无人机遥感技术在土木工程中的应用现状

张海明 于海涛

摘 要：无人机遥感技术由于具有机动、快速、经济等优势，已成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，是未来的主要航空遥感技术之一。基于此，本文从灾情监测和评估、交通运输、建筑施工管理和测绘制图等方面综述无人机遥感技术在土木工程领域的应用现状。

关键词：无人机遥感技术；土木工程；应用现状

中图分类号：TP79 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）19-0063-02

Application Status of UAV Remote Sensing Technology in Civil Engineering

ZHANG Haiming YU Haitao

（Jilin Jianzhu University，Changchun Jilin 130021）

Abstract： Unmanned aerial vehicle （UAV） remote sensing technology has become a hot topic in the world because of its advantages of mobile， rapid and economic. It has been gradually developed from research and development to practical application stage， and is one of the major aviation remote sensing technologies in the future. Based on this， this paper summarized the application of unmanned aerial vehicle （UAV） remote sensing technology in the field of civil engineering from the aspects of disaster monitoring and assessment， transportation， construction management and mapping and mapping.

Keywords： UAVRS；civil engineering；application status

無人机遥感技术（UAVRS）是将遥感技术和无人机技术相结合，利用通信技术实现空中飞行器和地面控制站的通信联系，利用GPS差分定位技术获取位置，保证无人机按照预设路线飞行，实现了自动、快速、实时获取地表信息，为灾害监测、国土资源调查等领域提供有效的遥感数据源，并实现数据的快速处理、建模和应用分析的一门技术[1]。

1 灾情监测及评估

2011年3月，里氏9.0级地震导致福岛县两座核电站发生核泄漏，方圆20km的17万居民从核辐射区撤退。东京电力公司使用美国制造的微型飞行搭载T-Hawk无人机遥感系统监测Iraq路边的爆炸情况，拍摄核电站地面遥感影像，获取了一个月内的核电站内部损坏状况。无人机遥感技术为灾情调查提供了快速、低价、不受天气变化影响的解决方案，并在灾后重建中发挥了越来越重要的作用[2]。

1.1 调查建筑设施分布状况

建筑物及基础设施分布状况是灾后重建和灾害评估的必要数据，调查过程需要充足的人力、物力。传统调查方法依赖于人力逐门逐户调查，或利用遥感数据和GPS定位数据获取建筑物和基础设施的分布状况。与传统调查方法相比，无人机遥感技术融合图像识别技术，提供了更经济、更快速、更省力的调查方法。

1.2 提高灾情评估效率

无人机遥感技术能够为政府、研究机构、保险公司开展灾情应急响应、建筑物损坏状况、灾情索偿及赔付提供数据支持，为灾害现场清理、恢复和改造提供更高效的数据获取手段。

1.3 调查建筑设施的地震易损性

建筑物及基础设施的地震易损性是灾情评估的重要参考内容。小范围的灾情调查主要依赖于实地调查和专家经验，而无人遥感技术能够采集大范围的灾情数据，扩大地震易损性样本体积，为对比灾前和灾后损失情况发挥重要作用。

2 交通运输

无人机遥感技术凭借数据更新速度快和信息提取效率高的特点，已经广泛应用于交通运输的各个方面，如道路巡查、交通管理、道路监管和人行道现状调查等。

2.1 中高尺度的信息获取

无人机遥感技术具有一定的机动性，弥补了大尺度航空遥感和固定轨道的卫星遥感数据获取的空白。当某段交通路段发生拥堵或者故障时，飞控手可快速及时地操控无人机到达事故路段，并拍摄现场照片，为交通管理部门快速提供交通信息，以便及时做出决策。

2.2 丰富的细节信息

无人机遥感技术为交通运输网和地理信息空间提供细节信息。在感兴趣区，无人机遥感技术经航拍后可获取丰富的细节信息，获取交叉路口的交通通行情况，可有效、快速地挖掘时空信息，探索交通路线的数据空间模式。

