来源:期刊VIP网所属分类:建筑工程发布时间:2018-01-04浏览:次
下面是两篇建筑工程师投稿的职称论文,第一篇论文介绍了建筑安全标准化管理模式,对构建安全标准化管理体系进行了简单探讨,提高建筑企业安全标准化。第二篇论文介绍了三维激光扫描技术在古建筑测绘的应用,论文详细论述了三维激光扫描技术的特点和优势,利用三维点云数据制作的立面图可以直观的体现古建筑的结构形态。
《建筑安全标准化管理模式》
摘要:安全标准化管理模式是确保建筑项目顺利进行,减少安全事故发生的关键,本文将分析建筑安全标准化管理的内涵、特点以及影响安全标准化管理的相关因素,针对如何构建建筑安全标准化管理体系进行简单的探讨,为提高建筑企业安全标准化管理水平提高参考。
关键词:建筑安全;标准化;现场管理
引言
随着建筑行业规模的不断扩大,产业结构调整进一步深化,建筑市场竞争也日益激烈。部分建筑企业为追求更高的经济效益,将精力放在进度管理、节约成本等方面,忽视了安全管理,导致建筑安全事故频发,人员伤亡及财产损失巨大,建筑安全生产形势严峻,因此,必须采取建筑安全标准化管理模式,在确保安全生产的前提下进行施工。
1建筑安全标准化管理的相关理论
1.1建筑安全标准化管理的内涵
安全标准化管理是指企业在管理中认真负责、严格贯彻相关部门的安全生产法律法规,按照安全规程、安全标准开展各项管理活动。安全标准化管理主要是借鉴发达国家的HSE管理体系,同时融入了国内职业健康安全管理的相关理念,形成共同参与、权责分明的建筑安全管理模式,实现规范化、系统化、标准化的管理目标。安全管理是建筑项目管理的重要组成部分,包括人员、场地、材料、组织、施工、监理、设计等各个方面,涉及企业的各个部门,管理难度较大。近年来,安全管理逐渐受到人们的广泛关注,建立科学的建筑安全标准化管理模式,适应项目安全的新要求和新变化,已经成为必然的发展趋势。
1.2建筑安全标准化管理的特点
建筑安全标准化管理主要具有以下几个特点:第一,复杂性。建筑施工过程复杂,环节众多,需要各个部门相互合作,共同完成建筑项目。例如,安装脚手架、起重、运输、混凝土浇筑等,都需要按照标准化流程进行操作,认真分析,全面检查,确保施工各个环节安全进行。
第二,变化性。建筑施工环境和条件不是一成不变的,随着施工条件的变化,也会带来新的安全隐患及管理问题,同时,由于建筑项目周期较长,部分项目劳动条件较差,季节变化、恶劣天气等无法避免,必须采取恰当的安全保护措施。
第三,全面性。安全管理包括人的管理、物的管理以及管理行为本身,人的管理包括施工作业是否严格按照相关的操作规范、流程、工艺进行;物的管理包括材料、设备、办公设施以及防护网的管理等,是否符合安全标准;管理行为主要是指各级项目管理人员、负责人,应按照管理制度进行标准化管理工作。
第四,长期性。安全标准化管理的过程是长期的,应确保在整个项目过程正常运行,加强安全标准化理念的宣传和教育,以预防为主,将安全隐患消除在萌芽中,尤其是在人员变动频繁时,一定要加强警惕,做好安全管理工作。
1.3建筑安全标准化管理的内容
建筑安全标准化管理包括企业建筑项目标准化管理文件的制定,构建项目管理标准化体系,确定实施细则,并监督落实情况;随着新问题的出现,不断完善安全标准化管理体系,总结经验和不足,及时修正和调整;定期检查工作,确定新的管理要求是否得到落实和执行;发生安全事故应对事故原因进行调查,对负责人进行严肃处理。标准化管理应分为安全职责划分标准化、安全风险控制标准化、施工安全标准化、安全评价标准化、安全检查标准化、应急管理标准化等几个方面,全面提升建筑项目的安全管理水平。
2建筑安全标准化管理问题分析
