四旋翼无人机在基础工程施工中的应用探讨

胡福龙 郭军海 贺 浩 胡福洪 李 超

(武汉地质勘察基础工程有限公司，湖北 武汉 430050)

近年来，随着国家科技创新深入推进，四旋翼无人机作为一种新型工具正不断在多个行业领域中推广应用。基础工程作为社会经济的传统重要领域，在新时代创新型经济的推动下，正与多个领域不断深度融合。四旋翼无人机因其自身特点，在基础工程中的应用正越来越受到广泛重视。本文从基础工程施工全阶段对无人机进行应用探讨，对提高工程施工效率、降低施工成本等方面具有一定的推广价值。

1 四旋翼无人机的特点

以大疆创新公司的御Mavic Air 2型四旋翼无人机为例(见图1)，其主要特点如下：

1)操作简便，可视化效果好。通过手机下载大疆官方APP，按照说明书按步骤可实现四旋翼无人机与手机的互联(见图2)，并将拍摄的实时画面传送至手机端，亦可通过手机屏幕上的操作指令对四旋翼无人机进行操作。另外机身对起飞场地要求低，甚至在安全的前提下可手托式起飞。

2)机动灵活，可悬停多角度拍摄。四旋翼无人机机身小巧，以御Mavic Air 2型四旋翼无人机为例，其机身重量仅570 g，展开时机身尺寸仅183 mm×253 mm×77 mm(长×宽×高)。小巧的机身其最大上升速度达4 m/s，最大下降速度达3 m/s，可快速到达预定高度。其次机身在无风状态下最大悬停时间达33 min，可实现多高度多角度悬停拍摄。

3)成本低。以御Mavic Air 2型四旋翼无人机为例，其基础版官网报价为4 999元。相对传统高清摄像头及航拍租赁综合价格具有明显优势。

2 基础工程施工中四旋翼无人机的应用探讨

2.1 项目投标

四旋翼无人机在项目投标中的应用主要是在投标前期的现场查勘阶段。对于场地面积大、周边环境复杂以及场内地形复杂的项目，四旋翼无人机对比传统人工踏勘更能体现其优势。

一是通过四旋翼无人机高空悬停航拍技术可对整个项目场内地貌及周边环境进行高清晰度拍照，甚至可拍摄动态视频，为投标人提供纵观全局的直观感受，更容易捕捉影响投标报价的重点信息(见图3)。

二是对于某些场内存在大面积水域、堆土或软弱土(无法满足人正常站立)踏勘人无法到达的场地区域，可通过四旋翼无人机航拍的照片，以周边参照物换算比例尺，可较精准计算出水域、堆土或软弱土区域面积，再结合地勘报告可较精准计算出场地需处理的土方量，从而为投标报价提供更精确的参考。

三是基坑设计类项目，某些场地周边建(构)筑物多，踏勘人不易掌握整个场地的周边情况。利用四旋翼无人机航拍的照片，可较精准定位场地周边建(构)筑物尺寸及与基坑位置关系，从而为基坑支护设计提供更加精确的设计依据。

四是利用四旋翼无人机航拍的照片，可对整个场地进行更加合理的施工部署规划，以达到提高施工效率，节约工期，降低成本的目的(见图4)。

2.2 测量及定位

利用四旋翼无人机可长时空中悬停的特点，如在四旋翼无人机机身加装可发射红外线的装置和定位装置，可实现全场地无约束放点。具体如图5所示。

另外，如上节所述，四旋翼无人机可通过航拍照片与周边参考物进行比例置换，较为精准计算出场地需处理面积。

2.3 施工过程监控

目前施工过程中常用的施工过程监控手段包括人工巡视和定点高清摄像头拍摄。对于大型施工项目，人工巡视不仅难以做到施工区域全范围覆盖，而且速度慢，成本高；定点高清摄像头相对人工巡视具有覆盖面较广，及时迅速的特点。四旋翼无人机依靠其自身特点，可做到一人操控多台，多角度、全覆盖，且机动灵活，不落死角，成本低。可不定时对项目整个实施阶段进行动态监控。

以武汉龙湖光谷天街基坑项目为例，四旋翼无人机对整个基坑土方开挖过程进行监控，从第一层土方开挖至开挖到底，四旋翼无人机在进度控制、质量控制和现场安全文明施工方面发挥了重要作用，确保了工程按时保质完工(见图6～图8)。

2.4 基坑监测

目前常规的基坑监测手段有人工巡视和预埋监测元器件监测。人工巡视受场地及周边环境限制，预埋件监测因结果分析则存在一定的延迟性。采用四旋翼无人机可通过定点不同时段照片对比，直观初步测得基坑水平位移以及周边沉降情况，甚至可利用四旋翼无人机对基坑进行巡视。相对于人工巡视和预埋件监测其能更快提供更直观的监测结果，从而能及时发现险情，提前进行应急处理措施，防止基坑安全事故发生。

2.5 效果展示

利用四旋翼无人机航拍已完工项目(特别是基坑类项目)全景照片，可较好向公众展示施工成果，体现企业施工能力，彰显施工技术水平(见图9～图13)。同时也可为企业后期同类型项目投标提供震撼、直观的借鉴材料。

3 结语

1)四旋翼无人机因其多角度、可悬停等特点，可在基础工程施工中广泛应用。2)在项目投标阶段，可通过航拍照片对项目总体概况快速掌握并进行合理施工规划部署。3)可通过在四旋翼无人机上加装红外及定位装置，实现全场地无限制精准测量放样。4)对比传统摄像头，可通过四旋翼无人机对整个施工过程实施全过程、多角度动态监测。5)项目完工后，特别是一些大型基坑类项目，可通过四旋翼无人机航拍照片进行企业能力形象展示。