无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用

一、引言

当前建筑工程领域蓬勃发展，《国家建筑工程质量提升行动方案》明确指出，建筑工程测量是保障质量的关键前期工作，其结果的准确性和可靠性，直接关系到建筑工程从设计、施工到质量控制的全流程，需高度重视[1]。

传统的全站仪测量、GPS 测量等传统建筑工程测量方法，曾在过去发挥重要作用，但随着建筑工程日益复杂、规模扩大，在山区等地形复杂区域，传统测量方法存在设备架设困难、测量范围受限等问题，难以满足现代建筑工程对测量精度和效率的高要求。

《关于推动建筑行业数字化转型的指导意见》中提到“鼓励在建筑工程测量中应用新兴技术，提升测量的精度和效率”，无人机测绘技术正是顺应这一政策导向的典型代表 [2]。它具有机动性强、成本低、效率高、数据获取快等显著优点，能够在复杂地形和大面积测量区域中快速、灵活地开展工作，快速、准确地获取建筑工程测量所需的各种数据，包括地形地貌数据、建筑物三维模型数据等，为建筑工程测量提供了全新的、高效的解决方案，有力地推动了建筑工程测量技术的创新发展。

二、无人机测绘技术的原理和特点

（一）原理

无人机测绘技术主要借助无人机搭载相机、激光雷达等各类传感器采集目标区域数据，无人机按预定航线飞行，期间相机对地面连续拍摄，获取一系列有一定重叠度的影像，再对这些影像处理分析，运用共线方程、相对定向、绝对定向等摄影测量原理，建立目标区域三维模型，进而获取其地形、地物等信息[3]。

激光雷达（LiDAR）技术通过发射激光束并接收反射信号，测量激光发射到接收的时间来算出目标物体与无人机的距离，对多个点进行距离测量后构建目标区域三维点云模型，能更精准反映地形地貌特征，像在大型地质公园地形测绘中，可快速精准构建地形三维点云模型，助力地质学家和工程师了解地形结构。

（二）特点

① 机动性强：无人机小巧轻便，可在复杂地形与狭小空间自由飞行，能快速抵达测量区域，对传统方法难以企及之处进行测量，如在古建筑群测量中，可穿梭于建筑间，获取传统设备无法触及角度的数据[4]。

② 成本低：与传统测量设备和方法相比，无人机测绘技术设备及运营成本低，其购买与维护费用相对少，无需大量人力物力投入，能有效降本，传统大型测绘设备需专业运输车辆和多名操作人员，而无人机少量人员即可完成任务。

③ 效率高：无人机可短时间快速获取大量测量数据，大幅提升测量效率，且其数据处理分析可通过计算机软件自动完成，进一步提高工作效率，像大型建筑工程前期地形测绘，无人机一天能完成大面积测量，传统方法则需数周。

④ 数据获取快：无人机能短时间内对目标区域多次测量，获取不同时间和角度数据，及时反映区域变化，如建筑工程施工中，可定期测量施工现场，及时发现地形变化等问题[5]。

⑤ 精度较高：随着无人机测绘技术发展，测量精度不断提升，现代无人机搭载高分辨率相机、高精度激光雷达等传感器，可获取高精度测量数据，满足建筑工程测量精度要求，部分高端无人机相机分辨率达毫米级别，为精确测量提供有力支撑。

三、无人机测绘技术在建筑工程测量中的具体应用

（一）地形测绘

在建筑工程前期，地形测绘作为至关重要的基础性工作，为后续工程规划、设计及施工等环节提供不可或缺的基础数据。无人机测绘技术凭借独特优势，能快速高效获取目标区域地形数据，其搭载的高分辨率相机与先进传感器，在飞行中对目标区域全方位、多角度拍摄和采集数据，再经专业图像处理软件和算法处理分析，生成高精度数字高程模型（DEM）和数字正射影像图（DOM），通过深入分析这些数据，工程师可准确了解目标区域地形地貌特征，如起伏、坡度、坡向等，对建筑工程规划设计意义重大[6]。

