無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

雷洪文，梁植華

（貴州省第二測(cè)繪院，貴州 貴陽(yáng) 550000）

隨著科技的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)被廣泛應(yīng)用于建筑工程測(cè)量中，取得了顯著的效果。傳統(tǒng)的建筑工程測(cè)量方法通常需要大量的人力、物力和時(shí)間，而且存在著一定的安全隱患。而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)可以高效、精確、安全、環(huán)保地完成建筑工程測(cè)量任務(wù)，受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)是指利用無(wú)人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）進(jìn)行地面測(cè)量、三維建模、監(jiān)測(cè)等任務(wù)的技術(shù)。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的基本原理是利用載荷設(shè)備（如相機(jī)、激光雷達(dá)等）搭載在無(wú)人機(jī)上，通過(guò)無(wú)人機(jī)的自主飛行和高精度定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的拍照、錄像、掃描等操作，獲得地面影像和數(shù)據(jù)。然后，通過(guò)數(shù)字影像處理和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，生成數(shù)字模型、高程模型、地形圖等產(chǎn)品，提供給用戶進(jìn)行后續(xù)的測(cè)量、分析和決策。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)具有高效、精確、安全、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于建筑工程、地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域[1]。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 建筑物外觀測(cè)量

建筑物外觀測(cè)量是無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的重要應(yīng)用之一。通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)建筑物進(jìn)行拍照和錄像，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物外觀的三維建模和測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)搭載載荷設(shè)備（如相機(jī)、激光雷達(dá)等），對(duì)建筑物進(jìn)行全方位、高分辨率的拍攝和錄像，獲取大量的影像數(shù)據(jù)。然后，通過(guò)數(shù)字影像處理和三維建模技術(shù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成建筑物外觀的三維模型。這個(gè)三維模型可以包含建筑物的高程、立面、屋頂、外部構(gòu)件等細(xì)節(jié)信息，能夠準(zhǔn)確反映建筑物的真實(shí)情況。

2.2 建筑物內(nèi)部測(cè)量

建筑物內(nèi)部測(cè)量是無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的另一種應(yīng)用方式。與建筑物外觀測(cè)量不同的是，建筑物內(nèi)部測(cè)量需要通過(guò)無(wú)人機(jī)在室內(nèi)進(jìn)行拍照和錄像，獲取室內(nèi)空間的數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)字影像處理和三維建模技術(shù)，可以將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空間的測(cè)量和分析。

建筑物內(nèi)部測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域包括室內(nèi)設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝修、設(shè)備安裝、維修等方面。例如，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，通過(guò)建筑物內(nèi)部測(cè)量可以獲得準(zhǔn)確的室內(nèi)空間尺寸和形態(tài)，為設(shè)計(jì)師提供更加準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)依據(jù)。在室內(nèi)裝修中，通過(guò)建筑物內(nèi)部測(cè)量可以減少裝修工作的調(diào)整和重復(fù)工作，提高裝修工作的效率和質(zhì)量。在設(shè)備安裝和維修中，通過(guò)建筑物內(nèi)部測(cè)量可以準(zhǔn)確獲取設(shè)備安裝和維修所需的空間尺寸和形態(tài)，提高安裝和維修工作的效率和精度。

建筑物內(nèi)部測(cè)量的實(shí)現(xiàn)過(guò)程需要解決一系列的技術(shù)難題。首先，室內(nèi)空間的光照條件相對(duì)復(fù)雜，需要使用高分辨率、高靈敏度的相機(jī)來(lái)拍攝和錄像，同時(shí)還需要對(duì)拍攝和錄像的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理和校正。其次，室內(nèi)空間的環(huán)境比較復(fù)雜，需要通過(guò)精準(zhǔn)的定位和導(dǎo)航技術(shù)，確保無(wú)人機(jī)能夠在室內(nèi)空間中準(zhǔn)確飛行。最后，室內(nèi)空間的數(shù)據(jù)處理也是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，需要使用先進(jìn)的數(shù)字影像處理和三維建模技術(shù)，對(duì)大量的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理[2]。

2.3 地形測(cè)量

地形測(cè)量通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)建筑物周?chē)牡匦芜M(jìn)行拍照和錄像，獲取地面的數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)字影像處理和三維建模技術(shù)，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維地形模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地形的測(cè)量和分析。

