無人機遙感技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

張海明 于海濤

摘 要：無人機遙感技術(shù)由于具有機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，已成為世界各國爭相研究的熱點課題，現(xiàn)已逐步從研究開發(fā)發(fā)展到實際應(yīng)用階段，是未來的主要航空遙感技術(shù)之一?；诖耍疚膹臑?zāi)情監(jiān)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(shù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：無人機遙感技術(shù)；土木工程；應(yīng)用現(xiàn)狀

中圖分類號：TP79 文獻標(biāo)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(shù)（UAVRS）是將遙感技術(shù)和無人機技術(shù)相結(jié)合，利用通信技術(shù)實現(xiàn)空中飛行器和地面控制站的通信聯(lián)系，利用GPS差分定位技術(shù)獲取位置，保證無人機按照預(yù)設(shè)路線飛行，實現(xiàn)了自動、快速、實時獲取地表信息，為災(zāi)害監(jiān)測、國土資源調(diào)查等領(lǐng)域提供有效的遙感數(shù)據(jù)源，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理、建模和應(yīng)用分析的一門技術(shù)[1]。

1 災(zāi)情監(jiān)測及評估

2011年3月，里氏9.0級地震導(dǎo)致福島縣兩座核電站發(fā)生核泄漏，方圓20km的17萬居民從核輻射區(qū)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(tǒng)監(jiān)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(nèi)的核電站內(nèi)部損壞狀況。無人機遙感技術(shù)為災(zāi)情調(diào)查提供了快速、低價、不受天氣變化影響的解決方案，并在災(zāi)后重建中發(fā)揮了越來越重要的作用[2]。

1.1 調(diào)查建筑設(shè)施分布狀況

建筑物及基礎(chǔ)設(shè)施分布狀況是災(zāi)后重建和災(zāi)害評估的必要數(shù)據(jù)，調(diào)查過程需要充足的人力、物力。傳統(tǒng)調(diào)查方法依賴于人力逐門逐戶調(diào)查，或利用遙感數(shù)據(jù)和GPS定位數(shù)據(jù)獲取建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的分布狀況。與傳統(tǒng)調(diào)查方法相比，無人機遙感技術(shù)融合圖像識別技術(shù)，提供了更經(jīng)濟、更快速、更省力的調(diào)查方法。

1.2 提高災(zāi)情評估效率

無人機遙感技術(shù)能夠為政府、研究機構(gòu)、保險公司開展災(zāi)情應(yīng)急響應(yīng)、建筑物損壞狀況、災(zāi)情索償及賠付提供數(shù)據(jù)支持，為災(zāi)害現(xiàn)場清理、恢復(fù)和改造提供更高效的數(shù)據(jù)獲取手段。

1.3 調(diào)查建筑設(shè)施的地震易損性

建筑物及基礎(chǔ)設(shè)施的地震易損性是災(zāi)情評估的重要參考內(nèi)容。小范圍的災(zāi)情調(diào)查主要依賴于實地調(diào)查和專家經(jīng)驗，而無人遙感技術(shù)能夠采集大范圍的災(zāi)情數(shù)據(jù)，擴大地震易損性樣本體積，為對比災(zāi)前和災(zāi)后損失情況發(fā)揮重要作用。

2 交通運輸

無人機遙感技術(shù)憑借數(shù)據(jù)更新速度快和信息提取效率高的特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通運輸?shù)母鱾€方面，如道路巡查、交通管理、道路監(jiān)管和人行道現(xiàn)狀調(diào)查等。

2.1 中高尺度的信息獲取

無人機遙感技術(shù)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(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取的空白。當(dāng)某段交通路段發(fā)生擁堵或者故障時，飛控手可快速及時地操控?zé)o人機到達事故路段，并拍攝現(xiàn)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(xì)節(jié)信息

無人機遙感技術(shù)為交通運輸網(wǎng)和地理信息空間提供細(xì)節(jié)信息。在感興趣區(qū)，無人機遙感技術(shù)經(jīng)航拍后可獲取豐富的細(xì)節(jié)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(shù)據(jù)空間模式。