目前,从整体上看,我国建筑安全标准化体系建设还不够完善,虽然颁布了《安全生产法》、《建筑施工安全检查标准》、《施工企业安全评价标准等》等,但无法满足建筑施工安全生产的客观要求,同时,企业在建筑安全生产标准规范建设方面也比较欠缺,部分企业甚至没有制定安全技术标准,不利于安全标准化管理的顺利开展。其次,部分企业还存在组织机构不健全、缺乏相应的奖惩制度和问责机制等问题。安全标准化管理工作,需要健全的组织机构作为支撑,权责分明,发挥对各项安全工作的监督和指导作用。对故意减少安全生产投入、违规作业等问题,应加大惩处力度,纠正其侥幸心理,要求各级管理人员和全体施工人员重视安全标准化工作,落实问责及奖惩制度。此外,安全意识薄弱,自我保护意识不强也是影响安全标准化管理的重要因素,针对这种情况,应加强安全意识教育,强化安全意识,将安全放在首位。
3建筑安全标准化管理体系构建
3.1组织机构标准化
完善管理组织,将项目经理作为建筑安全标准化管理第一责任人,全面负责安全标准化工作,设立安全监察部门,直接由项目经理负责,成员由企业指派或项目部自行任命;所有安全标准化管理负责人均应取得安全生产考核合格证书,持证上岗,并定期接受继续教育和相关培训;根据《建筑施工企业安全生产管理机构设置及专职安全生产管理人员配备办法》的相关要求,进行部门设置及人力资源调配。落实安全责任制,项目经理应结合项目具体情况,建立安全标准化管理体系并组织落实工作,将标准化目标分解,落实到个人,明确安全职责,消除事故隐患;坚持“安全第一”的原则,抓好安全生产、文明施工工作;认真做好安全技术交底工作,主持安全防护、检查、验收等工作;设置专职安全员,协助项目经理做好安全管理工作。
3.2现场管理标准化
制定现场标准化管理制度,参考《建设工程安全生产管理条例》、《关于开展建筑施工安全质量标准化工作的指导意见》等相关规定,结合企业的实际情况和项目特点,制定现场管理的具体细则。做好现场标识,包括安全知识、文明施工制度等宣传板,划分不同功能区域,设立安全警示标牌,尤其是具有触电危险场所,标志牌应使用绝缘材料。临时设施管理应符合环保和消防等相关要求,例如临时宿舍,应确保生活设施完善,安静整洁;配备急救药品及急救器材,对于大型建筑项目,施工条件允许的情况下可以设置医疗站。物料管理应根据不同材料的存放特点,分区域堆放;做好安全保护措施,例如易燃易爆物品等,应妥善保管。
3.3安全信息标准化
在建筑安全标准化管理中,安全信息管理是基础,通过收集、整理最近安全信息,借鉴国内外先进的安全施工技术和管理办法,提高项目的安全标准化管理水平。实现安全信息管理的标准化,首先应制定原始记录标准,包括项目计划、设计、设备、隐患整改、工艺、作业控制、操作、监督、事故处理、安全教育等;此外,还应该采取科学的信息分析方法等。建立安全资料岗位责任制,确保现场各项信息资料的真实性、完整性、系统性以及有效性,直至竣工验收后转交给专人负责。
3.4安全防护标准化
加强安全防护标准化建设,按照《建设工程施工现场安全防护标准》的要求,制定安全防护方案。例如,所有现场作业人员必须持证上岗,并经过项目部组织的安全标准化培训;制定临时用电组织设计,对事故高风险区域加强防护;竖井、防护网布局应符合相关规定;建筑物外侧按要去封闭;高空作业必须系好安全带;电梯井口、通道口应设置防护栏、防护门;临时拆除或更改安全防护设施,应提前准备替代措施,并警示所有作业人员,注意作业安全;施工班组应按照标准流程做好检查、验收、移交等工作,明确责任。
3.5评价机制标准化
评价机制标准化管理是对建筑项目安全生产成果的检验和评价,包括安全管理考核、安全组织机构考核、安全检查和监督等,由建筑企业单位负责组织考核工作,针对项目上报的安全管理方案进行审核及检查,同时,定期或不定期的深入现场检查,了解安全管理工作的具体落实情况,对发现的问题及时指正并要去项目部及时整改。综合评价各个项目事故发生率、人员伤亡情况、财产损失情况、重大安全事故情况等,了解安全标准化管理成果。