地形測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括城市規(guī)劃、道路建設(shè)、水利工程、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面。例如，在城市規(guī)劃中，通過(guò)地形測(cè)量可以獲取城市區(qū)域的地形高程和地形特征，為城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在道路建設(shè)中，通過(guò)地形測(cè)量可以獲取道路的地形數(shù)據(jù)，為道路設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。在水利工程中，通過(guò)地形測(cè)量可以獲取水域的深度和地形特征，為水利工程的設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。

地形測(cè)量的實(shí)現(xiàn)過(guò)程需要解決一系列的技術(shù)難題。首先，地形測(cè)量需要使用高分辨率、高精度的相機(jī)和傳感器來(lái)拍攝和錄像地形數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPS 和慣性測(cè)量單元等技術(shù)獲取無(wú)人機(jī)的位置和姿態(tài)信息。其次，地形測(cè)量需要對(duì)拍攝和錄像的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理和校正，以提高地形數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度。最后，地形測(cè)量需要使用先進(jìn)的數(shù)字影像處理和三維建模技術(shù)，對(duì)大量的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以生成高質(zhì)量的三維地形模型。

2.4 建筑物監(jiān)測(cè)

建筑物監(jiān)測(cè)通過(guò)利用無(wú)人機(jī)對(duì)建筑物進(jìn)行巡檢和監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。該技術(shù)不僅可以提高建筑物的安全性和可靠性，還可以節(jié)約巡檢和監(jiān)測(cè)的成本和時(shí)間，提高監(jiān)測(cè)效率。

建筑物監(jiān)測(cè)可以應(yīng)用于多種場(chǎng)景，包括高層建筑、大型橋梁、電力設(shè)施、石化裝置等。通過(guò)無(wú)人機(jī)巡檢和監(jiān)測(cè)，可以獲取建筑物的外觀、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。例如，在高層建筑的監(jiān)測(cè)中，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取建筑物的外觀和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，以及內(nèi)部的設(shè)備運(yùn)行情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。在電力設(shè)施和石化裝置的監(jiān)測(cè)中，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取設(shè)施的結(jié)構(gòu)和設(shè)備數(shù)據(jù)，以及設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施的安全性和可靠性的監(jiān)測(cè)和評(píng)估[3]。

2.5 施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的另一種應(yīng)用方式。它通過(guò)利用無(wú)人機(jī)對(duì)建筑工地進(jìn)行巡檢和監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度和質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。該技術(shù)不僅可以提高施工過(guò)程的管理和效率，還可以減少施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)和事故，從而保障工程質(zhì)量和安全。

施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)可以應(yīng)用于多種場(chǎng)景，包括高層建筑、大型橋梁、隧道、地鐵等。通過(guò)無(wú)人機(jī)巡檢和監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的圖像和數(shù)據(jù)，包括地面和空中的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。例如，在高層建筑的施工中，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取建筑物的施工進(jìn)度和質(zhì)量數(shù)據(jù)，以及內(nèi)部的設(shè)備安裝情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。在隧道和地鐵的施工中，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取隧道和地鐵的施工進(jìn)度和質(zhì)量數(shù)據(jù)，以及隧道和地鐵內(nèi)部的設(shè)備安裝情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。

施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程需要解決一系列的技術(shù)難題。首先，施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)需要使用高分辨率、高精度的相機(jī)和傳感器來(lái)拍攝和錄像施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)GPS 和慣性測(cè)量單元等技術(shù)獲取無(wú)人機(jī)的位置和姿態(tài)信息。其次，施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)需要對(duì)拍攝和錄像的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的處理和校正，以提高施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度。最后，施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)需要使用先進(jìn)的數(shù)字影像處理和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)大量的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)估[4]。

3 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)和局限性

3.1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中具有很多優(yōu)勢(shì)，包括高效、精確、安全、環(huán)保等方面。

1.高效性：使用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行建筑工程測(cè)量，可以大幅提高測(cè)量效率。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，無(wú)人機(jī)可以更快捷地完成對(duì)大面積、復(fù)雜地形的測(cè)量，減少了人工操作的時(shí)間和成本。

2.精確性：無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)可以獲取高分辨率、高精度的圖像和數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑物、地形和設(shè)施的精確測(cè)量。無(wú)人機(jī)可以準(zhǔn)確地獲取建筑物的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，以及地形的高程和坡度等信息，從而提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度。

3.安全性：使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行建筑工程測(cè)量，能夠避免人員進(jìn)入高空、危險(xiǎn)、難以到達(dá)的地方，減少測(cè)量過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物和施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)測(cè)和評(píng)估，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。

