無人機——或無人駕駛飛行器 (UAV) ——已經在許多建築工地和工程項目中得到了很好的應用。如今,它們被用於進度跟踪、現場巡察、案例研究以及資產評估等。
隨著技術發展、成本下降和法規更新,總體而言,無人機已成為各種類型測量和檢查工作更可行的選擇。
客戶所要求的場址數位分身,意味著採用攝影測量、激光雷達掃描和無人機勘測等技術,以協助進行 3D 場址測繪。
Atkins高級工程地質學家 Craig Parry 指出:“當代無人機的型式——配備攝影測量和激光雷達——已經存在了 10 年或更長時間。
“這並不是什麼新鮮事。但在地面工程中的應用過去是由專業承包商承擔的。專業的地形測量承包商擁有無人機和所有許可證。因此,所屬的內部人員不會使用無人機。”
然而,隨著更便宜及更新技術的引入和內部無人機培訓的可行性,這種情況現在已經開始改變。
Parry 領導Atkins數據地面工程團隊的現場數據採集,該團隊涵蓋建築信息建模 (BIM)、通用數據環境、地理信息系統 (GIS) 和自動化等領域。該團隊擁有約 14 名接受過無人機使用培訓的岩土工程師和工程地質學家。培訓本身已獲得英國航空監管機構民航局的批准。
“自動化和數據採集工具的進步使得它¾配備了該技術的無人機¾對於沒有接受過全面調查級培訓的人來說更容易上手,”Parry說。
Atkins助理工程地質學家 Richard O'Brien 是數據地面工程的學科帶頭人,他補充說:“計算能力也使我們能夠做得更多。如今,為場址創建可視化3D 模型相對簡單得多。”
無人機數據採集完成後,信息將被傳送到雲端進行處理,可與同一位置的其他項目數據整合。此外,Akins 使用的 GIS 軟體也可生成符合 BIM 標準的輸出。
從開始到結束
在採用無人機技術的早期,一些資訊收集通常在開始採集現場數據前就要先準備就緒。現在無人機勘察已是地形調查的一部分,例如基線調查。
Parry 認為,隨著無人機技術發展到現在,已可涵蓋所有階段的所有項目,無人機測量可以從頭到尾提供價值。
“一開始就這樣做有其好處,並且為那些甚至沒去過現場的人提供現場 3D 模型,然後可以虛擬地四處走動,”Parry 指出。
在不同階段,無人機量測技術可用於現場的監控以了解各項目的發展情況。這樣,高級管理層和那些不能定期訪視現場的人,可隨著時間的推移目睹各項進度。
“他們可以滑動屏幕底部的滑塊,查看隨著時間的推移發生了什麼變化,查看體積如何移動、材料在現場移動的位置以及事情的進展情況,”Parry 補充道。
特別是在地面工程中,無人機現在也被用於更專業的目的。
“對我們來說,它可做最大化初始數據的採集並在任何機會利用它。我們在最初的現場巡視和之後更詳細的檢查中,獲得了很多資訊,”Parry 說。
該技術還讓岩土工程師能夠從新的角度看待事物,以更全面地了解他們正在檢查的現場。
使用現況
Akins利用其無人機和數據工作站收集數據的一個關鍵領域是,監測潛在的地質運動和潛在危害,例如隨時間推移的滑坡。
“您已經獲得了控制點,並且您會定期返回進行調查,您可以看到已經發生以及未來可能發生的變化,”Parry 解釋說。
Akins的地面工程團隊還會進行繩索作業以檢查岩石斜坡,但這可能很危險。
“這是我們從事的風險最高的活動之一,”他補充道。“你總是想看看是否有其他方法可以在不費力的情況下獲得這些數據,基於安全考量,繩索作業是最後的手段。”
該團隊可以改為使用攜帶數位相機的無人機進入更困難的位置,製作以前只能通過繩索進入的站點部分模型。
“在某些情況下,這並沒有完全消除對繩索通道的需求,但它使我們能夠更好地計畫在哪裡進行。因此,我們可以將實際處於危險中的風險降到最低,並且更好地計畫獲取這些信息。”
下一步發展
當今無人機上的數位相機可以捕捉小至毫米分辨率和厘米精度的高分辨率圖像,這取決於飛行的高度和技術。
無人機供應商也一直在研究人工智能,以幫助自動化採集數據。儘管正如 Parry 指出的那樣,雖然新技術已經出現,但操作員仍然需要了解整個工作流程以收集到可靠的數據。
無人機技術還受到風速和強降雨的限制,這意味著調查時間及配置需要相當的靈活性。
“它同時在改變我們對靈活度的認知。因為當被要求使用無人機時,我們必須有足夠機動性。在我開始從事無人機工作之前,我想我從沒有研究過這麼多天氣的知識,”Parry 說。
“但這項技術也在發生變化;有些供應商開始提供防水或可以在雨中飛行的無人機。無人機在風控方面也有所進步。目前這是一個可以改進的領域。”
除了技術改進之外,還發現了新的潛在應用。例如,用於地面工程的無人機可以受益於磁力計、熱傳感器和其他地球物理工具的使用。隨著成本下降和技術變得更容易獲得,無人機作業將變得更加普遍。
無人機使用規則
2020 年 12 月 31 日,民航局 (CAA) 將飛行無人機的使用規則更改為以風險來考量,而不是考慮商業或娛樂用。
無人機用戶需要飛行器 ID 和操作員 ID,然後 CAA 批准的要求取決於飛行的“風險”。
新規則的應用取決於無人機的飛行地點、與他人的距離以及設備的大小和重量。實際上,無人機越輕,使用起來就越自由。
不再需要僅僅為了商業操作而申請批准。
“開放”類別—適用於低風險無人機飛行,例如飛行非常輕型的無人機或在農村飛行無人機。駕駛此類無人機的人不需要 CAA 的特別授權。
但對於風險較高的區域,例如在城市地區上空,仍需要民航局的運營授權。英國的商業運營商也需要購買公共責任保險。
擴展視線 (Evlos) 無人機授權—觀察員的授權讓遠程飛行員可以有觀察員的支援,觀察員與無人機保持視線並將前方風險傳達給飛行員。這使得遠程飛行員可以飛行超過 500m。
2020 年,CAA 向 Atkins 授予了 Evlos 許可證,可以在遠程飛行員 1.5 公里的範圍內,從距地面最高 198m 處,協助無人機執行任務。這是為了讓Atkins工作團隊掌握Hinkley Point C的現場施工進度。
2022.05.04 GROUND ENGINEERING