无人机技术在建筑工程测量中的应用

0 引言

随着建筑行业的快速发展，对建筑工程测量的精度、效率和全面性提出了更高要求。传统的建筑工程测量方法往往存在效率低、范围受限、数据处理复杂等问题。无人机技术作为一种新兴的测量手段，凭借其独特的优势，逐渐在建筑工程测量领域得到广泛应用。无人机具有灵活性强、可快速获取大面积数据、能够适应复杂地形等特点，为建筑工程测量带来了新的机遇和变革。通过无人机技术，测量人员可以更高效、准确地获取建筑工程所需的各种测量数据，为工程的设计、施工和管理提供有力支持。本文将深入探讨无人机技术在建筑工程测量中的应用原理、具体应用场景以及相关技术要点，旨在为建筑工程测量领域的相关人员提供参考和借鉴。

1 测量技术原理

1.1 整体的数据监测效率比较高

无人机技术在建筑工程测量中显著提升了整体的数据监测效率。传统建筑工程测量方法，如全站仪测量，往往需要测量人员手持仪器在测量现场进行逐点测量，不仅耗费大量人力，而且测量速度缓慢。例如，对一片大型建筑工地进行地形测量，使用全站仪可能需要数天甚至数周的时间才能完成，期间测量人员还需频繁移动仪器、记录数据，过程繁琐且容易出错。

而无人机凭借其快速飞行的能力，能够在短时间内覆盖大面积区域。无人机搭载的高精度传感器，如高分辨率相机或激光雷达，可以在飞行过程中快速采集数据。以常见的多旋翼无人机为例，其飞行速度可达每小时数公里，在设定的飞行航线上，能够高效地获取地面或建筑物的影像或点云数据。在数据处理环节，专业的软件可以对无人机采集的数据进行自动化处理，大大缩短了数据处理时间。

1.2 监控的范围比较大

无人机具有灵活的飞行特性，能够突破传统测量方法的限制，实现对大范围区域的监控。在建筑工程中，常常需要对整个项目区域进行全面的测量，包括地形地貌、周边环境以及建筑物分布等。传统测量方法受限于测量人员的操作范围和仪器的测量距离，对于一些地形复杂、面积广阔的区域，如山区建筑工地或大型城市综合体项目，测量难度较大，且难以保证测量的全面性。无人机可以根据实际需求调整飞行高度和航线，轻松到达传统测量方法难以触及的区域。例如，在对山区建筑工地进行测量时，无人机可以从空中俯瞰整个工地，获取包括陡峭山坡、山谷等在内的详细地形信息。同时，无人机还可以通过设置不同的飞行航线，实现对大面积区域的网格化测量，确保测量数据的完整性和准确性。

1.3 信息传递的速度加快

无人机技术在建筑工程测量中实现了信息的快速传递。在传统测量方法中，测量人员需要在现场完成数据采集后，将数据带回办公室进行处理和分析，这一过程可能需要较长时间。而且，在测量过程中，如果发现数据存在问题或需要调整测量方案，无法及时与相关部门或人员进行沟通，容易导致工程延误。无人机在飞行过程中可以实时将采集到的数据传输回地面控制站。通过无线通信技术，如 4G、5G 或 Wi-Fi，测量人员能够及时获取测量数据，并进行初步的分析和处理。例如，在施工过程中，无人机可以实时监测工程进度，将现场的影像数据传输回项目管理中心，管理人员可以第一时间了解工程的实际情况，及时发现和解决问题。如果发现某个区域的施工进度滞后或存在质量问题，管理人员可以立即通知相关人员采取措施进行调整，避免了因信息传递不及时而导致的工程延误和成本增加。