2.3 靈活的適用性

無人機遙感技術(shù)可靈活應(yīng)對交通突發(fā)情況。道路中的車流量劇增會導(dǎo)致特定道路交叉口的擁堵，甚至阻塞，無人機遙感技術(shù)可實現(xiàn)交通情況的實時監(jiān)測，并且能夠有效監(jiān)測道路車輛運行的流動性，能夠為疏導(dǎo)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(shù)，可遠(yuǎn)距離監(jiān)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(shù)可從高處的有利位置監(jiān)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(shè)置無人機飛行路線，拍攝關(guān)鍵施工點、人工難以接近的現(xiàn)場，可幫助項目管理者做出準(zhǔn)確及時的決策。

3.2 施工現(xiàn)場重現(xiàn)

施工現(xiàn)場的重現(xiàn)可通過攝影測量技術(shù)在專業(yè)軟件中建立三維實景模型?；跓o人機遙感數(shù)據(jù)，綜合航空攝影技術(shù)和虛擬圖像技術(shù)，可渲染生成真實視圖和虛擬視圖混合的三維模型，實現(xiàn)施工現(xiàn)場的三維可視化。

3.3 施工安全和風(fēng)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(shù)可實現(xiàn)地形復(fù)雜區(qū)域、危險施工現(xiàn)場的拍攝工作，通過室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和信息提取，為工程師提供可靠的數(shù)據(jù)源，為制定施工任務(wù)，提高施工效率和生產(chǎn)力，降低施工風(fēng)險提供保障。

4 測繪制圖

無人機遙感技術(shù)提供了一種更便捷、更經(jīng)濟的空間數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)手段。和傳統(tǒng)的航空平臺或者衛(wèi)星遙感平臺相比，無人機遙感技術(shù)獲取的空間數(shù)據(jù)時間分辨率和空間分辨率更高，具有明顯的優(yōu)勢。另外，無人機遙感技術(shù)飛行高度比較低，并且能夠靈活改變飛行姿態(tài)，避免云對影像數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響，可獲取多角度的空間數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)作業(yè)方式中，應(yīng)首先對遙感數(shù)據(jù)進行幾何校正，然后分析其空間屬性隨著時間變化的規(guī)律，最終完成對某一特定目標(biāo)的監(jiān)測。無人機遙感技術(shù)不僅能夠完成大范圍遙感監(jiān)測，如土地類型監(jiān)測、森林資源調(diào)查、實時災(zāi)情監(jiān)測等，還能完成小范圍的遙感監(jiān)測，如交通運輸情況調(diào)查。

4.1 精細(xì)化的三維建模

傳統(tǒng)航空攝影測量只能獲取建筑物正面影像，而側(cè)面影像依賴于野外調(diào)查。無人機遙感技術(shù)可以靈活改變飛行姿態(tài)，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(biāo)物遙感影像，突破衛(wèi)星遙感影像的局限性，為建立高仿真度的三維模型創(chuàng)造有利的條件。

4.2 快速更新的測圖方法

無人機遙感技術(shù)開展工作并不需要大量的準(zhǔn)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(jīng)濟實用，可實現(xiàn)同一測區(qū)的多次重復(fù)作業(yè)，可獲得回訪周期更短的數(shù)據(jù)，提高目標(biāo)物監(jiān)測的時間分辨率，特別適合監(jiān)測隨著時間變化明顯的目標(biāo)物或現(xiàn)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(shù)據(jù)源。

4.3 惡劣環(huán)境的作業(yè)手段

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

5 結(jié)論

無人機遙感技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)越來越成熟。土木工程領(lǐng)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(shù)據(jù)源，以便了解不同建設(shè)施工階段的現(xiàn)狀，保障工程管理者及時掌握和解決施工問題。本文總結(jié)無人機遙感技術(shù)在災(zāi)情監(jiān)測和評估、交通運輸、建筑施工管理和測繪制圖方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，為無人機遙感技術(shù)在民用建筑施工中更廣泛的應(yīng)用提供參考。

參考文獻：

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

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