◆王翰釗 溫欣玲

（1.河南測(cè)繪職業(yè)學(xué)院 河南 450000；2.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 河南 450000）

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，建筑行業(yè)迎來(lái)了新機(jī)遇，為社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。在開(kāi)展工程建設(shè)中，施工單位不斷探索和應(yīng)用各種新型技術(shù)，無(wú)人機(jī)作為一種新型技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其已經(jīng)較為穩(wěn)定和成熟，并且在建筑工程領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。在無(wú)人機(jī)上搭配高清攝像頭，可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并且將采集的信息及時(shí)反饋給中控平臺(tái)，便于施工單位開(kāi)展精細(xì)化管理，不僅能夠合理控制施工進(jìn)度、降低生產(chǎn)成本，還能夠避免發(fā)生安全事故。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 無(wú)人機(jī)技術(shù)概述

無(wú)人機(jī)主要是指無(wú)人駕駛、不能載人的飛行器，利用無(wú)線遙控、系統(tǒng)程序和信息技術(shù)，對(duì)飛行器進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，可以攜帶各種設(shè)備完成既定任務(wù)。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其已經(jīng)在諸多行業(yè)和領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。

無(wú)人機(jī)技術(shù)包含任務(wù)控制、飛行控制和后勤控制三個(gè)系統(tǒng)，其中任務(wù)控制主要是指由地面后勤控制向無(wú)人機(jī)下達(dá)各種任務(wù)指令，并且將任務(wù)的完成情況及時(shí)反饋到后勤系統(tǒng)；飛行控制是在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，為了促使其完成任務(wù)而下達(dá)的各種飛行指令，目的為遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)；后勤控制主要負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)的影像信息反饋以及任務(wù)指令下達(dá)，當(dāng)無(wú)人機(jī)將影像信息傳遞給后勤系統(tǒng)后，工作人員根據(jù)其影像制作三維模型。

1.2 無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用

無(wú)人機(jī)最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，目的為攜帶攻擊性武器完成遠(yuǎn)程攻擊和投擲炸彈，在無(wú)人機(jī)發(fā)展早期，其制作成本較高，尚未在民用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)推廣，而隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)制作成本不斷下降，性能也更加優(yōu)越，其民用途徑也逐漸增加，目前商業(yè)、農(nóng)林業(yè)、緊急救援、國(guó)土資源、工程建設(shè)等領(lǐng)域均獲得廣泛應(yīng)用。

無(wú)人機(jī)技術(shù)在民用領(lǐng)域中的發(fā)展階段：第一階段：性能研究，例如續(xù)航能力、飛行控制、智能控制以及自主飛行等，目的為滿足民用的基本需求；第二階段，測(cè)繪學(xué)以及自然地理學(xué)研究，在無(wú)人機(jī)性能可以充分滿足應(yīng)用需求后，將無(wú)人機(jī)技術(shù)與圖像處理技術(shù)、遙感技術(shù)和測(cè)量技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，開(kāi)發(fā)其在測(cè)繪工作和信息采集方面的應(yīng)用性能，進(jìn)而解決生產(chǎn)中的常見(jiàn)問(wèn)題；第三階段，學(xué)科應(yīng)用，在無(wú)人機(jī)技術(shù)與民用應(yīng)用需求相匹配后，開(kāi)展進(jìn)行學(xué)科應(yīng)用研究，例如在交通運(yùn)輸、建筑工程、水利建設(shè)以及電力建設(shè)等方面的應(yīng)用，研究重心為智能識(shí)別、BIM、云計(jì)算等學(xué)科融合。

1.3 無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)應(yīng)用需求的差異性，無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)包括：第一，信息采集技術(shù)，在無(wú)人機(jī)上搭載高清攝像頭、紅外儀以及云臺(tái)相機(jī)，可以完成航拍工作，在航拍過(guò)程中采集相關(guān)信息，在整個(gè)航拍作業(yè)中，涉及點(diǎn)云技術(shù)、攝影設(shè)計(jì)、智能識(shí)別技術(shù)以及圖像處理技術(shù)等，能夠快速將信息傳輸?shù)胶笄谙到y(tǒng)，便于及時(shí)對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析；第二，測(cè)量技術(shù)，利用無(wú)人機(jī)完成各項(xiàng)測(cè)量工作，在無(wú)人機(jī)上搭載復(fù)合檢測(cè)儀、激光發(fā)射器，可以快速對(duì)指定物體和地區(qū)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)可靠性和準(zhǔn)確性較高，突破了以往地形地貌的制約；第三，非信息采集技術(shù)，主要包括緊急救援、遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)任務(wù)需求搭載各種設(shè)備，促使無(wú)人機(jī)快速而高效完成任務(wù)，在整個(gè)任務(wù)完成中，需要借助調(diào)度技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