1.4 对图形进行数字化处理

无人机采集到的测量数据通常以图像或点云的形式存在，通过专业的软件可以对这些数据进行数字化处理，生成各种图形和模型，为建筑工程测量提供了更直观、更准确的信息展示方式。对于无人机拍摄的影像数据，可以利用图像处理软件进行拼接、校正和增强等处理，生成高精度的正射影像图（DOM）。DOM 具有地理坐标和高程信息，能够清晰地展示建筑工程区域的地形地貌、建筑物分布等情况。在建筑工程规划阶段，设计人员可以通过 DOM 直观地了解场地现状，进行合理的场地布局和方案设计。同时，还可以利用 DOM 提取地形等高线、坡度等信息，为工程的设计和施工提供更详细的地形资料。对于无人机采集的点云数据，可以利用点云处理软件进行滤波、分类和建模等处理，生成三维地形模型和建筑物模型。三维模型能够更真实地反映建筑工程区域的三维空间信息，包括建筑物的外观、结构、高度以及地形的起伏等。在建筑工程设计中，三维模型可以为设计人员提供更真实的现场感受，帮助他们更好地进行建筑设计和方案优化。

1.5 保障数据的安全和可靠

在建筑工程测量中，数据的安全和可靠性至关重要。无人机技术在数据采集、传输和存储过程中采取了一系列措施，以保障数据的安全和可靠。在数据采集方面，无人机搭载的高精度传感器具有较高的稳定性和准确性。这些传感器经过严格的校准和测试，能够在不同的环境条件下正常工作，减少测量误差。同时，无人机还可以通过多次飞行和重复测量，进一步提高数据的可靠性。例如，在对重要区域进行测量时，可以进行多次飞行采集数据，然后对多次采集的数据进行平均处理，以消除随机误差。在数据传输方面，采用了加密技术对数据进行保护。无人机与地面控制站之间的数据传输通过加密通道进行，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。例如，采用 AES（高级加密标准）等加密算法对数据进行加密处理，确保数据传输的安全性。此外，无人机还可以设置数据传输的权限和认证机制，只有经过授权的人员才能接收和处理数据。在数据存储方面，无人机采集的数据可以进行备份和存储。数据可以存储在无人机的本地存储设备中，同时也可以通过网络传输到云端服务器进行备份。云端服务器具有较高的数据安全性和可靠性，能够防止数据丢失。

2 无人机技术在建筑工程测量中的应用

2.1 Dom 生产

DOM（数字正射影像图）是建筑工程测量中常用的一种基础地理信息产品。无人机通过搭载高分辨率相机，按照预设的航线进行飞行拍摄，获取一系列重叠的影像数据。然后，利用专业的影像处理软件对这些影像进行空中三角测量、影像匹配、数字微分纠正等处理，生成具有地理坐标和高程信息的正射影像图。DOM 具有直观、准确、信息丰富等特点，能够清晰地展示建筑工程区域的地形地貌、建筑物分布、道路走向等信息。在建筑工程规划阶段，DOM 可以为设计人员提供详细的现场资料，帮助他们更好地进行场地布局和方案设计；在施工过程中，DOM 可以用于监测工程进度、检查施工质量等；在工程竣工后，DOM 可以作为工程验收和档案管理的重要依据。

2.2 数据资料的获取与处理

无人机在建筑工程测量中能够快速获取大量的数据资料，包括影像数据、点云数据等。影像数据可以用于生成 DOM、三维模型等，而点云数据则可以用于精确的地形测量和建筑物建模。在数据获取过程中，需要根据测量任务的要求合理设置无人机的飞行参数，如飞行高度、飞行速度、影像重叠度等，以确保获取的数据质量满足要求。获取到的数据需要进行预处理，包括影像的辐射校正、几何校正，点云数据的滤波、去噪等。然后，利用专业的软件对预处理后的数据进行进一步的分析和处理，提取有用的信息。例如，通过影像分类技术可以识别出影像中的不同地物类型，如建筑物、道路、植被等；通过点云数据处理可以生成地形等高线、坡度图等。

