无人机在变形监测仪器安装方面的应用

无人机在变形监测仪器安装方面的应用

程 杰

湖北神龙工程测试技术有限公司  湖北省 武汉市  430000

摘要：在科学技术飞速发展的今天，将无人机监测方法引入到建设项目的形变监测中，显示出其特有的优越性。无人机测绘作业的细节流程，包括任务规划、数据采集与处理，重点研究无人机在变形监测方面的应用。研究成果将丰富和发展基于无人机数据的城市建设项目三维形变监测新方法，为我国建设项目精细化管理、保障建设项目的安全性、防灾减灾等奠定基础。

关键词：无人机测绘；建筑工程；变形监测；精度控制

引言

施工过程中的变形监测是保证结构安全，防止灾害发生，提高建筑物使用年限的关键。在城市建设中，由于建筑使用年限的增加，加之各种自然环境与人类活动的共同作用，使得对建筑基坑的位移与变形进行实时观测，可以有效地评价建筑的整体稳定与安全性。传统的监测手段主要依靠水准仪、全站仪等非直接接触的方式进行，存在耗时长、效率低等问题。近年来，无人驾驶飞行器成为一种快速、高效、经济的监测方法，以搭载多个传感器进行高精度的信息获取，为形变研究提供了全新角度。

一、自动化智能监测技术分析

全自动的智能化监测技术，采用了物联网技术和大数据技术等多种高科技，在监测目标的各个结构位置上安装了传感器，可以实时地收集监测目标的动态数据。收集的数据信息可以被收集到监测中心，由技术人员通过自动监测系统来进行数据信息的分析和处理。从实际的使用情况来看，自动智能化监测技术的效果越来越显著。自动化智能监测为基坑的监测数据采集、信息传输等工作打下了坚实的基础。自动化技术通过对工程建设过程中的资料进行监测和分析，可以判断和预防潜在的风险。

二、深基坑自动化监测准备

（一）基准点布置

实现对深基坑的自动监测，必须对无人机监测参考点进行合理的布设。在施工过程中，施工基准点一般都是在边坡周边，且无明显的沉降危险。通常要设置三个基准点。在基准点布置完毕之后，要派专业的工作人员对参考点进行周期性的校核，确认参考点有没有发生位移和变形等现象，如果发生这种现象，要及时进行修正，以免影响到所收集的资料的精度。

（二）监测点布置

在进行自动监测时，应根据设计图纸和工程现场的实际条件，以供选择。在各监测点的布设上，应注意：

在进行土壤深度水平变位监测时，应选用适当的测斜管，并保证选用高强度 PVC管。将测斜管道插入土中时，其长度应略高于测斜孔。对于测斜管的孔口，应立即将孔口封闭，防止有异物混入。在监测装置与钢管的连接时，在其末端部位，应采取刚性连接的方法，并配有万向接头。测斜管道铺设完毕后，应及时进行施工，并在施工过程中采用砂土进行遮盖，以保证埋设位置，以避免测斜管道的变形。

施工中应根据工程的具体要求，做好轴向力监测点的布置工作，并对其进行合理地布置。若以钢筋混凝土支架为主测点，则施工人员需在其四根主筋的部位放置钢筋应力传感器，使其与支架的方向相平行，并采用焊接的方法进行安装。在焊时，要注意对焊缝进行压力测试，并用一块潮湿的布加以保护。一般都会在加固的建筑物内设有钢管支承轴向力的监测点，在钢支撑的两侧都要布置有诸如表面应变仪等多种计量设备，并采用焊接的方式进行安装和固定。在安装过程中要确保与支架的受力均衡，使应变片和钢架支架的紧密配合。

其他监测点的布设应满足相关规范规定，并选取受力变形大、结构较为复杂的区域，这样才能保证在施工期对基坑的安全性进行有效监测。

（三）深基坑自动化监测方式

在对深基坑的施工过程中，采用了多种监测手段。

对大范围内的水平和垂直变形进行了监测。采用了平面阵列激光位移监测仪、无线静态水准仪和无线倾角监测仪等多种监测手段对其进行了研究。该系统可对基坑开挖过程中的水平状态和竖向位移进行实时监测。

