiàn)在高分辨率的航空影像和數(shù)字高程模型上，使基建管理人員對建設(shè)場景有極為形象的了解與把握，提升管理信息化水平。

3.2 建立四維施工管理系統(tǒng)

在三維信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加載無人機航攝影像數(shù)據(jù)，增加時間維度，構(gòu)建四維施工管理系統(tǒng)，直觀展現(xiàn)工程建設(shè)不同時間節(jié)點上的進度、質(zhì)量、環(huán)境變遷等信息，為工程總指揮部提供工程建設(shè)現(xiàn)場不同時間工程建設(shè)狀態(tài)的直觀準確的展示。四維施工管理的概念可用圖1直觀表示。

圖1 施工進度四維展現(xiàn)

4 輔助施工管理應用

4.1 輔助施工全過程管理

對施工建設(shè)過程進行全方位管理，將設(shè)計圖紙、物資供應、質(zhì)量安全、投資、施工進度、檔案等內(nèi)容納入到系統(tǒng)中綜合管理。將工程計劃分解到每基桿塔，便于對比和跟蹤。

在施工過程管理中，無人機可發(fā)揮機動性強、數(shù)據(jù)時效性好、影像分辨率高等特點，在組塔、架線階段，將最新影像發(fā)回到四維施工管理系統(tǒng)后，可與對應的塔位相關(guān)聯(lián)，自動識別組塔和架線進度，使得指揮部實時掌控施工進度，一目了然地查看現(xiàn)場實際施工情況。

在強化工程質(zhì)量和保障工程安全方面，凍土基礎(chǔ)施工質(zhì)量尤為重要。無人機的飛行高度低、相機分辨率高，可以清晰的獲取基坑開挖前、澆筑中、回填后的影像數(shù)據(jù)。通過持續(xù)記錄每基桿塔的基坑附近影像，形成在時間維度上的有效對比機制，以可視化數(shù)據(jù)作為分析凍土基礎(chǔ)質(zhì)量的重要評價依據(jù)。

4.2 輔助環(huán)評水保

針對青藏交直流聯(lián)網(wǎng)工程生態(tài)環(huán)境脆弱問題，借助無人機航攝技術(shù)，構(gòu)建四維施工管理系統(tǒng)，系統(tǒng)可以定期監(jiān)測施工單位是否按照要求，采取了規(guī)定措施保護施工現(xiàn)場(圖2、圖3)；可大范圍、長期監(jiān)測施工現(xiàn)場周圍環(huán)境變化，如遇到環(huán)境破壞突發(fā)事件，可根據(jù)影像數(shù)據(jù)迅速采取應急措施；系統(tǒng)記錄的從基坑開挖直至竣工驗收的時序影像也是將來工程驗收和環(huán)評水保后評估的重要依據(jù)。通過無人機航攝定期拍攝施工現(xiàn)場環(huán)境，在四維施工管理系統(tǒng)中，通過時序無人機影像數(shù)據(jù)的對比分析，確定施工單位破壞環(huán)境的范圍和程度，持續(xù)跟蹤施工現(xiàn)場布置、安全圍欄架設(shè)、材料堆放方式、草墊鋪設(shè)等環(huán)保水保措施執(zhí)行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，為工程竣工驗收環(huán)評水保報告編寫提供重要參考資料。施工時對塔基周圍的草地保護，施工道路，水泥材料堆放，開挖生、熟土的堆放，施工安全保護措施，以及施工后的工地植被恢復、道路碾壓等情況，通過無人機航攝數(shù)據(jù)一目了然，并且可以為總指揮部提供詳細準確的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。同時，針對施工單位的現(xiàn)場作業(yè)情況，無人機航攝數(shù)據(jù)也能為業(yè)主項目部考核施工單位提供詳實的依據(jù)。

圖2 塔位施工安全、質(zhì)量、環(huán)保監(jiān)測

圖3 環(huán)評水保信息圖

5 結(jié)語

在利用工程前期的海拉瓦路徑優(yōu)化成果建立三維可視化管理平臺的基礎(chǔ)之上，創(chuàng)新應用無人機采集時間維度影像信息，獲取從局部(單基桿塔)到全局(線路走廊)的建設(shè)信息，構(gòu)建四維施工管理系統(tǒng),建立空間、時間、進度聯(lián)動的管理方式，實現(xiàn)工程建設(shè)過程的四維信息管理，使得各項建設(shè)管理工作更具有時效性，更貼近工程現(xiàn)場實際情況，為提升青藏工程管理能力和建設(shè)水平服務。同時，通過無人機的實時監(jiān)測，加強了工程建設(shè)在環(huán)保方面的監(jiān)控力度，為青藏交直流聯(lián)網(wǎng)工程“綠色環(huán)保”的總體建設(shè)目標提供了保障，也起到了對施工單位在文明安全施工方面的監(jiān)督作用，充分響應了青藏交直流聯(lián)網(wǎng)工程“和諧平安”的總體建設(shè)目標。

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