无人机测绘技术在建筑工程变形监测中的应用研究

摘要：变形监测是建筑工程质量管控的重要环节。随着建筑行业的迅猛发展，传统监测技术已经难以满足现代化建筑工程的监测需求。无人机测绘技术具有数据获取高效、覆盖范围广等特点，在建筑工程变形监测中得到了广泛应用。为此，本文主要对无人机测绘技术在建筑工程变形监测中的应用进行了研究，先剖析了无人机测绘技术应用于建筑工程变形监测的价值与优势，然后从数据采集、数据处理与误差校正、作业规范这三方面，提出了无人机测绘技术在建筑工程变形监测中的应用策略，以期为今后有关研究提供参考与借鉴。

关键词：无人机测绘技术；建筑工程；变形监测

建筑工程施工与运营阶段易产生结构变形，若超出安全阈值，将直接威胁结构安全，诱发安全事故并造成人员伤亡与经济损失。变形监测是预防此类问题的关键举措，对保障工程安全至关重要。然而传统变形监测技术存在许多短板，无法满足现代大型复杂建筑工程的监测需求。建筑行业唯有创新监测技术，才能突破传统局限，提升监测质量与效率。无人机测绘技术应用于建筑工程变形监测，不仅可以破解传统技术痛点，而且可以推动监测工作提质增效。因此，相关人员要正视传统监测技术的局限性，明晰无人机测绘技术的价值与优势，优化变形监测管理，切实提升监测质量。

一、无人机测绘技术应用于建筑工程变形监测的价值与优势

（一）提升变形监测的效率与精度

传统变形监测技术受设备与作业模式限制，效率与精度均存在明显短板：人工操作的全站仪、水准仪等设备，监测范围有限且作业周期长，难以实现大范围高频次监测；GPS监测精度易受环境干扰，稳定性不足。无人机测绘技术则有效突破这些局限，在效率提升与精度保障上具备显著价值。效率方面，其机动灵活性强，可快速部署监测任务，无需复杂平台，通过预设航线自主飞行实现全方位覆盖，单次飞行即可完成大面积数据采集，效率较传统人工监测大幅提升；精度方面，依托激光雷达、高分辨率航摄仪等高精度传感器，平面定位达厘米级、高程达亚厘米级，可精准捕捉微小变形，且非接触式监测避免了对建筑结构的干扰，保障了监测数据的真实可靠[1]。

（二）推动建筑行业数字化转型

无人机测绘技术可借助数字化方式采集、存储变形数据，搭建建筑工程三维数字模型，通过多期模型对比分析，能直接呈现出变形的进程与趋势，为工程设计优化、施工方案的调整给予精准的数据支持；结合物联网与大数据技术可创建全周期智能化监测体系，实现监测数据实时流转、自动分析与智能预警，带动工程安全管理水平提升，其应用能削减监测工作的人力与时间成本投入，提升工程实施的效率，推动建筑行业朝着高效、安全、绿色的方向迈进[2]。

二、无人机测绘技术在建筑工程变形监测中的应用策略

（一）多模态协同的数据采集方案设计

数据采集是变形监测中的基础环节，其质量直接决定监测结果的精准度，巧妙设计多模态协同的数据采集方案，可充分聚合不同传感器的技术优势，做到监测数据的互补与优化，强化数据采集的全面性及可靠性，需要从平台传感器选型、航线规划、时序采集机制三方面来开展推进。首先，合理匹配合无人机平台与传感器，按照监测对象的特性挑选合适型号，就高层建筑、桥梁等大型建筑设施而言，采用续航长、载重较大的多旋翼或固定翼无人机，配备上激光雷达与高分辨率航摄仪，可同时实现三维坐标精准获取与表面影像采集；就基坑、边坡等线性场景而言，采用小型多旋翼无人机搭载红外热成像仪，基于温度变化间接推断结构内部是否变形。其次，优化飞行航线设计，采用“网格覆盖加上重点区域加密”思路，采用平行网格航线全面覆盖大面积区域，在建筑关键部位加密航线密度进而实现高精度监测，同时对飞行高度及航摄重叠度做合理设置，保障监测分辨率达标且不出现盲区。最后，构建多时序数据采集体系，参考工程施工进度与变形发展规律制定恰当的监测周期，在施工的关键阶段，把监测周期减至1 - 3天，运营阶段一旦变形稳定，监测周期就可延长至1 - 3个月，而且需保证各个时序的采集条件一致，防止因条件存在差异引发监测误差。

