无人机航测技术在建筑工程地形测绘中的应用

1 无人机航测技术的优势

1.1 高效作业能力

无人机航测技术明显加快了测绘工作速率，传统地形测绘需大量人力在实地执行，非常耗时费力。无人机可按照预定航线快速飞行，短时间内覆盖大片区域，拿大型建筑工程场地测绘来说，无人机在几个小时就能完成数百乃至上千亩土地的航测任务，它所携带的高分辨率相机及先进的数据采集装置，每秒可拍到许多影像和数据信息，这些信息通过专门软件迅速处理后，即可产生地形测绘成果，这让测绘项目的前期测绘周期得到明显缩减，为工程后续环节赢得宝贵时间。

1.2 灵活作业特性

无人机体积小巧、使用便捷，具备灵活作业的能力，对起降的场地要求不高，不需要大的机场跑道，在建筑工程的施工现场相对平整一点的地方即可起飞降落。在山区峡谷等地形条件复杂情况下，传统测绘仪设备难以到达，但无人机却可以穿梭自如，在不同高度、角度及速度中灵活作业获取精确数据，在城市密集的建筑之间开展建筑测绘地形任务时，也能灵活规避高楼大厦等障碍物，靠近目标位置采集数据信息，使测绘信息完整而准确，满足建筑工程多样的测绘地形需求。

1.3 高精度测绘成果

无人机航测技术可以产出高精度测绘成果， 其搭载的先进航测相机分 率极高，能清晰拍摄到地面的细微之处，所抓取的影像数据也很准确 ）、惯性测量单元（IMU）等装置能精准无误地记录当前飞行的位 坐标。在数据处理过程中，专业的软件利用多视影像匹配、空中 再次提升测绘精度， 通过实验可知，针对一般的建筑工程地形测绘而言，无人机航测的平面精度可以达到亚米级，而高程精度可控制在分米级，符合建筑工程对地形测绘高精度的需求。

2 无人机航测技术在建筑工程地形测绘中的应用分析

2.1 项目前期地形勘察

某大型商业综合体建筑项目准备时，需全面了解场地地形地貌。项目组用大疆 Phantom4RTK 无人机航测技术，针对约5 平方公里的场地展开勘察，结合项目需求和场地特性，借助大疆智图这种专门的航测规划软件，依照场地形状和障碍物分布情况，细致规划“田”字形无人机飞行航线，做到完全覆盖，重点区域重叠率 80% 以上。无人机装备2000 万像素高分辨率可见光相机，按照规划好的航线，每秒飞行10 米，每隔 5 秒就自动拍摄一次，很快获得2000 多张清晰的影像数据。利用Pix4Dmapper 软件把这些数据做影像拼接、正射校正，得到高精度的数字正射影像图DOM 和数字高程模型DEM，项目设计人员借助DOM 和DEM，通过三维可视化平台，清楚知晓场地1：500 比例尺的地形高低起伏，植被分布，已有道路，水系状况，从而给项目总体规划，建筑布局，场地平整方案拟定给予详细可靠依照，避免由于地形不清楚引发的设计修改和施工延时等状况。

2.2 土方量计算与监测

以某高速公路建设工程为例，土方量计算与施工过程监测是关键部分，利用搭载激光雷达模块的无人机航测，定时对施工区执行航测，施工之前，无人机处于100 米高度，取得原始地形数据，采用点云处理联合三维重建算法，生成精度达5 厘米的高精三维地形模型，联合设计图纸CAD 文件，利用Volume 计算模块，精准算出初始土方量，施工当中，每隔7 天，无人机再次航测，CloudCompare 软件比较前两次的三维模型，采用网格差分办法，精准算出已土方开挖量和回填量。 某标段施工时，传统的全站仪测量方法估算的土方量是 120 万m3，实际施工过程中施工土方量的偏差达到 8% ，采用无人机航测技术后土方量估算误差控制在2%以内，让施工单位掌握准确的施工数据，按照实际情况控制施工进度和资源分配，利用BIM 系统对挖掘机、装载机等机械和人力进行调度，避免出现材料闲置或者材料浪费造成成本超支的情况，保证按计划顺利进行。

2.3 复杂地形区域测绘

在某山区旅游度假酒店建设项目中，场地位于海拔800—1200米的复杂山区，地势落差400 米，有部分陡坡处的坡度达到60°以上且人迹罕至。项目方采用大疆Mavic3Multispectral 多旋翼无人机航测技术，选择带抗6 级风和双GPS 定位的无人机进行航测。先在实验室内校准无人机相机内参，激光雷达测距精度，进行3 次试飞测试信号的稳定性。为了克服山区峡谷容易被遮挡问题，山顶和谷底均设立 4G 信号中继站，以确保无人机可以持续不断地传送数据，无人机在飞行过程中一直保持 80 米的飞行高度和 8 米/秒的速度进行飞行，通过安装在无人机上面的150kHz 的激光雷达可以穿过高 30 米的乔木林采集到地面的点云，同时无人机在采集时还安装了一个可见光相机对地物采集0.5cm/像素的影像，通过ContextCapture 得到准确的详细山区地形三维图。 该模型能够清晰显示地形等高线、悬崖峭壁的位置、坡度等，设计人员可以通过模型模拟建筑的日照、通风等情况，合理的安排酒店建筑的位置、道路的走向及桩基础的形式，让酒店的设计既符合功能的要求，又保证了施工的安全，相比人工测绘降低了30%的工程风险和成本。

2.4 施工进度监测与质量把控

如某大型住宅小区建设项目，为了实时了解施工进度和质量情况，采用搭载热成像传感器的无人机航测技术，每周三定期用无人机对施工现场进行倾斜摄影，获取1：200 比例尺不同施工阶段的影像数据。然后用Smart3D软件把影像数据和Revit 施工进度计划模型进行空间匹配，直观显示各个建筑单体的结构施工、机电安装等进度状态，以颜色编码来实时标注出滞后的地方，项目组便可以迅速分析出混凝土供应迟缓、工人不够等缘由，并采取相应对策。在建筑主体施工期间，用无人机装上FLIR 热成像相机，以40 米的高度对墙体、屋面等地方开展红外检测，设定25℃的温度门槛，经ThermAnalyst 软件剖析温度场分布状况，查看是否存在空鼓、渗漏之类的隐患。某次检测时发现15 号楼屋面有3 处温度异常区域，现场查看是由于防水层搭接不牢，及时整改避免了后续返工，采用此技术使得项目一次验收合格率达到98%，保障工程质量，并通过进度可视化管理提高20%的项目管理效率。

结语：

综上所述，无人机航测技术在建筑工程地形测绘中表现出色，它高效、灵活、高精度的特点，切实符合现代建筑工程地形测绘的需求。相比传统测绘手段，该技术冲破地形约束，大幅优化作业效率和数据精度，实验数据证明，无人机航测技术得到的地形数据与实际高度吻合，减小了误差，提升了测绘结果的可信度。另外，无人机航测技术成本低，能耗少，赋予建筑工程经济高效的解决办法，随着技术不断发展，无人机航测技术将在建筑工程中深度应用，带动行业朝着智能化，精准化方向发展，为建筑工程建设提高有力的技术支持。

参考文献：

[1]张贺，张文静.无人机航测技术在建 的应用研究[J].工程机械与维修，2024（6）：127-129.

[2]赵宇.基于无人机航测的建筑工程 ].中国高新科技，2025（3）：143-145.