2.3 灵活的适用性

无人机遥感技术可灵活应对交通突发情况。道路中的车流量剧增会导致特定道路交叉口的拥堵，甚至阻塞，无人机遥感技术可实现交通情况的实时监测，并且能够有效监测道路车辆运行的流动性，能够为疏导交通提供建议。

3 建筑施工管理

大型建筑物，如桥梁、高铁、工厂等施工过程需要大量人力、物力的合作完成。工程管理者利用无人机遥感技术，可远距离监控建筑施工过程，及时掌握施工进度。

3.1 可见性增强

无人机遥感技术可从高处的有利位置监测建筑工程施工状况，为工程管理者提供清晰的建筑工程的整体施工状况，而仅非只有局部的施工状况。通过设置无人机飞行路线，拍摄关键施工点、人工难以接近的现场，可帮助项目管理者做出准确及时的决策。

3.2 施工现场重现

施工现场的重现可通过摄影测量技术在专业软件中建立三维实景模型。基于无人机遥感数据，综合航空摄影技术和虚拟图像技术，可渲染生成真实视图和虚拟视图混合的三维模型，实现施工现场的三维可视化。

3.3 施工安全和风险管理

施工安全是建筑施工顺利完成的重要保障。无人机遥感技术可实现地形复杂区域、危险施工现场的拍摄工作，通过室内数据处理和信息提取，为工程师提供可靠的数据源，为制定施工任务，提高施工效率和生产力，降低施工风险提供保障。

4 测绘制图

无人机遥感技术提供了一种更便捷、更经济的空间数据获取的技术手段。和传统的航空平台或者卫星遥感平台相比，无人机遥感技术获取的空间数据时间分辨率和空间分辨率更高，具有明显的优势。另外，无人机遥感技术飞行高度比较低，并且能够灵活改变飞行姿态，避免云对影像数据质量的影响，可获取多角度的空间数据。在传统作业方式中，应首先对遥感数据进行几何校正，然后分析其空间属性随着时间变化的规律，最终完成对某一特定目标的监测。无人机遥感技术不仅能够完成大范围遥感监测，如土地类型监测、森林资源调查、实时灾情监测等，还能完成小范围的遥感监测，如交通运输情况调查。

4.1 精细化的三维建模

传统航空摄影测量只能获取建筑物正面影像，而侧面影像依赖于野外调查。无人机遥感技术可以灵活改变飞行姿态，尤其是在倾斜摄影测量中，多个不同角度的相机搭载在同一飞行平台上，可近距离多角度地获取目标物遥感影像，突破卫星遥感影像的局限性，为建立高仿真度的三维模型创造有利的条件。

4.2 快速更新的测图方法

无人机遥感技术开展工作并不需要大量的准备工作，限制条件减少，适合在紧急条件下工作。利用无人机进行航拍经济实用，可实现同一测区的多次重复作业，可获得回访周期更短的数据，提高目标物监测的时间分辨率，特别适合监测随着时间变化明显的目标物或现象，为进一步揭示空间变化特征提供高时间分辨率和空间分辨率的数据源。

4.3 恶劣环境的作业手段

无人机遥感技术具有体积小并可远程操控的特点。在人迹难以到达或者对人身安全产生威胁的区域，如有毒、有辐射源等恶劣环境，无人机可比传统的测量平台更便捷、更快速地完成作业，作业员不用冒着生命危险便可获得测图作业中必需的空间信息。

5 结论

无人机遥感技术在土木工程领域的应用越来越广泛，技术越来越成熟。土木工程领域需要无人机遥感提供高时间分辨率和空间分辨率的遥感数据源，以便了解不同建设施工阶段的现状，保障工程管理者及时掌握和解决施工问题。本文总结无人机遥感技术在灾情监测和评估、交通运输、建筑施工管理和测绘制图方面的应用现状，为无人机遥感技术在民用建筑施工中更广泛的应用提供参考。

参考文献：

[1]冯颜博，赵扣.浅析无人机遥感技术在土地工程中的应用[J].西部大开发（土地开发工程研究），2017（12）：6-9.

[2]郭超.試析无人机遥感技术在测绘工程测量中的应用[J].居业，2017（12）：10.