舜元建设（集团）有限公司上海200050
摘要：无人机在最近几年蓬勃发展，应用多元化。在总结了目前民用无人机的发展现状的基础之上，本文梳理了民用无人机在建筑领域内的诸多用途。最后，通过实例详细说明了无人机在建筑工程项目中的深化应用，通过此项应用有效地提高了施工的准确度和效率，为行业内施工提供了重要的借鉴价值。
关键词：无人机；建筑工程项目；土方测量
1引言
自从20世纪20年代，无人机面世以来。其主要应用在军用领域。目前，民用无人机的主要应用市场在：数字化城市勘探与测绘、海防监视、边防巡查、气象探测、地质勘探、摄影、防灾减灾、缉私反恐等领域。随着无人机芯片、电池、惯性传感器、通讯芯片等产业链快速发展，无人机成本急剧下降。小型化、低功耗、智能化的无人机在民用领域的应用越来越普及。在建筑工程领域，由于建筑项目占地都远远小于环保、气象、测绘等领域的，一般都在几万平米以内，所以主流的无人机还是采用旋翼无人机。
2、无人机的发展现状
中国民用无人机起步早，近年发展较快。上世纪80年代，西北工业大学研发了一款用于航空测绘和物理勘探的无人机——D4，这是国内创历史先河的突破。自20世纪90年代开始，民营企业陆续加入研发，军工集团也开始涉足民用领域，国内无人机的研发速度突飞猛进。专为民用研制的“黔中1号”无人机在2010年顺利首飞，2011年国产“蜜蜂28号”无人机，可全自主起飞、着陆、悬停和航路规划，能应用农业喷洒、电力巡检、防灾应急、航拍测绘、中继通信等。2012年以后，以大疆为代表的民用无人机如雨后春笋般出现在人们的视野内，短短几十年，无人机迎来了前所未有的盛世。[1]
3、无人机在建筑领域中的应用
3.1城镇规划与管理
目前，我国仍然有大量分散的小城镇，特别是在西部地区，城镇面积小、布局零散。在城镇规划与管理过程中大量的高精度空间信息仍然是空白。通过无人机数字化测图可以准确高效地建立起城镇空间规划系统。修测和补漏大比例尺、地形图的城镇测绘系统。
3.2施工选址
在施工选址过程中需要提交1：500的地形图和道路网、区位图、建设项目平面方案。此外，还需考虑气象、水文、地表地质等情况。利用无人机高精度倾斜摄影技术可以精准高效的生成地形图、区位图、道路网图、地表图、水文图等，利用无人机航拍的点云模型可以快速生成等比例的建设项目平面图和施工场地布置图[2]。
3.3土石方量计算
规划测量区域以后，设置无人机技术的飞行范围和飞行高度，利用无人机对测量区域进行航拍作业，将生成的序列图进行处理以后生成三维地形模型。根据施工的实际要求对三维地形模拟，实时准确地计算土石方的挖填方量。
3.4施工进度管理
将项目所涉及的各项工作、工序进行分解以后，按各工作的开始时间、持续时间、结束时间制定各工作的作业计划横道图。在施工进度管理过程中，管理人员通过无人机的高清航拍图，实时掌握项目的实际进展情况，通过对比无人机传输的高清施工作业图，分析实际进度与计划进度之间的偏差。保证施工进度的完成时间在合同约定的竣工日期范围内。
3.5材料/结构变形观测
材料/结构的变形通常是非线性不均匀的。如果外部影响因素显著性提高时，材料/结构会发生显著性变形。无人机扫描材料/结构的外部形状生成点云，将点云与原始模型对比，软件可自动计算出材料/结构的变形值，并通过不同色块高亮显示各区域的严重程度。[3]在固定周期中扫描材料/结构的实际偏移值并记录下来，可以预测后期材料/结构的变形范围，将危险系数控制在规定范围内。
3.6施工安全管理
建筑工程项目施工过程中，安全管理人员可以利用无人机高精度的控制云台从不同角度、不同高度实时传输施工人员的施工位置和施工员信息。特别是在高空施工作业过程中，利用无人机可以方面管理人员及时发现安全隐患，制定安全措施，保证施工人员的生命健康。
3.7绿色施工、文明施工管理
当前，无人机在环境监测方面如火如荼。同样，此项推广依然适用于建筑领域。通过无人机平台搭载环境监测设备，可以实时检测施工现场的PM2.5指标，有效地控制施工现场的扬尘。[4]保证现场绿色施工、文明施工。为工作人员创造一个健康、文明、绿色的施工环境。
4、案例分析
4.1项目概况
本工程位于南京市仙林大学城麒麟区临汾旅西侧科研地块，汇通路与灵山南通（规划）交叉口东南角。项目自北向南分为A、B、C三个地块，如图4-1所示。地铁四号线从本项目A、B地块间由东而西穿越而过。B地块地下室与C地块地下室之间采用过街通道连接。仙林新所区项目类型是科研用办公楼，占地面积300多亩，建筑面积约65万平方米，原始场地面积大，项目单体较多。测量区域范围较大，地势起伏变化大，地表有枯萎的植物覆盖。
4.2实施流程
（1）、利用无人机对目标区域进行环境勘察，如下图所示；
图4-1现场环境无人机航拍图图4-2像控点序列图
（2）、测量人员在目标区域四周布设像控点，并编号标记；
（3）、在目标区域执行飞行作业，将拍摄图像以顺序编号保存；
（4）、将无人机航摄图像导入图像快拼软件中，经过处理后输出加密点云；
（5）、将经过校正的加密点云文件导入到BIM建模软件，经过其处理后生成原始地形模型；
（6）对原始地形模型进行挖、填模拟。将开挖模型的几何量乘以土壤松散系数就可以得到土石方挖方量，如果将回填的模型量乘以土壤勘实系数即为土石方填方量。
在Revit软件根据A、B、C区域的土方挖填模型自动计算出土石方量，数据整理如下表所示。A、B、C区域土方开挖量共计1398222m3。其中，A、B、C区域各水塘的面积如下表4-2所示，水塘面积共计24512m2。
表4-1土方开挖模型量单位：m3
5、结论
无人机应用于建筑工程项目中，可以有效地节省大量时间、人力和财力。此项目中，传统的内外业作业时间大约为一个月，但是无人机的内外业作业时间只需7天，因此，极大地提高了施工作业的效率。此外，无人机在测量作业过程中是全过程自动化完成的，人为干预极少，这有效地减少了人为干预的问题。无人机通过正斜摄影捕捉地表地理信息，测量间距精确至毫米级，而传统的测量间距无法达到这种精确度。更重要的是，由于测量结果是唯一的、可验证的，有利于验证项目各参与方的测量结果。因此，将无人机应用工程项目中，可以有效弥补传统施工测量高投入、管理粗放、施工低效、数据不唯一的问题。
无人机技术有利于建筑工程项目各参与方跟踪工程项目整体的发展趋势，为后期的决策提供准确、实时的信息支撑。随着无人机技术不断成熟，成本持续降低，无人机必定会成为建筑行业信息化、工业化、智能化发展的有力工具。
参考文献：
[1]宇辰网.中国民用无人机发展概况[J].机器人产业，2017，1：52-53.
[2]李路路，张鹏.浅谈无人机民用的发展现状[J].2014年（第五届）中国无人机大会论文集，2014：765.
[3]任江，刘莹颖.无人机在建设领域的应用与发展[J].2014年（第五届）中国无人机大会论文集，2014：734.
[4]徐胜利.建筑施工领域中无人机的应用分析[J].山西建筑，2017，43（5）：249.