（二）智能化数据处理与误差校正流程

无人机测绘获取的原始数据量庞大且类别繁杂，传统的数据处理举措效率不高，精度难以维持。建立智能化的数据处理及误差校正流程，是达成监测数据高效处理、精准甄析的关键前提，对提升变形监测结果可靠性有着关键意义，要按照标准化流程实施数据处理与误差校正工作。首先，开展原始数据的预处理工作，借助专业软件对影像、点云、姿态等原始数据开展筛选去噪和格式转换，剔除劣质影像随后做畸变校正，剔除点云中的噪声点与冗余点，将姿态数据与GPS定位数据相融合，为后续处理奠定基础。其次，构建三维模型并提取变形信息，以预处理步骤完成后的影像与点云数据为依托，采用三维重建方法生成建筑工程三维模型，利用特征点匹配、光束法平差等算法，达成影像密集点云生成与网格建模，或直接针对点云做拼接网格化处理，再经由多时序模型配准开展对比，精准获取变形位置、变形量值、变形方向等核心内容。最后，构建多维度误差校正与精度验证体系，先开展设备标定以消除系统误差，再联合地面控制点数据对三维模型实施外部校正，提高定位的精度，同时借助融合多传感器数据，降低单一设备的测量误差；借助实地采集的高精度测量数据对校正后的监测结果进行确认，保障监测精度契合工程需求。

（三）标准化作业体系构建

就目前而言，无人机测绘技术在建筑工程变形监测领域应用缺乏统一标准规范，引发作业流程、技术参数与数据处理方法的不统一，监测成果的可比性与通用性不够理想，建立标准化作业体系，是推动技术规范化、大规模采纳，维护监测工作质量的关键行动。需要从作业流程、设备参数、数据管理和成果输出这三方面去建立标准：首先，制定全流程作业规章，明确监测方案设计、平台与传感器挑拣、飞行参数设置、数据采集、处理、分析及报告拟定等各环节的操作规范，对不同类型的建筑工程明确监测精度、范围及周期，针对飞行高度、重叠度、速度等关键参数制定一致标准。其次，建立设备及技术参数规范，依照不同监测精度的需求，明确无人机平台、传感器的核心技术规格，比如厘米级精度的监测项目，必须保证无人机GPS定位精度不低于1cm，激光雷达测距精度不低于5mm才可以，同时制定设备校准的周期以及方法，让设备一直处于稳定的工作状态中。最后，规范实施数据管理与成果输出流程，建立监测数据分类存储、备份与共享机制，明确存储的格式、时间长度与安全要求；做到监测成果输出内容与格式的统一，要求监测报告囊括项目概况、方案、数据处理流程、变形结果、趋势分析与安全建议等完整部分；搭建成果审核验收机制，请专业技术人员审核把关，保证监测成果精准可靠[3]。

三、结语

综上所述，建筑工程变形监测中无人机测绘技术的合理应用具有重要意义，它不仅可以优化监测路径，弥补传统监测技术的不足，而且可以推动建筑行业的高质量发展。因此，建筑工程变形监测人员要合理借助无人机测绘技术，采集建筑工程多模态数据，开展智能化数据处理与误差校正，并构建标准化作业体系，让该技术真正赋能建筑工程建设，从而推动建筑工程智能化、数字化转型。

参考文献

[1]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.

[2]汪建波,程锦 . 简析无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2023(22): 172-174.

[3]韩丹 . 无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用[J].华东科技,2023(06):55-57.