四旋翼無人機在基礎工程施工中的應用探討

胡福龍 郭軍海 賀 浩 胡福洪 李 超

(武漢地質勘察基礎工程有限公司，湖北 武漢 430050)

近年來，隨著國家科技創新深入推進，四旋翼無人機作為一種新型工具正不斷在多個行業領域中推廣應用。基礎工程作為社會經濟的傳統重要領域，在新時代創新型經濟的推動下，正與多個領域不斷深度融合。四旋翼無人機因其自身特點，在基礎工程中的應用正越來越受到廣泛重視。本文從基礎工程施工全階段對無人機進行應用探討，對提高工程施工效率、降低施工成本等方面具有一定的推廣價值。

1 四旋翼無人機的特點

以大疆創新公司的御Mavic Air 2型四旋翼無人機為例(見圖1)，其主要特點如下：

1)操作簡便，可視化效果好。通過手機下載大疆官方APP，按照說明書按步驟可實現四旋翼無人機與手機的互聯(見圖2)，并將拍攝的實時畫面傳送至手機端，亦可通過手機屏幕上的操作指令對四旋翼無人機進行操作。另外機身對起飛場地要求低，甚至在安全的前提下可手托式起飛。

2)機動靈活，可懸停多角度拍攝。四旋翼無人機機身小巧，以御Mavic Air 2型四旋翼無人機為例，其機身重量僅570 g，展開時機身尺寸僅183 mm×253 mm×77 mm(長×寬×高)。小巧的機身其最大上升速度達4 m/s，最大下降速度達3 m/s，可快速到達預定高度。其次機身在無風狀態下最大懸停時間達33 min，可實現多高度多角度懸停拍攝。

3)成本低。以御Mavic Air 2型四旋翼無人機為例，其基礎版官網報價為4 999元。相對傳統高清攝像頭及航拍租賃綜合價格具有明顯優勢。

2 基礎工程施工中四旋翼無人機的應用探討

2.1 項目投標

四旋翼無人機在項目投標中的應用主要是在投標前期的現場查勘階段。對于場地面積大、周邊環境復雜以及場內地形復雜的項目，四旋翼無人機對比傳統人工踏勘更能體現其優勢。

一是通過四旋翼無人機高空懸停航拍技術可對整個項目場內地貌及周邊環境進行高清晰度拍照，甚至可拍攝動態視頻，為投標人提供縱觀全局的直觀感受，更容易捕捉影響投標報價的重點信息(見圖3)。

二是對于某些場內存在大面積水域、堆土或軟弱土(無法滿足人正常站立)踏勘人無法到達的場地區域，可通過四旋翼無人機航拍的照片，以周邊參照物換算比例尺，可較精準計算出水域、堆土或軟弱土區域面積，再結合地勘報告可較精準計算出場地需處理的土方量，從而為投標報價提供更精確的參考。

三是基坑設計類項目，某些場地周邊建(構)筑物多，踏勘人不易掌握整個場地的周邊情況。利用四旋翼無人機航拍的照片，可較精準定位場地周邊建(構)筑物尺寸及與基坑位置關系，從而為基坑支護設計提供更加精確的設計依據。

四是利用四旋翼無人機航拍的照片，可對整個場地進行更加合理的施工部署規劃，以達到提高施工效率，節約工期，降低成本的目的(見圖4)。

2.2 測量及定位

利用四旋翼無人機可長時空中懸停的特點，如在四旋翼無人機機身加裝可發射紅外線的裝置和定位裝置，可實現全場地無約束放點。具體如圖5所示。

另外，如上節所述，四旋翼無人機可通過航拍照片與周邊參考物進行比例置換，較為精準計算出場地需處理面積。

2.3 施工過程監控

目前施工過程中常用的施工過程監控手段包括人工巡視和定點高清攝像頭拍攝。對于大型施工項目，人工巡視不僅難以做到施工區域全范圍覆蓋，而且速度慢，成本高；定點高清攝像頭相對人工巡視具有覆蓋面較廣，及時迅速的特點。四旋翼無人機依靠其自身特點，可做到一人操控多臺，多角度、全覆蓋，且機動靈活，不落死角，成本低。可不定時對項目整個實施階段進行動態監控。

以武漢龍湖光谷天街基坑項目為例，四旋翼無人機對整個基坑土方開挖過程進行監控，從第一層土方開挖至開挖到底，四旋翼無人機在進度控制、質量控制和現場安全文明施工方面發揮了重要作用，確保了工程按時保質完工(見圖6～圖8)。

2.4 基坑監測

目前常規的基坑監測手段有人工巡視和預埋監測元器件監測。人工巡視受場地及周邊環境限制，預埋件監測因結果分析則存在一定的延遲性。采用四旋翼無人機可通過定點不同時段照片對比，直觀初步測得基坑水平位移以及周邊沉降情況，甚至可利用四旋翼無人機對基坑進行巡視。相對于人工巡視和預埋件監測其能更快提供更直觀的監測結果，從而能及時發現險情，提前進行應急處理措施，防止基坑安全事故發生。

2.5 效果展示

利用四旋翼無人機航拍已完工項目(特別是基坑類項目)全景照片，可較好向公眾展示施工成果，體現企業施工能力，彰顯施工技術水平(見圖9～圖13)。同時也可為企業后期同類型項目投標提供震撼、直觀的借鑒材料。

3 結語

1)四旋翼無人機因其多角度、可懸停等特點，可在基礎工程施工中廣泛應用。2)在項目投標階段，可通過航拍照片對項目總體概況快速掌握并進行合理施工規劃部署。3)可通過在四旋翼無人機上加裝紅外及定位裝置，實現全場地無限制精準測量放樣。4)對比傳統攝像頭，可通過四旋翼無人機對整個施工過程實施全過程、多角度動態監測。5)項目完工后，特別是一些大型基坑類項目，可通過四旋翼無人機航拍照片進行企業能力形象展示。