无人机航测技术在工程测量中的应用

1 引言

工程测量作为工程建设的基础工作，对于项目的规划、设计、施工及运营管理至关重要。传统的工程测量方法，如全站仪测量、GPS 测量等，在面对复杂地形、大面积测区以及特殊环境时，往往存在效率低、成本高、危险性大等局限性。无人机航测技术的出现，为工程测量带来了新的解决方案。它融合了无人机技术、航空摄影测量技术、计算机技术等多学科知识，能够快速、高效、准确地获取测区的空间信息，生成高精度的地形图、三维模型等成果，在工程测量领域展现出巨大的应用潜力，有力地推动了工程测量行业的数字化、智能化发展。深入研究和探讨无人机航测技术在工程测量中的应用，对于提高工程测量质量和效率，降低工程成本，保障工程建设顺利进行具有重要意义。

2 无人机航测技术概述

2.1 原理

无人机航测技术基于航空摄影测量原理，通过在无人机平台上搭载高分辨率相机、多光谱传感器、激光雷达等设备，对目标区域进行航空摄影或数据采集。在飞行过程中，无人机按照预设的航线和高度，以一定的重叠度拍摄地面影像或获取其他类型的数据。例如，相机拍摄的影像通过摄影测量学中的共线方程等原理，利用影像上的像点坐标、相机参数以及地面控制点坐标，计算出目标区域的三维坐标。激光雷达则通过发射激光束并测量反射光的时间延迟，获取地面物体的三维空间位置信息，形成点云数据。这些原始数据经过后期处理软件的加工，如影像对齐、空三解算、密集点云生成、三维模型构建等步骤，最终生成可供工程测量使用的数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）以及实景三维模型等成果。

2.2 工作流程

2.2.1 任务规划

在进行无人机航测前，技术人员需根据测区的地形、地貌、测量要求以及天气等因素，制定详细的任务规划。明确测区范围、确定所需测量成果的精度和比例尺，选择合适的无人机型号和搭载设备。同时，利用专业的航线规划软件，如DJIGSPro、Pix4Dcapture 等，设计无人机的飞行路线，确定飞行高度、速度、航向重叠度和旁向重叠度等参数，以确保能够全面、准确地获取测区数据。

2.2.2 设备准备与调试

根据任务规划，准备好相应的无人机、相机、镜头、云台、数据传输设备以及地面控制系统等。对设备进行全面检查和调试，确保无人机的飞行性能良好，相机等传感器的参数设置正确，数据传输稳定可靠。同时，对无人机的电池进行充分充电，准备好备用电池，以保障飞行作业的顺利进行。

2.2.3 现场勘查与飞行作业

在正式飞行前，对测区进行现场勘查，确定无人机的起飞和降落地点，确保场地安全、开阔，无障碍物和电磁干扰。在飞行过程中，操作人员通过地面控制系统实时监控无人机的飞行状态，包括位置、高度、速度、电量等信息，确保无人机按照预设航线飞行，并及时处理可能出现的突发情况。无人机搭载的相机或其他传感器按照设定的参数进行数据采集，拍摄地面影像或获取其他类型的数据。

2.2.4 数据处理与成果输出

飞行作业完成后，将采集到的原始数据传输至计算机进行处理。利用专业的数据处理软件，如 Pix4D、ContextCapture（现为 RealityCapture）、AgisoftMetashape 等，对影像数据进行影像对齐、空三解算、密集点云生成、三维模型构建等一系列处理步骤，生成数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）以及实景三维模型等测量成果。根据工程测量的具体需求，对成果进行精度检查和质量评估，确保成果符合相关标准和要求，最终输出可供工程应用的成果文件。

3 无人机航测技术在工程测量中的应用

3.1 大比例尺地形图测绘

在工程建设的前期规划和设计阶段，需要高精度的大比例尺地形图作为基础资料。无人机航测技术能够快速获取测区的高分辨率影像和地形数据，通过数据处理生成 1:500、1:1000 等大比例尺地形图。与传统测绘方法相比，无人机航测可以更详细地反映地形地貌特征，包括微小的地形起伏、地物细节等，为工程设计提供更准确的地形信息。例如，在某城市新区的规划设计中，利用无人机航测技术生成的 1:500 地形图，清晰地展示了该区域的地形、道路、建筑物等情况，为城市道路、给排水、电力等基础设施的规划设计提供了可靠依据，有效提高了设计方案的科学性和合理性。

3.2 建筑物变形监测

在建筑物的施工和使用过程中，需要对其进行变形监测，以确保建筑物的安全。无人机航测技术可以定期对建筑物进行拍摄，获取其不同时期的影像数据。通过对多期影像数据的对比分析，利用专门的变形监测软件，能够精确测量建筑物的沉降、位移、倾斜等变形量。例如，在某大型高层建筑的施工过程中，使用无人机每隔一周对建筑物进行一次航测，通过对影像数据的处理和分析，及时发现了建筑物在某一施工阶段出现的微小倾斜现象，施工单位根据监测结果及时调整了施工工艺，避免了建筑物倾斜进一步发展，保障了工程施工安全。

3.3 土方计算

在工程建设中，如基坑开挖、填方工程、矿山开采等，需要准确计算土石方量，以控制工程成本和保证工程质量。无人机航测技术通过生成高精度的三维模型，能够精确计算出土石方的体积。在项目施工前，利用无人机对场地进行航测，获取原始地形的三维模型；在施工过程中或施工完成后，再次进行航测，获取当前地形的三维模型。通过对比前后两个三维模型，利用专业的土方计算软件，可以快速、准确地计算出土石方的开挖量和填方量，误差可控制在较小范围内。例如，在某城市轨道交通项目的基坑开挖工程中，采用无人机航测技术进行土方计算，相比传统的人工测量计算方法，不仅大大提高了计算效率，而且计算结果更加准确，有效避免了因土方量计算误差导致的工程成本增加。

4 总结

综上所述，无人机航测技术凭借高精度、高效率、低成本及灵活性等显著特点，深度融入工程测量各环节。在地形测绘中，无论是大比例尺地形图绘制，还是复杂地形区域数据获取，都展现出超越传统方法的优势；工程监测方面，对建筑物、大型结构物变形及施工进度的精准把控，有效保障工程安全与进度。随着与人工智能等前沿技术的融合发展，无人机航测技术将在工程测量领域释放更大潜能，推动行业向智能化、自动化方向持续迈进，为工程建设提供更高效、精准的技术支撑。

参考文献

[1] 周庭栋 . 工程测量中的无人机航测技术应用研究 [J]. 智能建筑与智慧城市 ,2025,(05):40-42.

[2] 叶丛 . 工程测量中的无人机航测技术应用探究 [J]. 中国设备工程 ,2025,(08):219-221.