4.環(huán)保性：使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行建筑工程測(cè)量，能夠減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞。傳統(tǒng)的測(cè)量方法往往需要使用大量的人力、物力和機(jī)械設(shè)備，會(huì)對(duì)土地和環(huán)境造成一定的損害。而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)可以避免這些問(wèn)題，減少了對(duì)環(huán)境的影響。

5.數(shù)據(jù)整合性：使用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)可以獲取大量的圖像和數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以被整合到數(shù)字建模中。數(shù)字建?？梢詾榻ㄖO(shè)計(jì)、規(guī)劃和管理提供數(shù)據(jù)支持，幫助建筑師、設(shè)計(jì)師和管理者更好地理解和利用建筑物、地形和設(shè)施的信息。

3.2 無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的局限性

雖然無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中具有很多優(yōu)勢(shì)，但是它也存在一些局限性。具體局限性有以下幾點(diǎn)：

1.成本問(wèn)題：使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行建筑工程測(cè)量，需要購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)無(wú)人機(jī)設(shè)備，也需要進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)和技術(shù)支持。此外，數(shù)據(jù)處理和分析也需要投入相應(yīng)的成本和人力資源。

2.天氣限制：無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要滿足一定的天氣條件。例如，雨雪天氣、強(qiáng)風(fēng)、霧霾等惡劣天氣都會(huì)影響無(wú)人機(jī)的飛行和圖像質(zhì)量，從而影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。

3.飛行限制：無(wú)人機(jī)的飛行高度和飛行范圍都受到限制。根據(jù)相關(guān)法規(guī)，無(wú)人機(jī)的飛行高度不得超過(guò)120 米，飛行范圍也受到控制。此外，無(wú)人機(jī)的電量和航程也會(huì)對(duì)其飛行進(jìn)行限制。

4.數(shù)據(jù)處理限制：無(wú)人機(jī)獲取的圖像和數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理和分析，這需要專(zhuān)業(yè)的軟件和技術(shù)支持。處理和分析過(guò)程需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力成本，也需要具備一定的專(zhuān)業(yè)技能和知識(shí)。

5.隱私問(wèn)題：使用無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行建筑物監(jiān)測(cè)和測(cè)量時(shí)，可能會(huì)涉及隱私問(wèn)題。例如，個(gè)人住宅、商業(yè)建筑等場(chǎng)所的測(cè)量可能會(huì)侵犯居民或商家的隱私權(quán)，需要特別注意。

4 未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 自動(dòng)化

未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)將更加自動(dòng)化和智能化。自動(dòng)駕駛、自動(dòng)拍攝和自動(dòng)處理技術(shù)的發(fā)展，將極大地提高測(cè)量效率和精度，并減少人為干預(yù)和誤差。

4.2 多傳感器融合

未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)將采用多傳感器融合的方式進(jìn)行測(cè)量。例如，可使用多種傳感器如高清攝像頭、紅外線、激光雷達(dá)等，結(jié)合多種技術(shù)如機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)等，實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的建筑測(cè)量。

4.3 云計(jì)算

未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)將更多地借助云計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，這將極大地提高數(shù)據(jù)處理效率，并且能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行在線數(shù)據(jù)分析和共享，使得數(shù)據(jù)處理更加便捷和高效。

4.4 集成化

未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)將越來(lái)越多地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、集成化的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)處理軟件等將集成在一體，形成完整的測(cè)繪系統(tǒng)，提高測(cè)繪效率和精度[5]。

4.5 多場(chǎng)景應(yīng)用

未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)將能夠在更多的場(chǎng)景中應(yīng)用。除了建筑工程測(cè)量外，還可以在環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃、土地調(diào)查、交通管理等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

4.6 5G 技術(shù)

5G 技術(shù)的發(fā)展將為無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)更大的便利。5G 技術(shù)將為無(wú)人機(jī)提供更加高速和穩(wěn)定的通信能力，使得無(wú)人機(jī)在遠(yuǎn)距離和多設(shè)備聯(lián)動(dòng)等方面有更大的優(yōu)勢(shì)。

總之，未來(lái)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的發(fā)展將更加智能化、高效化、集成化和多場(chǎng)景化。這將為建筑工程測(cè)量帶來(lái)更高的精度、更高的效率和更廣泛的應(yīng)用范圍。同時(shí)也將推動(dòng)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在其他領(lǐng)域中的發(fā)展和應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)將會(huì)更加智能化、精準(zhǔn)化、自動(dòng)化，使得建筑工程測(cè)量更加高效、安全、精確。同時(shí)，我們也需要關(guān)注其在數(shù)據(jù)隱私、飛行安全等方面的問(wèn)題，并積極探索解決方案。