摘要：随着城市化进程的不断深入发展，我国土木工程建设规模越来越大，社会对建筑工程的需求也越来越多，在扩大规模的同时，也要求实现质量的保证、生态环境的保护、施工现场安全文明建设等，实现可持续发展。而实际中，近年来，部分住房与桥梁隧道建设等频频曝出施工现场安全事故，业主多次投诉开发商房屋出现漏水、裂缝、墙体倾斜脱落等质量问题，桥梁等建筑在使用过程中突发局部或整体垮塌等现象也时有发生，施工现场存在的环境污染问题迟迟没有得到改善等等。要解决土木工程建设与使用过程中质量、安全、生态保护等问题，首要任务是获取施工现场或建筑体的信息，方便项目管理者迅速及时发现问题并快速做出决策，减少甚至杜绝安全事故的发生、提高工程质量、保证工程顺利完成。
关键词：无人机；土木工程应用；研究现状；展望
引言
掌握土木工程施工现场状况，如施工进度、质量问题、安全隐患等，为项目管理者及时做出决策具有重要的意义。传统的人工监察与摄像头监控方式效率较低且不灵活，无法应对突发事件。因此，该文阐述了无人机在土木工程前期准备、施工过程、运营维护三个不同阶段的具体应用现状，探讨了无人机在土木工程应用中所面临的机遇与挑战，并展望了无人机在土木工程应用中的研究方向，如无人机结合VR眼镜实现实时数据传递等。
1无人机技术特点
1.1GPS导航技术
GPS的应用目前已经广泛的扩展到民用领域中，而不是仅仅局限于军事领域，目前在导航方面应用较为广泛，无人机通过搭载一个小型的GPS定位模块，可以实现无人机的GPS导航定位，通过定位无人机的具体位置使其沿着预定的路线飞行，再搭载高清摄像头，可实现自动航拍。GPS定位在无人机施工安全评价的应用过程中可发挥重大作用，通过精确提供无人机的实时位置来控制无人机的飞行轨迹。
1.2红外热成像技术
红外热成像技术是一种被动红外夜视技术，其原理是利用世界中一切物体时刻都在辐射出红外线，红外线保留有物体的特征信息，根据目标物体表面温度的高低以及热分布场的差异，可以采用红外技术对物体进行识别与检测。利用红外技术的这一特性，可以通过光电技术将物体辐射的热信号转化为电信号，并通过成像装置来描述物体表面温度的空间分布，在经过系统处理，可形成热图像视频信号，可以展示与物体表面热分布相对应的热像图，即红外热图像。该技术可用于火灾预警、设备故障等，将其装载应用于无人机上可以检测施工现场的火灾以及设备故障隐患。
1.3遥感技术
无人机遥感技术由无人机飞行技术与遥感技术结合，可以在几公里高度范围内获得施工现场及周边环境的高分辨遥感影像，使用数据一体化操作系统等影像处理软件处理拍摄到的影像从而获得较高质量的测绘图，与传统的测绘方法相比较，该方法具有成本低、应用灵活、高效、安全性高、可实现危险区域探测等优势，只需一个人操控无人机而另一个人处理捕获的影像以形成完整的地形地貌图；起飞和降落只需几分钟便可以完成施工现场的航拍工作；并综合利用遥感遥控技术，能快速获取高分辨率的空间影像信息。
2无人机在土木工程应用中的优势
目前，常用的现场进度掌控、安全监管等施工信息采集方式主要有两类，一是人工获取，二是监控获取。人工获取较灵活但过于费时、费力，且效率低，无形中增加人工成本。监控获取虽能实时获得信息，但监控不灵活、视角单一，且有死角，对于突发事件反应较慢。施工现场环境污染监控，如PM2.5、扬尘等，一般通过视频监控、仪器采样或固定点监测，这些方法不仅效率低且布设范围有限。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而现在的施工现场为提高空气质量、减少扬尘等，大部分采用沿固定路线布设水管喷射水汽或使用抑尘射雾器等设备，一定程度上能改善施工环境，但效率较低，成本较高。
