文 / 李進(jìn)
隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國城市發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入城市更新的重要時(shí)期，由大規(guī)模增量建設(shè)轉(zhuǎn)為存量提質(zhì)改造和增量結(jié)構(gòu)調(diào)整并重，建筑物存量更新時(shí)代已來臨。去年12月召開的全國住房城鄉(xiāng)建設(shè)工作會(huì)議也明確指出，強(qiáng)化工程質(zhì)量和既有房屋安全監(jiān)管，啟動(dòng)住宅質(zhì)量多發(fā)問題整治行動(dòng)，抓好房屋體檢、養(yǎng)老金、保險(xiǎn)制度試點(diǎn)。
就房屋體檢而言，我國幅員遼闊，房屋數(shù)量眾多，需要科學(xué)有效的檢測(cè)手段和快速精準(zhǔn)的評(píng)估方法作為支撐。這就需要推廣數(shù)字化、智能化房屋體檢技術(shù)，形成多維診斷方法，構(gòu)建點(diǎn)面結(jié)合的房屋體檢方法體系，包括區(qū)域、片區(qū)、單體，還要強(qiáng)化圖像識(shí)別、激光掃描、紅外熱成像、遙感檢測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)、知識(shí)圖譜等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋安全風(fēng)險(xiǎn)的快速監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
區(qū)域房屋形變風(fēng)險(xiǎn)分析
區(qū)域房屋形變風(fēng)險(xiǎn)分析是通過衛(wèi)星信號(hào)、信息反饋得到形變信息，根據(jù)形變情況對(duì)房屋風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)監(jiān)控。無論是地基形變還是房屋拆改導(dǎo)致承載能力降低引起結(jié)構(gòu)體系變形，都會(huì)對(duì)房屋安全狀態(tài)造成嚴(yán)重影響。星載inSAR技術(shù)用于城市監(jiān)測(cè)和地球物理監(jiān)測(cè)，地基InSAR技術(shù)用于橋梁監(jiān)測(cè)、建筑監(jiān)測(cè)等等。inSAR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是總體成本較高。不過將成本均攤到單棟房屋的話，每棟房屋每年不到一元錢，費(fèi)用并不高。
無人機(jī)攝影測(cè)量
無人機(jī)攝影測(cè)量就是無人機(jī)搭載攝影系統(tǒng)，通過多角度、多方向、多視角的拍攝，獲取海量影像數(shù)據(jù)，最后疊加生成三維模型，再根據(jù)外輪廓描繪平面圖，精度可以達(dá)到厘米量級(jí)。它的特點(diǎn)是利用空天地一體化測(cè)量方式，加上二三維聯(lián)動(dòng)的繪圖方式，測(cè)繪快速、準(zhǔn)確、全面。
不規(guī)則建筑平面圖的繪制需要考慮測(cè)量角度、方向、距離等復(fù)雜因素，工作量大。這種情況下，可以采用無人機(jī)搭載三維激光掃描儀，對(duì)室外室內(nèi)進(jìn)行激光掃描，拼成三維模型，并對(duì)橫切面進(jìn)行加工形成平面圖。它的特點(diǎn)是精度高，可以達(dá)到毫米量級(jí)，效率高，而且是非接觸的。這種方式規(guī)避了傳統(tǒng)測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)大、效率低、誤差大的缺點(diǎn)。
無人機(jī)攝影測(cè)量還可以應(yīng)用于復(fù)雜建筑立面的精細(xì)化測(cè)繪，有些場合現(xiàn)場無作業(yè)條件采集外業(yè)數(shù)據(jù)，普通照片由于是中心投影有畸變，而數(shù)字矢量立面圖是正射投影無變形。特點(diǎn)是清晰直觀、效率高、非接觸。
機(jī)器狗搭載三維激光掃描儀，測(cè)繪建筑的隱蔽結(jié)構(gòu)部位，特點(diǎn)是破損范圍小，精確度高。
建筑結(jié)構(gòu)病害識(shí)別
建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)中，基于機(jī)器視覺（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)病害及面積識(shí)別。
基于機(jī)器視覺的建筑表面病害識(shí)別是通過對(duì)視覺識(shí)別軟件進(jìn)行訓(xùn)練，達(dá)到準(zhǔn)確、快捷識(shí)別建筑表面病害的目的，主要包括對(duì)混凝土缺陷、形態(tài)差異、外墻面霉變、開裂等方面。
基于機(jī)器視覺裂縫檢測(cè)技術(shù)是用專門的高清攝像機(jī)進(jìn)行拍照，對(duì)照片裂縫識(shí)別。它的特點(diǎn)也是非接觸檢測(cè)，適用范圍廣，精度高。
多源融合的外墻面空鼓檢測(cè)：低層建筑可以通過手持式紅外熱像儀進(jìn)行檢測(cè)，中高層則由無人機(jī)搭載紅外鏡頭，實(shí)現(xiàn)快速批量大面積掃描。整個(gè)外墻可以用三維激光掃描，對(duì)外墻建立模型，用于估算缺陷面積。
在建筑結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)中，無人機(jī)仍然能發(fā)揮較大的作用。如，用無人機(jī)巡查高墜隱患，包括空調(diào)支架銹蝕、窗外盆栽等，視覺識(shí)別軟件可以自動(dòng)識(shí)別外立面風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；通過無人機(jī)航拍識(shí)別外墻面損傷，無人機(jī)錄視頻，視覺識(shí)別軟件對(duì)視頻進(jìn)行損傷分析，結(jié)果清晰直觀。
房屋安全風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)
房屋安全風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)首先是要建立數(shù)據(jù)庫，選取特征參數(shù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理分析，建立房屋安全鑒定模型，劃分訓(xùn)練集及測(cè)試集，使用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型，調(diào)整機(jī)器學(xué)習(xí)模型參數(shù)，優(yōu)化模型，利用測(cè)試集數(shù)據(jù)對(duì)鑒定結(jié)論進(jìn)行預(yù)測(cè)，最后進(jìn)行結(jié)論驗(yàn)證。
將基于決策樹的房屋安全評(píng)價(jià)模型應(yīng)用于10棟磚混結(jié)構(gòu)房屋，得到的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果一致的房屋數(shù)量有9棟。將基于隨機(jī)森林的房屋安全評(píng)價(jià)模型應(yīng)用于10棟混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋時(shí)，與實(shí)際結(jié)果一致的房屋數(shù)量也為9棟，分類準(zhǔn)確率均達(dá)到90%。
總之，在智能裝備、無損檢測(cè)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備、機(jī)器人、小型測(cè)繪設(shè)備、智能算法機(jī)器人、大數(shù)據(jù)分析等加持下，房屋鑒定檢測(cè)應(yīng)用場景將得到進(jìn)一步拓展，鑒定檢測(cè)單位在實(shí)現(xiàn)降本增效的同時(shí)，可以更好地做好安全運(yùn)維服務(wù)。
本文節(jié)選自南京市房屋安全服務(wù)中心主任、教授級(jí)高工李進(jìn)在城市更新背景下既有房屋安全管理及技術(shù)——第二屆房屋安全鑒定創(chuàng)新發(fā)展論壇上的演講