無人機遙感技術在土木工程中的應用現狀

張海明 于海濤

摘 要：無人機遙感技術由于具有機動、快速、經濟等優勢，已成為世界各國爭相研究的熱點課題，現已逐步從研究開發發展到實際應用階段，是未來的主要航空遙感技術之一。基于此，本文從災情監測和評估、交通運輸、建筑施工管理和測繪制圖等方面綜述無人機遙感技術在土木工程領域的應用現狀。

關鍵詞：無人機遙感技術；土木工程；應用現狀

中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：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

無人機遙感技術（UAVRS）是將遙感技術和無人機技術相結合，利用通信技術實現空中飛行器和地面控制站的通信聯系，利用GPS差分定位技術獲取位置，保證無人機按照預設路線飛行，實現了自動、快速、實時獲取地表信息，為災害監測、國土資源調查等領域提供有效的遙感數據源，并實現數據的快速處理、建模和應用分析的一門技術[1]。

1 災情監測及評估

2011年3月，里氏9.0級地震導致福島縣兩座核電站發生核泄漏，方圓20km的17萬居民從核輻射區撤退。東京電力公司使用美國制造的微型飛行搭載T-Hawk無人機遙感系統監測Iraq路邊的爆炸情況，拍攝核電站地面遙感影像，獲取了一個月內的核電站內部損壞狀況。無人機遙感技術為災情調查提供了快速、低價、不受天氣變化影響的解決方案，并在災后重建中發揮了越來越重要的作用[2]。

1.1 調查建筑設施分布狀況

建筑物及基礎設施分布狀況是災后重建和災害評估的必要數據，調查過程需要充足的人力、物力。傳統調查方法依賴于人力逐門逐戶調查，或利用遙感數據和GPS定位數據獲取建筑物和基礎設施的分布狀況。與傳統調查方法相比，無人機遙感技術融合圖像識別技術，提供了更經濟、更快速、更省力的調查方法。

1.2 提高災情評估效率

無人機遙感技術能夠為政府、研究機構、保險公司開展災情應急響應、建筑物損壞狀況、災情索償及賠付提供數據支持，為災害現場清理、恢復和改造提供更高效的數據獲取手段。

1.3 調查建筑設施的地震易損性

建筑物及基礎設施的地震易損性是災情評估的重要參考內容。小范圍的災情調查主要依賴于實地調查和專家經驗，而無人遙感技術能夠采集大范圍的災情數據，擴大地震易損性樣本體積，為對比災前和災后損失情況發揮重要作用。

2 交通運輸

無人機遙感技術憑借數據更新速度快和信息提取效率高的特點，已經廣泛應用于交通運輸的各個方面，如道路巡查、交通管理、道路監管和人行道現狀調查等。

2.1 中高尺度的信息獲取

無人機遙感技術具有一定的機動性，彌補了大尺度航空遙感和固定軌道的衛星遙感數據獲取的空白。當某段交通路段發生擁堵或者故障時，飛控手可快速及時地操控無人機到達事故路段，并拍攝現場照片，為交通管理部門快速提供交通信息，以便及時做出決策。

2.2 豐富的細節信息

無人機遙感技術為交通運輸網和地理信息空間提供細節信息。在感興趣區，無人機遙感技術經航拍后可獲取豐富的細節信息，獲取交叉路口的交通通行情況，可有效、快速地挖掘時空信息，探索交通路線的數據空間模式。

2.3 靈活的適用性

無人機遙感技術可靈活應對交通突發情況。道路中的車流量劇增會導致特定道路交叉口的擁堵，甚至阻塞，無人機遙感技術可實現交通情況的實時監測，并且能夠有效監測道路車輛運行的流動性，能夠為疏導交通提供建議。

3 建筑施工管理

大型建筑物，如橋梁、高鐵、工廠等施工過程需要大量人力、物力的合作完成。工程管理者利用無人機遙感技術，可遠距離監控建筑施工過程，及時掌握施工進度。

3.1 可見性增強

無人機遙感技術可從高處的有利位置監測建筑工程施工狀況，為工程管理者提供清晰的建筑工程的整體施工狀況，而僅非只有局部的施工狀況。通過設置無人機飛行路線，拍攝關鍵施工點、人工難以接近的現場，可幫助項目管理者做出準確及時的決策。

3.2 施工現場重現

施工現場的重現可通過攝影測量技術在專業軟件中建立三維實景模型。基于無人機遙感數據，綜合航空攝影技術和虛擬圖像技術，可渲染生成真實視圖和虛擬視圖混合的三維模型，實現施工現場的三維可視化。

3.3 施工安全和風險管理

施工安全是建筑施工順利完成的重要保障。無人機遙感技術可實現地形復雜區域、危險施工現場的拍攝工作，通過室內數據處理和信息提取，為工程師提供可靠的數據源，為制定施工任務，提高施工效率和生產力，降低施工風險提供保障。

4 測繪制圖

無人機遙感技術提供了一種更便捷、更經濟的空間數據獲取的技術手段。和傳統的航空平臺或者衛星遙感平臺相比，無人機遙感技術獲取的空間數據時間分辨率和空間分辨率更高，具有明顯的優勢。另外，無人機遙感技術飛行高度比較低，并且能夠靈活改變飛行姿態，避免云對影像數據質量的影響，可獲取多角度的空間數據。在傳統作業方式中，應首先對遙感數據進行幾何校正，然后分析其空間屬性隨著時間變化的規律，最終完成對某一特定目標的監測。無人機遙感技術不僅能夠完成大范圍遙感監測，如土地類型監測、森林資源調查、實時災情監測等，還能完成小范圍的遙感監測，如交通運輸情況調查。

4.1 精細化的三維建模

傳統航空攝影測量只能獲取建筑物正面影像，而側面影像依賴于野外調查。無人機遙感技術可以靈活改變飛行姿態，尤其是在傾斜攝影測量中，多個不同角度的相機搭載在同一飛行平臺上，可近距離多角度地獲取目標物遙感影像，突破衛星遙感影像的局限性，為建立高仿真度的三維模型創造有利的條件。

4.2 快速更新的測圖方法

無人機遙感技術開展工作并不需要大量的準備工作，限制條件減少，適合在緊急條件下工作。利用無人機進行航拍經濟實用，可實現同一測區的多次重復作業，可獲得回訪周期更短的數據，提高目標物監測的時間分辨率，特別適合監測隨著時間變化明顯的目標物或現象，為進一步揭示空間變化特征提供高時間分辨率和空間分辨率的數據源。

4.3 惡劣環境的作業手段

無人機遙感技術具有體積小并可遠程操控的特點。在人跡難以到達或者對人身安全產生威脅的區域，如有毒、有輻射源等惡劣環境，無人機可比傳統的測量平臺更便捷、更快速地完成作業，作業員不用冒著生命危險便可獲得測圖作業中必需的空間信息。

5 結論

無人機遙感技術在土木工程領域的應用越來越廣泛，技術越來越成熟。土木工程領域需要無人機遙感提供高時間分辨率和空間分辨率的遙感數據源，以便了解不同建設施工階段的現狀，保障工程管理者及時掌握和解決施工問題。本文總結無人機遙感技術在災情監測和評估、交通運輸、建筑施工管理和測繪制圖方面的應用現狀，為無人機遙感技術在民用建筑施工中更廣泛的應用提供參考。

參考文獻：

[1]馮顏博，趙扣.淺析無人機遙感技術在土地工程中的應用[J].西部大開發（土地開發工程研究），2017（12）：6-9.

[2]郭超.試析無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用[J].居業，2017（12）：10.