2.3 三维实景建模

三维实景建模是无人机技术在建筑工程测量中的重要应用之一。通过无人机获取的影像数据或点云数据，利用三维建模软件可以构建出逼真的三维实景模型。这种模型能够直观地展示建筑工程区域的三维空间信息，包括建筑物的外观、结构、高度，地形的起伏等。在建筑工程设计中，三维实景模型可以为设计人员提供更真实的现场感受，帮助他们更好地进行建筑设计和方案优化。例如，设计人员可以在三维模型中进行虚拟漫游，检查建筑物的采光、通风等情况，及时发现设计中的问题并进行调整。在施工过程中，三维实景模型可以用于施工模拟和进度管理。通过将施工计划与三维模型相结合，可以直观地展示施工进度和各阶段的施工效果，方便施工管理人员进行调度和协调。

2.4 测量精度控制

测量精度是建筑工程测量的关键指标之一。无人机技术在测量精度控制方面采取了一系列措施。首先，在无人机硬件方面，选用高精度的传感器和测量设备，如高分辨率相机、高精度惯性测量单元（IMU）等，以提高数据采集的精度。其次，在飞行过程中，通过合理的航线规划和飞行参数设置，确保无人机能够稳定飞行，减少因飞行姿态不稳定而导致的测量误差。同时，利用地面控制点对无人机采集的数据进行校正，进一步提高测量精度。地面控制点是在测量区域内预先设置的具有精确坐标和高程的标志点，通过测量地面控制点的坐标和高程，并与无人机采集的数据进行对比和校正，可以有效消除测量误差。此外，在数据处理过程中，采用先进的算法和软件对数据进行处理和分析，进一步保证测量结果的精度。

2.5 应用在低空作业和特殊目标

无人机在低空作业和特殊目标测量中具有独特的优势。在低空作业方面，无人机可以灵活地在低空飞行，避开高层建筑和其他障碍物，对建筑物表面、屋顶等部位进行近距离测量。例如，在对老旧建筑进行检测时，无人机可以飞到建筑物附近，拍摄高清影像，检查建筑物的外墙裂缝、屋顶渗漏等问题。在特殊目标测量方面，无人机可以针对一些难以到达或危险的区域进行测量，如桥梁底部、烟囱顶部等。通过搭载特殊的测量设备，如激光雷达、红外热像仪等，无人机可以对这些特殊目标进行精确的测量和分析。例如，利用激光雷达可以对桥梁底部进行三维扫描，检测桥梁的结构变形和损伤情况；利用红外热像仪可以对建筑物进行热成像检测，发现建筑物的保温缺陷和渗漏问题。

3 结语

无人机技术在建筑工程测量中的应用具有显著的优势和广阔的发展前景。通过提高数据监测效率、扩大监控范围、加快信息传递速度、实现图形数字化处理以及保障数据安全可靠，无人机技术为建筑工程测量带来了革命性的变化。在具体的建筑工程测量应用中，无人机在DOM 生产、数据资料获取与处理、三维实景建模、测量精度控制以及低空作业和特殊目标测量等方面都发挥了重要作用。然而，无人机技术在建筑工程测量中的应用也面临一些挑战，如飞行安全、数据隐私保护、技术标准不完善等。未来，随着技术的不断发展和完善，这些问题将逐步得到解决。无人机技术将与其他新兴技术如人工智能、大数据等深度融合，进一步提高建筑工程测量的智能化水平和自动化程度。同时，无人机技术在建筑工程测量中的应用范围也将不断扩大，为建筑行业的发展提供更有力的支持。建筑工程测量领域的相关人员应积极关注无人机技术的发展动态，不断学习和掌握新技术，以更好地应用于实际工作中，推动建筑工程测量行业的发展。

参考文献：

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[2] 新型地理信息系统技术在工程测绘中的应用研究[J]. 秦昆.城市建设理论研究(电子版 ),2023(19)

[3]  现代测绘技术在工程测量中的应用 [J]. 朱海莉 ; 姚伟凯 ; 朱文利 ; 卢波 . 城市建设理论研究 ( 电子版 ),2023(17)

作者简介：谢巴东1981 年1 月6 日，性别：男，汉，目前职称：工程师，大专，籍贯安徽省蒙城县，评审专业：工程测量