4结束语
建筑安全标准化管理是项目人员和财产的安全保障,同时也是项目是否能够顺利进行和完成的关键。目前,我国建筑安全标准化管理还存在一定缺陷,例如安全标准化体系建设还不够完善,部分企业还存在组织机构不健全,缺乏相应的奖惩制度和问责机制,安全意识薄弱等,安全管理水平还有待提升。针对这些问题,应从组织机构标准化、现场管理标准化、安全信息标准化、安全防护标准化、评价机制标准化等方面入手,构建完善的建筑安全标准化管理体系,实现安全生产、标准化管理的目标。
参考文献:
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作者:王楠 单位:沈阳城市建设学院
《三维激光扫描技术在古建筑测绘的应用》
[摘要]古建筑测绘是指测量建筑物的形状、大小和空间位置,并在此基础上绘制相应的平、立、剖面图纸。但是,随着测绘技术的革命性变革,传统测量手段已无法完全满足实践的要求。三维激光扫描技术的发展为全面获取建筑物表面的三维数据提供了可能。本文详细论述了三维激光扫描技术的特点和优势,研究了点云数据的采集、去噪、拼接以及立面图的制作,尝试了古建筑建模的方法;通过项目实例,总结出外业“控制与碎步相结合”+内业“先单体,后整合”的整体解决方案。结果表明:利用三维点云数据制作的立面图可以直观的体现古建筑的结构形态。
[关键词]古建筑测绘;三维激光扫描;点云拼接;正射图;三维建模
1引言
古建筑测绘从技术上属于测绘学分支中的工程测量,但由于其具有历史意义,因此又不同于工程测量。为了给古建筑保护提供准确而又翔实的资料,需要对古建筑的相关几何、物理和人文信息及其随时间变化的信息适时进行采集、测量、处理、显示、管理。传统古建筑测绘一般采用全站仪、卷尺等工具进行人工测量,这种方式需要耗费大量的人力和物力,测量的精度也比较低,而且因其操作属于接触性测量,可能会对文物产生二次破坏[1],造成不必要的损失。
与传统的测量的方式相比,三维激光扫描技术具有非接触性,应用于古建筑测绘中,既能节省人力、物力,保证工作人员的安全,也能减小对文物的损害;三维激光扫描能够高速获取建筑物表面大量数据,可以很大程度上保证古建筑的数据的完整性;测量成果丰富,能满足不断增长的应用需求、符合未来发展趋势。本研究以北京某四合院三维数字信息采集项目为依托,探讨了三维激光扫描技术在古建筑三维数字化、数据预处理及正射图制作方面的相关技术问题,并采用第三方软件对古建筑三维建模技术进行了尝试。
2三维激光扫描数据处理
2.1外业扫描
2.1.1激光扫描原理地面三维激光扫描系统包括两个主要的运行过程:一是多面反射镜的转动,可以精确的记录角度值;二是将脉冲按照预定的方向快速发射,使其沿横、纵向的执行快速扫描。通过以上运行过程,三维激光扫描获得的原始数据主要包括:激光反射镜在水平方向的旋转角度α;在竖直方向的旋转角度β;激光反射回来后扫描点到仪器坐标中心的距离S;扫描点的反射强度及场景影像数据等。根据扫描原理,利用扫描仪获取的原始数据,可以计算出目标物表面某扫描点相对于仪器中心的三维坐标值,其原理如图1所示。被扫描到的点带有三维坐标信息和激光反射信息,扫描点数据被保存到扫描工程中或内置SD卡中,这是目标物体重建的原始数据。一般情况下,扫描仪记录的点云数据会按照目标物体的轮廓形态以一定的顺序记录[3]。
2.1.2外业实施(1)控制测量在古建筑周边均匀布设控制点以保证对扫描数据形成整体控制。在各个控制点建立扫描站,采用反射片真实坐标作为该站坐标转换的依据。同时,古建筑周边需建立附和或闭合扫描线路,并且每个扫描站均做控制。(2)扫描测量针对各个建筑立面特点循序渐进选择架站位置进行扫描,最后对于细部存在遮挡位置进行多次多角度设站;室内扫描也遵循同样的原则,除此之外,为保证室内外衔接,在单体建筑门口位置架设衔接站。选择站点位置时,尽量保证站点均匀分布以保证数据分布的均匀性。