图1 无人机风力发电检测

在山区建筑工程中，传统地形测绘方法因地形复杂、交通不便等受限，测量面临巨大困难挑战，而无人机测绘技术可轻松克服，能在山区复杂地形自由飞行，快速获取高精度地形数据，大幅提高测绘效率和精度。如某山区风力发电场建设前期，区域地形复杂、地势起伏大，传统方法难获准确地形数据，无人机测绘技术的应用，快速精准获取数据，为风力发电机选址和布局提供详细准确依据，通过分析地形数据，工程师能合理选择安装位置，确保充分利用风能资源，避免因地形因素产生安全隐患和效率低下等问题。

（二）土方量计算

在建筑工程施工过程中，无人机测绘技术在土方量计算上优势显著，可通过获取目标区域三维模型准确计算土方量，先利用无人机全方位扫描施工区域采集高精度三维点云数据，再经专业三维建模软件将点云数据转化为三维模型，施工前后分别构建目标区域三维模型，对比分析计算出填方和挖方体积。与传统测量方法相比，不仅提升计算准确性还大幅缩短计算时间，如大型建筑工程场地平整项目中，传统土方量计算方法耗费大量人力、物力和时间且结果有误差，而无人机测绘技术获取场地三维模型，能快速准确计算填方和挖方土方量，为工程顺利推进提供有力支持。

（三）建筑变形监测

随着建筑工程规模不断扩大、建筑高度不断增加，建筑变形监测的重要性愈发突出，无人机测绘技术可定期监测建筑获取变形数据，为建筑安全评估和维护提供科学依据，其搭载的高精度相机、激光雷达等传感器，能实时监测建筑垂直度、沉降等变形情况。通过对比分析不同时间的监测数据，可准确掌握建筑变形趋势，在高层建筑施工中，因建筑结构复杂及施工存在各种不确定因素，建筑可能产生一定变形。

利用无人机测绘技术施工方能够定期监测建筑，及时察觉变形情况，一旦发现建筑变形，施工方就可采取调整施工工艺、加强结构支撑等相应措施处理，以保障建筑质量和安全。比如在某超高层建筑施工中，无人机实时监测建筑垂直度，及时发现并纠正微小偏差，避免了因垂直度偏差过大造成的结构安全隐患，确保了建筑质量与安全。

（四）建筑工程进度监测

无人机测绘技术能快速获取建筑工程实时影像与数据，经分析处理可准确掌握工程进度情况，从而对合理安排施工资源、保证工程按时完工意义重大。通过对比不同时间的建筑工程影像，工程师能观察建筑结构变化，判断工程是否按计划推进。

无人机测绘技术不仅可用于了解工程进度，还能为建筑工程安全管理提供有力支撑，可及时发现施工人员未佩戴安全设备、存在违规操作等安全隐患，一旦发现隐患施工方就能及时处理，保障施工现场安全，若发现工程进度滞后，施工方也可及时分析原因，采取增加施工人员、调整施工计划等措施进行调整 。

（五）建筑物外立面检测

建筑物外立面若处于风险地区，平时仅远距离观察难以看清，人工检测不仅费时费力，还存在较大风险，而无人机测绘技术可灵活飞至建筑物不同高度和位置，对其外立面进行近距离、多角度的拍摄与检测。通过搭载高分辨率相机，能清晰捕捉外立面裂缝、剥落、腐蚀等缺陷，这些缺陷若不及时处理，会严重影响建筑物结构安全与美观，专业人员可利用无人机获取的影像数据进行详细分析评估，制定维修整改方案。

在对某历史建筑进行外立面检测时，因建筑年代久远、结构复杂，传统检测方法难以全面准确检测其外立面状况，无人机测绘技术则能轻松绕过建筑内部障碍物，对其外立面进行全方位检测，为该历史建筑的保护和修复提供了重要依据，有效解决了传统检测方式存在的问题。

（六）地下管线探测辅助

无人机测绘技术借助自身搭载的先进设备，可快速精准获取高精度地形数据与清晰地表影像，这些丰富数据成为地下管线探测的关键辅助线索，专业人员通过对地表影像细致分析，能敏锐识别如道路、绿化带等可能存在地下管线的区域，再结合数字高程模型（DEM）深入了解地表起伏变化，为地下管线探测提供精确地形参考，助力探测人员合理规划探测路线与方法。