2 無(wú)人機(jī)在工程建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 提升測(cè)量效率

無(wú)人機(jī)技術(shù)具有較強(qiáng)的圖像信息采集功能，在開(kāi)展工程建設(shè)中，需要以完善的數(shù)據(jù)作為支撐，以往的工程測(cè)量手段單一，主要通過(guò)人工的方式獲取數(shù)據(jù)信息，但是受到地形因素和人為因素的影響，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較低，并且還存在一定的安全隱患。應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠突破客觀因素的制約，在各種地形下都能夠快速完成測(cè)量工作。同時(shí)，隨著圖像處理、智能識(shí)別以及紅外儀等技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更高，并且通過(guò)圖像處理可以呈現(xiàn)三維立體模型，為工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐，顯著提升數(shù)據(jù)采集效率。

2.2 降低建設(shè)成本

隨著工程建筑行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展，則要注重控制建設(shè)成本，在各項(xiàng)成本要素中，人力成本屬于關(guān)鍵組成部分，而應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠起到控制人力成本的作用，進(jìn)而降低工程整體建設(shè)成本。例如在工程測(cè)量方面，以往需要企業(yè)投入大量的物力和人力資源用于現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和前期調(diào)研，應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠節(jié)約資源消耗，通過(guò)航拍的方式快速獲取信息，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其制作成本和應(yīng)用成本逐漸降低，更為無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2.3 控制工程進(jìn)度

現(xiàn)代工程建設(shè)規(guī)模大，對(duì)工期具有明確的要求，如何加強(qiáng)工程進(jìn)度管理，是施工單位需要思考的關(guān)鍵課題。無(wú)人機(jī)具有遠(yuǎn)程操控、航拍以及智能識(shí)別等功能，在工程進(jìn)度控制中應(yīng)用，能夠?qū)こ痰恼w建設(shè)情況進(jìn)行分析，尤其對(duì)于大型的水利工程和電力工程，可以全面掌握工程進(jìn)度，進(jìn)而根據(jù)具體施工情況靈活調(diào)整制度，確保在既定的時(shí)間內(nèi)完成施工任務(wù)。

2.4 規(guī)避安全事故

在開(kāi)展工程建設(shè)中，安全是頭等大事，基于施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，存在一定的安全隱患，如果誘發(fā)安全事故，不僅會(huì)危害施工人員的健康生命，還會(huì)影響工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在以往的安全管理中，由于技術(shù)方面的因素難以及時(shí)判斷和識(shí)別隱患位置，而應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠快速完成隱患識(shí)別，并且將隱患位置的具體情況以圖像的方式傳遞到地面，便于施工單位根據(jù)其具體情況制定應(yīng)對(duì)措施，確保施工活動(dòng)有序以及安全的推進(jìn)[1]。

3 無(wú)人機(jī)在工程建設(shè)中的具體應(yīng)用

3.1 工程前期準(zhǔn)備階段

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其性能更加優(yōu)越，并且具有視野開(kāi)闊、高空拍攝等優(yōu)勢(shì)，在工程前期準(zhǔn)備階段，能夠用于工程勘察、規(guī)劃設(shè)計(jì)以及項(xiàng)目宣傳等方面[1]。首先，工程勘察，信息數(shù)據(jù)獲取是無(wú)人機(jī)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行精確勘察，獲取周邊環(huán)境的影像信息，包括水利設(shè)施、道路情況、附近建筑等，為制定施工方案、確定施工工藝提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)，利用無(wú)人機(jī)的地形測(cè)繪功能，還可以估算可能地質(zhì)災(zāi)害的概率，例如估算山體滑坡；其次，規(guī)劃設(shè)計(jì)，無(wú)人機(jī)可以在既定的范圍內(nèi)獲取詳盡的影像信息，在工程建設(shè)初期，規(guī)劃設(shè)計(jì)屬于核心內(nèi)容，應(yīng)用無(wú)人機(jī)能夠掌握施工區(qū)域的道路分布和建筑物情況，進(jìn)而幫助施工單位開(kāi)展規(guī)劃設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性；最后，項(xiàng)目宣傳，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，建筑企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)效益，則要注重項(xiàng)目宣傳，尤其對(duì)于民用建筑，通過(guò)宣傳能夠擴(kuò)大項(xiàng)目的社會(huì)影響力和知名度，進(jìn)而吸引更多的消費(fèi)者，在項(xiàng)目宣傳中應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠利用三維建模而形成樓盤整體效果影像，將其作為宣傳資料直觀呈現(xiàn)樓盤視野效果，有助于消費(fèi)者更好了解工程概況，體現(xiàn)工程的地理優(yōu)勢(shì)。