2.2内业数据处理
外业扫描的数据需经过导入、单天工程处理、单体工程处理三个阶段,单天和单体工程需分组进行处理,采用的软件为RiSCANPro,数据处理流程如图2所示。主要步骤包括相机的校准、点云数据的“站-站”粗拼接、各站点云噪声去除、整体数据的精拼接、单体建筑正射图制作,其中噪声的去除、数据精拼接、正射图制作为关键步骤,任何一项处理不当就会影响成果的质量。
2.3古建筑三维模型构建
数据获取的最终目的就是通过构建实体模型来准确地描述被测物体的信息。三维点云模型仅仅只包含了表面采样点的空间坐标信息,是离散的模型,在被测对象的表达上有一定的局限,因此必须通过一定的方式建立相应的三维几何实体模型,进而实现古建筑的数字化。本文对古建筑建模进行了尝试,采用的软件为GeomagicStudio12,其生产实体模型的流程如图3所示。
3案例研究
本次项目实例以北京某四合院为研究对象,采用的仪器为RieglVZ-400i(如图4所示),该仪器扫描速度最高可达120万点/秒,测量精度优于5mm,最大测距能力理论值可达800m,外接2000万像素的尼康D610数码相机,可为后期建筑物正射图的制作提供高清晰的彩色纹理。
3.1项目概况
经过现场踏勘,待测四合院可分为三个部分,一进门、前院、后院,共有单体建筑20栋,其中一进院较为狭窄,二进院和三进院较为宽阔,院内均分布有高大树木及部分杂物,场区建筑分布如图5所示。外业数据采集历时7个工作日,扫描总站数为364站,数据量共600G。扫描数据主要参数为:数据覆盖率90%以上,最小点间距小于6mm,整体拼接数据误差1.7mm;数据精细度满足1∶50出图要求,解析度大于150dpi。
3.2数据处理中的关键技术研究
3.2.1去噪噪声是指与建筑物本身无关的点,以此可分为环境噪声(人员、车辆、树木等)、仪器噪声(反射率噪声、回波噪声等)[4],数据精拼接以三角网为依据,因此非固定的噪声(晃动的树木,行走的人、车等)的存在影响数据精拼接的精度;仪器噪声分布于真实物体表面,它的存在直接影响成果的质量。对于仪器噪声RiSCANPro软件中有相关的功能,并且反复试验多次得出反射率的去噪阈值为-20dB(即反射率小于-20dB的均为噪点),回波噪声可以只保留单回波及第一次回波,而对于环境噪声是不可预知的,因此此类噪声多数需人工干预。图6、图7分别是仪器噪声去除前后对比效果图。除此之外,虽然点云去噪步骤较为简单,但是重复性太强,充分利用软件中的各项工具,可以提高效率,并且去噪前,必须保证已经完成MTA转换,否则去噪后再进行转换,所有的工作都将无效。
3.2.2精拼接四合院总站数为364站,平均每站数据量为1.5G,总体数据量较大,精拼接成果数据需要具有北京地方坐标系坐标成果,在精拼接时,为了提高拼接效率并且避免出现数据分层,依照测量中“先控制,后碎部”原则,第一步,建立扫描站的控制路线,在四合院整体范围内选择较为合适的前后通视位置以及各建筑物室内外衔接站,建立扫描控制路线(图8),每个院内的主体扫描站利用反射片直接获取北京市坐标,对于路线中的其他站采用精拼接(ICP)[5]的方式进行拼接;第二步,以控制导线中的站点为固定站,对室内室外分别拼接。为了保证项目要求精度(3mm),需在精拼时多次操作,误差限差由大到小进行设置,并在完成后进行剖面检查,查看数据分层情况[6]。对偏差较大的数据及时进行调整,图9为拼接结果整体拼接误差达到1mm。除此之外,粗拼接必须保证较高的精度(经验值20mm以内)并且在各个坐标轴方向没有明显的坐标旋转角,以此保证精拼接不出现异常结果。