无人机的实时监测功能强大，可对施工区域持续观察，施工中一旦出现重型机械挖掘、车辆碾压等可能影响地下管线的危险行为，无人机能及时发现并反馈，让相关人员迅速采取保护措施，避免地下管线受损，保障城市基础设施正常运行。像在老旧城区改造施工中，地下管线分布复杂且年代久，无人机测绘技术提供的辅助信息在管线保护和探测中作用重大，大幅降低施工对管线造成损坏的风险。

（七）周边环境监测

随着人们对环境保护的重视程度日益提升，人们及时了解环境变化情况变得至关重要，而无人机测绘技术凭借其灵活、高效的特点，它能够对建筑工程周边的环境进行全方位、不间断的监测，并且为环境保护和治理工作提供精准、可靠的数据支持，无论人们身处城市的高楼大厦间，还是处于偏远的山区工地，无人机都能轻松应对，让环境变化无所遁形。

图2 地理测绘和制图

无人机之所以能够实现对周边环境的有效监测，是因为它可以搭载多种先进的传感器，无人机搭载噪音传感器后，它能够敏锐地捕捉到周边环境中细微的噪音变化，并且准确测量出噪音的分贝数值，从而为人们评估噪音污染程度提供数据依据，而无人机搭载的空气质量传感器则可以实时监测空气中各种污染物的浓度，比如 PM2.5、PM10、二氧化硫等。专业人员利用无人机获取的高分辨率影像数据，他们还能够对周边的地形、植被等进行深入分析，进而清晰地了解水土流失等环境问题的发生情况，为人们制定科学合理的环境保护措施提供有力支持。

（八）施工场地规划优化

无人机测绘技术能够快速且准确地获取施工场地的高精度地形数据和影像信息，其这些数据涵盖了施工场地的每一个细节，从而为工程师们对施工场地的规划和优化提供了全面、详尽的依据，无论是施工场地的起伏地形，还是隐藏在角落的障碍物，无人机都能通过其先进的测绘技术清晰地呈现出来，让工程师们对施工场地的情况了如指掌。

工程师们通过对施工场地的地形、地貌以及建筑物分布等情况进行深入细致的分析，他们可以充分发挥无人机测绘数据的优势，进而合理规划施工道路、材料堆放区、机械设备停放区等关键区域的位置，科学规划的施工道路能够确保施工车辆的顺畅通行并提高运输效率，合理安排的材料堆放区可以减少材料的搬运距离以降低施工成本，而规划得当的机械设备停放区则可保障设备的安全存放和便捷使用。随着施工进度的推进和需求的变化，工程师们还能根据无人机实时获取的最新数据，对施工场地进行动态调整和优化，使施工场地始终保持最佳的使用状态，为工程的顺利完工提供有力保障。

结论

随着科技进步，无人机测绘技术在建筑工程测量领域应用广泛。该技术借助无人机搭载相机、激光雷达等传感器采集数据，利用摄影测量或激光测距原理构建三维模型获取信息。其机动性强、成本低、效率高、数据获取快且精度较高。

在建筑工程测量各环节，无人机技术在地形测绘时能快速获取数据生成高精度模型，助力复杂地形测绘；土方量计算更高效准确；能定期监测建筑变形，保障安全；获取实时影像掌握工程进度并辅助安全管理；灵活检测建筑物外立面缺陷；辅助地下管线探测与保护；全方位监测周边环境，提供环保数据；获取高精度数据优化施工场地规划。尽管传统测量方法曾发挥重要作用，但在复杂地形区域存在局限。无人机测绘技术顺应数字化转型，为建筑工程测量提供新方案，推动技术创新发展，提升测量精度与效率，支持工程全流程。

参考文献

[1] 杨伟燕 ， 范业平 . 无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用分析 [J]. 中国厨卫 ，2023，（01）：207-209.

[2] 谭路凤 . 无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用分析 [J].城市地理 ，2023，（20）：286-288.

[3] 泮传宾 ， 王少江 . 无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用分析 [J]. 中华传奇（上旬），2022，（16）：0049-0050+0053.

[4] 刘建伟 . 无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用分析 [J].云南水力发电 ，2022，38（10）：302-304.

[5] 张鑫 ， 栾莉 . 无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用分析[J]. 前卫 ，2023，（31）：0049-0051.

[6] 张艺鹏 . 无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用 [J]. 四川建材 ，2023，49（10）： 41-42+56 .