高层建筑施工中的无人机技术应用分析

引言

在当前建筑行业中，城市化进程飞速推进，高层建筑数量急剧增加。场地狭窄、施工工艺复杂以及高安全风险等问题，使得传统施工技术暴露出诸多弊端，例如传统测量设备在局促场地中难以正常运作，人工高空巡检不仅效率低下，还难以全面覆盖。与之形成鲜明对比的是，无人机技术凭借灵活、高效、成像清晰的特性，在建筑领域迅速兴起，其应用范畴从施工前期的测量工作，逐步延伸至施工全程管理。

1 无人机技术在高层建筑施工中的应用技术界定与应用特征

适用于高层建筑施工的无人机技术是指搭载高精度传感器、定位系统和任务载荷的专业级无人飞行器系统，主要包括四旋翼多轴飞行器、固定翼复合机型等类别，具备三维建模、实时传输、自主避障等核心功能。其应用特征表现为三个维度：空间维度上，可覆盖从地基到屋面的全高度作业范围，突破传统脚手架的高度限制；时间维度上，能实现全天候连续作业，不受人工作息时间约束；精度维度上，厘米级定位与毫米级数据采集能力，满足施工测量的高精度要求。与传统施工技术相比，无人机应用呈现出显著优势：在效率层面，大疆经纬M300RTK搭载激光雷达可实现单日5 万平方米的地形测绘，是人工测量效率的 8 倍；在安全层面，中震科建研发的维修无人机通过液压夹取爪完成屋顶瓦片更换，彻底消除人工高空作业风险；在成本层面，杭州纵横通信的自动巡检系统累计为超高层建筑节省维护成本超3000 万元。这些优势使无人机技术逐步从辅助工具升级为施工流程的关键环节。

2 高层建筑施工中的无人机技术应用

2.1 定期拍摄与数据分析

在高层建筑施工过程中，为了有效把控施工进度，定期使用无人机对施工现场进行拍摄成为一种高效手段。依据施工进度计划，设定固定时间间隔开展无人机拍摄作业，常见的如每周一次。这种周期性拍摄能够系统且连续地记录施工现场的变化情况。无人机凭借灵活的飞行能力，可从不同角度、高度对施工现场进行全面拍摄，获取涵盖各个施工区域的图像信息。拍摄完成后，将这些图像导入专业分析软件，运用图像特征匹配算法对不同时期的图像进行对比分析。以楼顶施工区域为例，通过对比不同周次拍摄的图像，能直观呈现楼层浇筑进度，清晰地看到混凝土浇筑的范围和高度变化。

2.2 数据与BIM模型集成

基于无人机数据采集获得的不同施工阶段的现场数据，利用点云处理软件进行预处理，去除噪声、优化数据精度，以便后续分析和集成。为保证采集数据的准确性，在进行数据处理时首先使用点云处理软件进行噪声剔除、数据优化和坐标配准，将采集到的点云数据转化为更适合后续分析的格式。经过初步处理后，点云数据将转换为rpc格式文件，并通过数据处理与配准算法与BIM模型的坐标系统对齐。经过坐标配准后的点云数据准确地反映了实际施工环境的几何特征，并与BIM模型中的建筑构件高度一致。接下来，使用对应软件将点云数据格式转换为rpc格式文件，并确保三维扫描时采用的坐标系与BIM模型的坐标系保持一致。由此，生成的rpc点云数据文件可以直接导入到BIM建模软件AutodeskRevit中，无需进一步的坐标转换，便可实现点云数据与BIM模型的精确对接。在此过程中，BIM模型中的每个构件会根据点云数据进行空间位置校准和形状调整，确保BIM模型准确反映施工现场的实际情况。在BIM模型集成过程中，为进一步提升模型的可视化效果，施工现场的构件材质、颜色和纹理信息可以依据点云数据的实际情况进行赋值。通过赋予构件真实的材质属性和颜色，能够在BIM系统中更直观地展现建筑施工进度和质量控制的细节，帮助管理人员实时监控施工状态，及时发现偏差并进行调整。

2.3 完善技术标准与评价体系

建立全产业链标准体系，包括设备技术标准、作业流程规范和数据共享格式三个层面。建议由住建部牵头，联合中国建筑科学研究院等机构制定《高层建筑施工无人机应用技术规程》，统一飞行安全距离、数据精度等关键参数。参考深圳平安金融中心的分段作业经验，划分不同高度等级的作业标准，形成可推广的操作指南。构建多维评价指标体系，包含技术指标（数据精度、作业稳定性）、经济指标（成本收益率、投资回收期）、安全指标（事故降低率、应急响应速度）。对不同类型建筑项目实施差异化评价，超高层建筑侧重安全与效率指标，中小高层建筑侧重成本与易用性指标。定期发布无人机施工技术发展报告，引导技术升级方向。

2.4 强化政策支持与区域协同

加大财政支持力度，设立无人机施工技术推广专项资金，对购置专业设备的企业给予 30% 的补贴，重点扶持中西部地区和中小型建筑企业。建立“政府引导 + 金融支持”模式，开发无人机设备租赁、以租代购等灵活融资方式，降低初始投入门槛。将无人机应用纳入绿色建筑评价体系，给予相应加分激励。推动区域协同发展，建立东中西部技术帮扶机制。组织长三角、珠三角的先进企业与中西部企业结对，开展技术培训和项目合作。

2.5 优化空域管理与人才培养

创新空域管理模式，在城市建成区划定“建筑施工无人机作业区”，实施分类管控——50 米以下作业采用备案制，24 小时内完成审批；50 米以上作业简化流程，审批时限压缩至1 个工作日。开发“智慧空域”管理平台，实现施工无人机的实时监控与动态调度，提高空域利用效率。构建多层次人才培养体系，在建筑类高校增设无人机应用课程，培养既懂建筑施工又掌握无人机技术的复合型人才。建立企业内部培训机制，将无人机操作纳入建筑特种作业人员培训范畴，要求高空作业人员必须具备基础无人机操作能力。推行“1+N”培训模式，即1 名技术骨干带动N名一线工人，快速提升企业整体技术水平。

2.6 施工计划智能调整

完成无人机数据与BIM模型融合后，可以获得各阶段的施工进度偏差。然后将这些偏差数据输入至进度控制模块，进行智能调整。此时，为计算施工计划的智能调整系数，需要对比计划进度与实际施工状态。基于施工现场实际进度的差异，结合施工任务的复杂度与资源需求，制定出合适的调整计划。确定了施工进度偏差后，利用BIM模型中的施工资源优化算法，重新计算施工节点的资源分配与调度。

结语

无人机技术在高层建筑施工多方面应用成果显著，为施工带来变革并推动建筑行业发展。主要结论如下：1）在施工测量、进度监测、安全巡检及材料运输探索等方面，无人机展现显著优势，提升施工精度、高效把控进度、及时排查安全隐患；2）随着技术发展完善，无人机在高层建筑施工中作用将愈发关键，持续推动建筑行业向智能化、高效化方向迈进；3）助力打造更多优质、安全的高层建筑项目，为建筑行业发展提供有力支持。

参考文献

[1] 刘波. 基于 5S 法的高层建筑施工技术质量控制[J]. 建筑工人,2025,46(01):47-48.

[2]李志强.超高层建筑施工中竖向变形差控制措施研究[J].建筑机械化,2025,46(01):69-72.

[3] 贾恩海. 无人机技术在消防通信中的应用分析[J]. 今日消防,2024,9(07):36-38.