对深开挖过程中的深度变形进行监测。在实施深基坑自动化监测过程中，应充分使用传感器，并按照自下而上的原理，进行传感器的安装工作，以达到精确测定被测目标的角度。该仪器具有自动提升、自动记录、无线传输等功能，能够实现自动深度水平位移监测；同时，其内部的多个感光监测元件可以解决“零漂”问题，保证了监测的稳定性和效率。

对深基坑支护进行了轴向力的监测。以振弦式钢筋监测仪和埋入式应变片为基础，对深基坑支护结构的轴向位移进行了监测。在观测过程中，首先对观测数据进行两个初值的测定，最后的初值是两个观测初值的平均。在进行后续的深基坑施工过程中，需要依据原始数据进行差异计算，并结合实际施工过程中支护力的变化，从而达到对整个工程的安全控制。在实施过程中，必须严格遵守各项规定，取得准确的资料。同时，依据轴力实测值的改变，选取适当的时段进行支护结构的拆卸。

对深层地下水进行了监测。基于对地涡旋阻抗监测技术，通过对地涡阻法监测水位高低，通过伺服马达响应水位的改变实时监测，具有高精度、自动化监测和实时传输等优点。可实现对地下水的动态响应，使深基坑的施工及时，减少危险。

三、

无人机在建筑工程变形监测中的应用

（一）建筑工程变形监测需求分析

基坑监测的目标是对建筑结构进行状态评价，对潜在危险进行早期预警，以便进行维修。通过对建筑物运动速度、运动方向、倾角、裂缝宽度等因素的分析，明确了建筑物在地震作用下的破坏特征及其对建筑物的破坏程度。

（二）无人机测绘与变形分析流程

针对不同类别、不同监测要求，合理划分监测面积与优先监测区域，保证无人机对各关键监测点位的有效监测。详细地计划毫无人迹的飞行路线，获取综合的图像和点云信息。为了方便对时序的研究，在资料的收集中应考虑到不同的时段及多次的观测值。基于图像拼接、点云生成和3D重构的新方法，并对其进行了具体的分析。

（三）数据处理方法

通过剔除异常值、辐射改正和几何改正等方法，对采集到的资料进行精确标定与预处理，从而达到更好的精度。利用图像处理技术，将采集到的图像进行拼接，形成一幅大尺度的图像，然后根据图像的信息重构出3D模型。基于该模型，对各结构体的运动矢量、倾角等进行了分析。

（四）数据分析与解译

分析了不同时期建筑的变形规律，估算了建筑的形变速度及可能的发展轨迹。在此基础上，结合工程实例，对影响工程建设安全的主要因素进行了探讨。通过与其他监测手段的比较，证明了该方法的精度。

(1)科技革新

必须持续推进技术革新，提升 UAV的传感器技术、飞行安全保障（例如飞行安全）、信息传递与处理技术的效率与可靠性。另外，推动多元资料来源于不同系统之互通与连结，可提升资料处理之效能与准确度。

(2) 职业训练和制定规范

因此，必须重视科技工作者的职业训练，特别是资料的整理与分析训练，才能确保资料的正确与可靠。在此过程中，必须建立并遵守一系列清晰的测定与资料处理准则，以保证监测成果的普遍性与可比性。

(3)多学科协作和综合运用

无人机遥感与数据科学等多学科交叉融合，是实现遥感与数据科学交叉融合的有效途径。通过进行多学科协作，使各个行业的先进经验与知识得以融合，实现整体监测过程的优化。通过对多源遥感资料的综合利用，实现了对遥感影像的深度与广度的综合利用。

结束语

无人机技术具备高效、经济的特点，使得监测系统成为一种新型的监测手段。在法规、技术以及标准化程序上进行综合完善，无人机的应用潜力将得到进一步释放，促进相关行业的技术革新。

参考文献

[1]葛晓晓.基于无人机测绘技术的建筑工程变形监测及分析方法[J].工程机械与维修,2023,(05):80-82.

[2]安卫.基于无人机遥感技术的农村土地整治测绘方法[J].测绘与空间地理信息,2023,46(11):90-93+98.

[3]陈家伟,黄宇,潘阳等.自动化智能监测技术在深基坑中的应用[J].中国建筑装饰装修,2022,(03):66-67.