3.2.3正射图制作各站扫描角度不同,对于同一物体扫描存在色差,在正射图制作过程中容易出现颜色分层,影响整体美观效果。针对正射图制作过程中出现色彩不均、色彩分层的问题,采用以下方法解决,针对某一个建筑物立面。将所有相关站分离出来对比照片色彩,选用效果较好的作为样例,在图片处理软件(Photoshop)中调整其他站点的照片色彩,将色差降到最低(图10)。
由于需要对部分站点的数据进行隐藏或删除,考虑到数据的完整性,及操作的效率,可以将每站中与当前剖面有关的数据复制出polydata,对polydata进行处理;正射时遇到角度旋转问题,可一次性整体调整,然后出图。需要特别注意的是,为了避免成果数据坐标发生变化,出图前尽量将所有站点的旋转矩阵(SOP)导出以备不时之需。出图时,参照站点布置图加站,尽量只保留每站扫描的重点区域,如有缺失,再进行补漏,对由于植被晃动引起的赋色误差,在处理时可沿边缘进行剔除,以保证出图质量(图11、图12)。图13、图14为部分正射图成果。图15为四合院整体鸟瞰图。
3.3古建筑三维建模
在Geomagicstudio12软件中,首先将经过预处理后的点云数据进行封装,保证建筑物表面的连续性,再通过一定的方法对多边形进行曲面拟合,经一些列的修复操作后构造三维实体模型。流程如图2.3。点阶段的工作主要是:点云拼接、点云去噪、点云滤波、点云压缩和点云封装,这在前面章节中已经进行了阐述,下面接着已经处理好的数据,直接进行多边形阶段的处理。多边形阶段的处理工作主要包括孔洞和缺口的修补、特征去除、多边形抽稀简化、平滑松弛等。曲面阶段软件中有比较快捷的处理工具,只需进行简单的操作即可生成平滑的曲面,对于细部的瑕疵,还需要单独进行修复。模型构建完成之后模型颜色为系统颜色,需要进行纹理映射工作以获得更加真实的效果。
3.3.1多边形孔洞修补所谓多边形孔洞修补就是利用周边领域的完整三维数据插值出缺损部位的点云数据,并建立数据间的相应拓扑关系[7]。进行孔洞填补时,小孔用平面填补,大孔用基于曲面的方法填补[8]。效果如图16、17所示。图16封装好的屋顶数据图17孔洞修补完成的屋顶3.3.2特征去除、平滑、松弛由于原始数据排列杂乱无章,形成的三角面会出现交错、覆盖、凸起、钉状物等现象,而软件中“多边形去除特征”和“网格医生”命令能很好地优化处理这些小瑕疵[9],可以使整体模型变得光滑柔顺。
3.3.3模型纹理映射纹理映射实质上是从二维纹理平面到三维模型表面的一个映射(即UV映射)[10]。一般来说,二维纹理文件属于平面系统,可以用数学函数表达,亦可以用各种数字化图像来离散定义。这样,该平面系统的每一点处,均定义有颜色值,称该平面区域为纹理空间。将外业采集的正射纹理图片进行处理后,在软件中通过生成纹理贴图,纹理匹配点对应以及投影图像三个步骤实现对应模型的纹理映射工作,屋顶点云模型和最终纹理映射效果如图18和图19所示。
4结束语
本文阐述了三维激光扫描技术用于古建筑测绘的关键技术,以某四合院扫描为例进行了探讨,分析了项目中内外业主要流程及实现方法,针对不同情况总结出相关技术方案,并尝试利用第三方软件实现建筑物模型构建,三维激光扫描仪作为古建筑测绘的一种新的技术手段,一定会在古建筑测绘应用中得到普及和推广,并在历史建筑保护与再生利用领域中发挥重要的作用。设站的优化、去噪自动化程度低、精拼接异常、与CAD软件的交互以及模型的制作效率和精细度仍是日后应用研究解决完善的重要方向。
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作者:张立伟 刘鹏飞 李冠 单位:北京市勘察设计研究院有限公司
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