無人機遙感測繪在基坑監(jiān)測中的應(yīng)用研究

胡貝

（中南勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢430000）

1 引言

無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一種由動力驅(qū)動、機上無人駕駛、依靠空氣提供升力、可重復(fù)使用航空器的簡稱[1]。無人機與遙感技術(shù)的結(jié)合，即無人機遙感，是利用先進的無人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測遙控技術(shù)、通信技術(shù)、GPS 差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析能力的應(yīng)用技術(shù)[2]。無人機是未來信息環(huán)境下，一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的空中移動智能測量機器人。隨著航空、計算機和微電子等技術(shù)的發(fā)展完善和無人機遙感測繪實用化的研究，無人機在工程測繪中的應(yīng)用越來越廣泛。

2 無人機遙感技術(shù)特征

與傳統(tǒng)遙感攝影技術(shù)相比，無人機遙感不僅改善了測繪工程對于氣象條件較強的依賴性，還簡化了工作流程、降低了工程成本、縮短了測量周期。此外，無人機遙感測繪還具有機動性強、維護操作簡便以及低空分辨率高等顯著優(yōu)勢，由此被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)中。

在工程測量中引入無人機遙感技術(shù)，可以極大地縮短區(qū)域范圍內(nèi)的測量時間。在監(jiān)測工作中使用無人機遙感技術(shù)，能在較短的時間內(nèi)全面、精準(zhǔn)地掌握建設(shè)項目區(qū)域內(nèi)的信息，同時還擁有非常好的圖像質(zhì)量。進行信息處理時，良好的圖片質(zhì)量以及較高的處理速度有助于增加最終結(jié)果信息的精確性，對促進工程測量進一步發(fā)展具有重要意義[3]。

在實際使用無人機遙感技術(shù)時，不僅要能精準(zhǔn)識別區(qū)域內(nèi)體積較大的物體，同時也要能夠捕捉較小的物體，這樣才能保證測量的效果與準(zhǔn)確性[4]。

將無人機遙感技術(shù)應(yīng)用到基坑工程測量中，能夠根據(jù)實際測量需求靈活地變化測量范圍、實現(xiàn)特定區(qū)域的重點測量[5]。通過無人機遙感技術(shù)的應(yīng)用，在基坑監(jiān)測過程中無人機能夠?qū)@取的數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)中，從而反映測量點的真實情況，有效提升工程測量結(jié)果的直觀性[6～8]。

3 無人機遙感基坑測繪關(guān)鍵技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)處理

在測繪工程監(jiān)測作業(yè)過程中，由于基坑作業(yè)的復(fù)雜度較高，需搜集和整理工程項目涉及的各項數(shù)據(jù)資料，為后期各項作業(yè)的順利開展奠定良好基礎(chǔ)。

對數(shù)據(jù)進行處理時，為確保數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和有效性，需要通過掃描各種不同類型的圖紙獲得矢量化數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體情況完成相應(yīng)賦值；轉(zhuǎn)化矢量數(shù)據(jù)時，需要對矢量數(shù)據(jù)格式進行統(tǒng)一化調(diào)整。在完成投影變換和構(gòu)建拓撲關(guān)系后，建立精準(zhǔn)地遙感模型[9]。

3.2 做好地質(zhì)建模，提高監(jiān)測精準(zhǔn)度

在基坑測繪作業(yè)過程中，由于地質(zhì)、地形因素的影響，遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)會受到一定的影響。因此，應(yīng)在結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)資料的基礎(chǔ)上，做好地質(zhì)建模工作，以此在妥善處理監(jiān)測過程中各種問題的同時，進一步提升工程監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和可靠性，最終為三維數(shù)據(jù)庫的建立和完善奠定良好基礎(chǔ)。

4 無人機遙感測繪基坑監(jiān)測工程應(yīng)用

4.1 基坑變形機理分析

無人機遙感基坑監(jiān)測實景如圖1 所示。基坑施工作業(yè)過程中，基坑變形情況主要包括基坑底部的隆起、地表的沉降、圍護結(jié)構(gòu)變形等，在攝影測量技術(shù)應(yīng)用過程中，需要對基坑變形機理進行系統(tǒng)化分析。在挖面卸荷過程中，基坑變形的原因主要有以下幾點：（1）基坑地層隆起。在測繪工程施工過程中，基坑地層隆起是影響基坑穩(wěn)定性的重要因素。（2）圍護墻的變形。測繪工程施工過程中，圍護墻變形也是影響攝影測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的重要因素。

圖1 無人機遙感基坑監(jiān)測實景

4.2 基坑測繪具體應(yīng)用

在基坑測繪工程的監(jiān)測過程中，其監(jiān)測內(nèi)容主要包括環(huán)境監(jiān)測、維護結(jié)構(gòu)監(jiān)測以及支撐結(jié)構(gòu)監(jiān)測等，應(yīng)用攝影監(jiān)測技術(shù)時，相關(guān)工作人員需做好如下工作：（1）合理設(shè)置監(jiān)測基準(zhǔn)點。在攝影監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用過程中，通過上述分析可知，基坑變形問題的存在在一定程度上對測繪質(zhì)量和監(jiān)測效率而言有極為不利的影響，在具體應(yīng)用過程中為保證技術(shù)應(yīng)用效益的最大化發(fā)揮，基層產(chǎn)業(yè)機構(gòu)和相關(guān)主管部門工作人員需合理設(shè)置監(jiān)測基準(zhǔn)點。（2）合理設(shè)置變形監(jiān)測點。在進行變形監(jiān)測點設(shè)置過程中，其位置設(shè)置的科學(xué)性、合理性與否，在很大程度上對監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)度具有重要影響，而近年來隨著測繪作業(yè)量的持續(xù)增加，為提高檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度，變形監(jiān)測點在設(shè)置時，除了保證監(jiān)測點在同一直線以及均勻分部外，也可以采用強制對中墩提高測量精度。

5 結(jié)語

遙感和攝影測量是現(xiàn)階段基坑測量工程中一種新型的監(jiān)測技術(shù)。與傳統(tǒng)測量手段相比，不僅確保了測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，同時也保證了工程建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性和合理性，最終為預(yù)期建設(shè)作業(yè)目標(biāo)的達成奠定了良好基礎(chǔ)。

經(jīng)分析，將無人機遙感技術(shù)應(yīng)用到基坑測繪工程監(jiān)測作業(yè)中，通過對比多維度數(shù)據(jù)顯示了細節(jié)特征，確保了監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。通過以立體角度對地質(zhì)對象實況進行觀察，可幫助施工單位獲取作業(yè)的相關(guān)信息，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)科學(xué)化處理的基礎(chǔ)上為后期施工作業(yè)的順利開展奠定基礎(chǔ)。