3.2 工程項(xiàng)目施工階段

工程項(xiàng)目施工階段是無(wú)人機(jī)應(yīng)用的重點(diǎn)階段，由于施工階段涉及的內(nèi)容較多，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用目的也存在差異，而隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其所具備的三維模型、采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)、影像信息等功能，可以促使施工管理趨于智能化和信息化發(fā)展，進(jìn)而為開(kāi)展施工活動(dòng)提供便捷。

第一，施工測(cè)量，其作為工程建設(shè)的主要內(nèi)容，貫穿于整個(gè)施工過(guò)程中，基于施工測(cè)量的重要性，應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以快速獲取各種數(shù)據(jù)，進(jìn)而為工程施工提供數(shù)據(jù)支撐。例如在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，無(wú)人機(jī)通過(guò)圖像獲取能夠真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)的地物位置和地形起伏，而紋理性強(qiáng)、高清真實(shí)的圖像，還可以便于施工人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形開(kāi)展分析，解決施工中存在的問(wèn)題。

第二，計(jì)算土方石方，平整場(chǎng)地是施工階段的主要工作，而計(jì)算土方石方則是制定工程預(yù)算的關(guān)鍵依據(jù)，以往的土方計(jì)算方法包括區(qū)域平衡法、等高線法以及方格網(wǎng)法等，但是計(jì)算準(zhǔn)度較低，受到人為因素的影響較大。應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以將現(xiàn)場(chǎng)獲取的圖像制作為三維模型，在模型的支撐下能夠更加準(zhǔn)確的計(jì)算土方石方。同時(shí)，無(wú)人機(jī)還能夠?yàn)楣こ填A(yù)算控制提供技術(shù)支撐，便于企業(yè)開(kāi)展工程成本管理。

第三，安全管理，基于施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，安全管理需要貫穿于整個(gè)工程建設(shè)中，以往的安全管理信息化程度較低，難以起到及時(shí)防控和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作用，而發(fā)揮無(wú)人機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以為安全管理提供便捷。例如無(wú)人機(jī)具有遠(yuǎn)程互動(dòng)功能，在開(kāi)展施工中能夠及時(shí)將可能存在的安全隱患及時(shí)反饋給中控平臺(tái)，進(jìn)而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)整施工方案，降低發(fā)生安全事故的概率；又例如在開(kāi)展施工活動(dòng)之前，可應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)航拍，利用智能識(shí)別技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的隱患位置和危險(xiǎn)源進(jìn)行排除，為施工人員創(chuàng)設(shè)安全的施工環(huán)境；再例如在現(xiàn)場(chǎng)安全管理中，可應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作或者危險(xiǎn)行為，能夠及時(shí)制止和處理。

第四，進(jìn)度管理，目前進(jìn)度管理已經(jīng)成為工程管理的核心內(nèi)容，而應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以為進(jìn)度管理提供便捷。例如應(yīng)用無(wú)人機(jī)完成實(shí)景圖像拍攝，將虛擬模型和實(shí)景模式進(jìn)行融合，利用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，可以掌握當(dāng)前工程進(jìn)度，具有直觀性和鮮活性，促使進(jìn)度管理更加具體。同時(shí)，應(yīng)用GIS模型還能夠?qū)崿F(xiàn)信息互動(dòng)和數(shù)據(jù)交換，滿足空間分析、進(jìn)度查詢以及工程算量等工作的需求。此外，應(yīng)用BIM技術(shù)還可以根據(jù)施工進(jìn)度調(diào)整施工方案，保證施工方案的合理性和科學(xué)性。

第五，質(zhì)量管理，質(zhì)量是開(kāi)展工程管理的核心內(nèi)容，尤其對(duì)于現(xiàn)代建筑而言，質(zhì)量是企業(yè)提升自身行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，以往的質(zhì)量管理主要借助人工和各項(xiàng)設(shè)備，管理缺乏實(shí)效性和動(dòng)態(tài)性，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題還會(huì)影響工程進(jìn)度。應(yīng)用無(wú)人機(jī)開(kāi)展質(zhì)量管理，可以在無(wú)人機(jī)上搭載紅外熱成像相機(jī)，起到替代傳感器的作用，例如在建筑外外墻、橋梁等施工中應(yīng)用，可以起到動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的作用，具有簡(jiǎn)單、高效以及便捷等優(yōu)勢(shì)[2]。

3.3 建筑運(yùn)行維護(hù)階段

在完成工程建設(shè)施工后，建筑即進(jìn)入到運(yùn)行維護(hù)階段，在這一階段應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，除了可以加大工程宣傳之外，還能夠利用智能識(shí)別、航拍等技術(shù)為應(yīng)急處理、安全巡視和維護(hù)維修提供便捷[2]。