总结来看，无人机搭载摄像机、检测仪、定位传感器等专用设备将数据传送至地面不仅成本低、操纵灵活、安全风险小、覆盖区域广，且是一种新颖、可靠、低成本高收益的土木工程数据采集方式，只不过，在风力较大或气温很低时，无人机飞行会受到较大影响。
3无人机在土木工程施工管理阶段的应用
3.1进度管理
工程开工往往都有进度安排，但是实际上由于各种原因，如土木工程施工行业的从业人员复杂，大部分从业者文化程度较低、整体素质不高，返工或缓工等现象普遍存在，进度缓慢。通常工地进度管理采用人工监工，该方法不仅费时、费力、效率低，无法全面掌控，且依然有不少消极怠工等各种问题。利用无人机在现场进度管理中主要有以下几个应用与优势：①将高清摄像头搭载于无人机，通过设定固定航线、控制云台可以在施工现场从不同高度、不同角度监督工人们施工，可以更有效地监视和规范员工的行为；②无人机搭载三维激光扫描仪获取施工现场点云数据，通过revit等建模软件建立三维模型，对比规划设计的BIM模型分析进度等，方便项目管理者查找疏漏并及时制定下一项工作的实施方案；③从高处监测整个工程施工状况，通过设置飞行路线，拍摄关键施工点、人工难以接近的现场，帮助管理者从整体上了解施工状况，并准确及时地做出决策；④结合航空摄影技术、虚拟图像技术可生成真实视图与虚拟视图混合的三维模型，重现施工现场。
3.2安全监管
随着“智慧工地”的概念深入人心，人们越来越重视工程工地的安全问题。施工现场工作种类多、露天作业多、人员流动大、地形复杂，具有较大的安全隐患。但近年来，工地上高处坠落、触电、物体打击、机械伤害、坍塌事故常有发生。虽然人们越来越重视信息化现场管理的应用，采用远程监控施工现场，发现问题后及时与管理者沟通，但该方法无法做到事故预防，减少事故发生。因此，可以应用无人机监管安全，减少甚至杜绝事故发生，做好预防工作，包括：①监管施工人员是否按照规范安全作业，例如是否佩戴安全帽、高空作业是否有系安全带等；②监管施工单位是否按照安全管理规定执行，例如边坡等危险地带是否设有栏杆或明显的安全警告标志等；③监管施工现场交通组织情况，例如交通要道能否有序进出车辆、是否有拥堵现象、消防通道是否通畅等；④监管施工现场建筑材料堆放情况，例如钢筋、水泥等材料是否放置在规定的场地等；⑤监管施工现场设备操作情况，严禁人员在已吊起的构件下面或起重臂下旋转范围内作业、行走或停留等；⑥管理者实时场外监控，发现问题及时和现场人员联络，预防事故的发生。
3.3质量管理
无论是现浇式还是现在大力提倡的装配式土木工程施工，都存在有质量隐患。现浇式土木工程施工中由于风荷载、地基不均匀沉降、混凝土配合比等因素，易导致建筑物、桥梁隧道等产生混凝土蜂窝麻面、露筋甚至裂缝等现象。装配式土木工程施工中由于部分叠合板跨度过大、运输过程中板间挤压等产生裂纹，裂缝延伸至整个板块，导致构建破坏等问题。传统的质量检测方法是利用专业仪器对建筑物或桥梁隧道等各个部位的力学性能进行测验，用肉眼或者望远镜等辅助工具对其进行外观质量测验，对于特别复杂的工程的特殊部位或者超高层建筑，人工检测危险性大、效率低、难度大，且对于一些面积大或不易观察的地方容易产生检测遗漏的现象。
结语
随着城市的迅速发展，社会对土木工程质量、安全、可持续发展等多方面提出越来越高的要求，而无人机凭借高效快速、经济、作业成本低、风险低、机动灵活等优势受到人们的关注，并在土木工程领域得到应用与推广。
参考文献
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[3]张念芳.新时期土木工程与建筑工程的可持续发展[J].居舍，2018（26）：8.
论文作者:陈凤
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/5
标签：无人机论文; 施工现场论文; 土木工程论文; 技术论文; 物体论文; 土木论文; 遥感论文; 《防护工程》2019年第7期论文;