第一，應(yīng)急處理，工程在長(zhǎng)期施工中會(huì)存在安全隱患，例如橋梁工程在使用中會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形或者橋面裂縫，如果沒(méi)有及時(shí)處理容易影響使用者安全，應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)可以完成應(yīng)急處理工作，在執(zhí)行高空或者高危險(xiǎn)任務(wù)中，無(wú)人機(jī)能夠替代人工完成救援工作，進(jìn)而避免人員傷亡，保證應(yīng)急處理的即時(shí)性。

第二，安全巡視，無(wú)人機(jī)所具備的高清拍攝功能，可以對(duì)建筑工程的使用狀態(tài)進(jìn)行安全巡視，例如在橋梁道路工程使用中，無(wú)人機(jī)航拍能夠采集其使用數(shù)據(jù)，根據(jù)圖像處理開(kāi)展數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而掌握工程存在的安全隱患，包括橋面裂縫看寬度以及路面病害等，進(jìn)而及時(shí)解決安全隱患，保證工程的穩(wěn)定以及安全運(yùn)行。

第三，維護(hù)維修，維護(hù)維修屬于工程后期運(yùn)行的主要工作，通過(guò)維護(hù)維修能夠保證建筑工程使用安全。在維護(hù)維修中應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，其可以檢測(cè)道路結(jié)構(gòu)、管道結(jié)構(gòu)、自動(dòng)定位以及自動(dòng)識(shí)別，例如在電力工程運(yùn)行中，通過(guò)無(wú)人機(jī)可以對(duì)巡線系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)塔材的裂紋、銹蝕等缺陷，進(jìn)而將圖像反饋給中控系統(tǒng)，安排人員及時(shí)對(duì)工程進(jìn)行維護(hù)維修[3]。

3.4 工程項(xiàng)目審計(jì)階段

在進(jìn)入到工程審計(jì)階段，無(wú)人機(jī)技術(shù)依然可以發(fā)揮掛件作用，例如審計(jì)違法建筑、竣工數(shù)據(jù)核實(shí)以及項(xiàng)目審計(jì)等，無(wú)人機(jī)技術(shù)可以為相關(guān)工作提供便捷，促使各項(xiàng)工作的有序開(kāi)展。

第一，審計(jì)違法建筑，相關(guān)部門在整治違規(guī)建筑以及取證中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)可以通過(guò)航拍和城市數(shù)據(jù)對(duì)比，為違法建筑的具體信息和位置進(jìn)行識(shí)別，為城市違法建筑整治奠定基礎(chǔ)，提升處罰效率和取證效率。

第二，竣工數(shù)據(jù)核實(shí)，利用無(wú)人機(jī)航拍以及三維建模技術(shù)，能夠獲得建筑的全景圖、測(cè)繪數(shù)據(jù)以及竣工模型，通過(guò)模型或者圖片匹配，對(duì)竣工數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確核實(shí)。

第三，項(xiàng)目審計(jì)，在開(kāi)展項(xiàng)目審計(jì)中應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，能夠?qū)⒐こ淘谶\(yùn)維、施工以及前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，提供隱蔽施工過(guò)程信息，為審計(jì)工作提供大量的數(shù)據(jù)支撐。而在無(wú)人機(jī)技術(shù)的支撐下，審計(jì)工作模式也發(fā)生了巨大變化，逐漸趨于智能化以及信息化方向發(fā)展[4]。

4 無(wú)人機(jī)在工程建設(shè)中的應(yīng)用前景

目前在工程建設(shè)中，無(wú)人機(jī)扮演的角色更加重要和關(guān)鍵，尤其隨著北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的不斷完善，將GPS技術(shù)和無(wú)人機(jī)技術(shù)結(jié)合，能夠更好確定目標(biāo)物位置，保證信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及精度，甚至達(dá)到毫米級(jí)別。同時(shí)，隨著5G技術(shù)的發(fā)展，目前我國(guó)5G技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先世界水平，而5G行業(yè)的發(fā)展，可以為無(wú)人機(jī)技術(shù)提供便捷，促使無(wú)人機(jī)在各種艱難、復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行，提升無(wú)人機(jī)的抗干擾能力[4]。在城市建設(shè)進(jìn)程下，施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境更加復(fù)雜多變，無(wú)人機(jī)技術(shù)所具備的圖像處理和三維建模技術(shù)，能夠幫助施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)可視化管理，有助于推動(dòng)精細(xì)化管理的發(fā)展[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境更加復(fù)雜和多變，為施工單位開(kāi)展各項(xiàng)管理增添了一定難度。無(wú)人機(jī)作為一種新型技術(shù)，在工程建設(shè)中可以起到良好的輔助作用，為各項(xiàng)管理提供信息和數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，通過(guò)圖像處理和三維建模，還能夠幫助施工單位制定各項(xiàng)決策[5]。因此，施工企業(yè)要認(rèn)識(shí)到無(wú)人機(jī)技術(shù)的優(yōu)越性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際合理應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。