摘要：针对水利工程施工质量监控需求，本研究基于无人机航测技术与水利工程结合的意义，探究了基于无人机航测的水利工程施工质量动态监控方法。分析发现，无人机航测技术能够高效获取施工现场的实时数据，为施工质量监控提供高精度信息。通过分析，文章旨在构建一套科学、高效的水利工程施工质量动态监控体系，以提升施工质量管理水平，保障水利工程安全与效益，推动水利工程行业向智能化、信息化方向发展。

关键词：无人机；航测；水利工程；施工质量；动态监控

引言

随着现代工程技术的发展，越来越多的高新技术被广泛应用于水利工程中，如北斗导航定位系统、无人机技术、高精度测量等，这些技术在提高水利工程质量和效率方面发挥了重要作用。然而，由于水利工程建设周期长、涉及范围广、地域分布广、施工难度大等特点，对施工全过程的动态监控还存在较多不足之处。无人机是一种航空飞行器，具有飞行高度低、续航时间长、操作简单易用等优点，可以通过机载设备获取地面信息，并将数据传输至地面接收站进行处理分析。因此，无人机航测在水利工程施工动态监控中具有很好的应用前景。

1 无人机技术与水利工程结合的意义

1.1 提高作业效率

利用无人机进行测绘时不受地形地貌的限制，可快速获取大范围、高精度的影像数据。相比于传统的地面测绘技术，无人机航测具有快速高效的优势，能够在短时间内完成大量测量任务。同时，无人机可以根据需要飞行至指定区域，采集更多的目标地物影像，提高了测绘效率。

1.2 降低作业风险

在水利工程施工中，地形起伏较大、植被茂密或者地下管线密集等因素会给测绘工作带来一定的困难。而无人机作为一种灵活机动的航空工具，可以穿越树林、山丘、建筑物等障碍物进行拍摄，从而避免因地形复杂而导致的测量误差。无人机还可以搭载多种传感器（如测距雷达、多光谱相机等）进行数据采集，为后续的数据处理提供有力保障[1]。

1.3 优化工程方案

利用无人机航测技术，可以对工程现场进行全面细致的勘测，并结合其他辅助手段进行综合分析。通过对比不同设计方案之间的优劣，可及时发现潜在问题，从而优化工程方案，提高施工效率。

1.4 加强质量控制

在施工过程中，若出现质量缺陷或隐患，通常难以及时发现并采取措施加以整改。而通过无人机航测技术，可以在一定程度上弥补这一不足。一方面，无人机所拍摄的图像更加清晰、真实，便于识别出潜在的质量问题；另一方面，无人机飞行速度快、视角广，可以实时记录工程进展情况，一旦出现异常，即可及时调整施工方案。

2 基于无人机航测的水利工程施工质量动态监控方法

2.1 施工质量监控指标体系构建

在构建水利工程施工质量监控指标体系的过程中，应从多个方面考虑，以综合性、科学性、可操作性和动态性为主要原则。

从工程的实际质量来看，基础工程的质量是一个重要方面。在水利工程中，进行大坝基础施工时，地质状况会对坝体的稳定性产生重要的作用，所以必须把地基的地质勘察资料、地基处理的深度和压实度等作为监测目标。另外，混凝土的施工过程中，混凝土的强度、抗冻性、抗渗性和浇筑的平直度等指标也是需要关注的重点。

在施工过程中，以土方填筑施工为例，必须对填料的分层厚度、压实次数和含水率进行严格的监测。如果填土分层厚度太大或压实度不够，则会使土体的压实度达不到标准，从而对整个工程的稳定产生不利的影响。其次，对加固过程中的钢筋绑扎工艺、模板支撑的强度及稳定等都需要进行严格的质量监控。

在施工质量监控指标中，安全性和环保指标也是其中的一个重点。在水利工程项目中，经常需要进行大规模的土方开挖、回填以及浇筑混凝土等工作，因此存在着许多的安全问题。对施工场地的安全防护设施的设置和施工人员的安全操作规范的实施等都需要进行监控。此外，建设项目建设期间的环保问题也不可忽略，比如施工中的排污处理、扬尘控制、植被保护等，这些都是降低施工对周围的生态环境造成的不良影响的关键。

2.2 无人机航测数据采集方案设计

无人机航测数据采集方案的设计需综合考虑水利工程的规模、地形地貌、施工进度等因素。

在选取无人机时，应结合水利工程的具体要求，选用适当的无人机类型。针对大面积、复杂地形的水利工程，采用长航时大负载的定翼式无人机，可实现大范围、高分辨率的成像。而在地形相对狭窄、施工场地较为复杂的小型水利设施中，多旋翼式无人机具有更加灵敏的优势，可以在受限的区域执行低空作业，从而达到精确的区域信息收集。

在数据采集方案设计中，飞行航线规划是最关键的环节。为保证获得全面精确的测量资料，必须依据工程形状、地形特征等进行合适的航线设计。针对矩形等具有一定规则外形的水利工程，可以设计成平行航线，保证无人机可以在施工全范围内覆盖。而在地形不规则、工程环境较为复杂的地区，可以使用网格航线或自由航线进行设计，以确保各个角落均能获得较好的拍摄效果。在此基础上，为确保观测结果的一致性与准确性，两条航路间的重叠率必须达到 60% 以上，而旁向重叠率不得小于 30%^[2] 。

2.3 数据处理与分析技术

无人机航测获得的原始数据进行整理、分析后，需要将其转换成可供施工质量监测监控的数据。

首先，无人机拍摄到的图像具有多种不同的形式，因此需要对其进行标准化的处理。在此基础上，通过滤波处理消除图像中的噪声，使图像更加清晰、质量更好。通过图像的增强处理，可以使图像中重要的细节得以凸显，从而为图像进行进一步的特征抽取与分析奠定基础。

从摄影测量的基本原理出发，建立一套完整的三维模型很重要。在此基础上，基于多幅重叠图像的快速拼接与定位，可以得到各像点的空间位置信息，从而建立了水利工程建设区域的 3D 建模。通过建立的三维实体模型，可以形象地反映整个项目的建设情况，并对施工质量进行可视化地分析。

在数据分析方面，采用空间分析和对比分析等技术。将采集到的航测数据与设计图纸进行对比，分析施工区域的实际尺寸、形状与设计要求的偏差。利用空间分析技术，计算土方工程量、混凝土浇筑方量等，监控施工进度和质量。

2.4 动态监控与预警机制

通过建立施工质量监控信息平台，将无人机航测获取的数据、数据分析结果以及施工质量监控指标体系进行整合。该平台能够实时展示水利工程施工的质量状况，施工管理人员可以通过电脑或移动设备随时随地访问平台，查看施工进度、质量数据等信息。平台还具备数据可视化功能，以图表、报表等形式直观地呈现施工质量的变化趋势，便于管理人员进行决策。

预警机制的建立基于施工质量监控指标体系和数据分析结果。设定不同级别的预警阈值，当施工质量指标超过相应阈值时，系统自动发出预警信号 [3]。例如，当混凝土强度检测值低于设计强度的 90% 时，发出黄色预警；当低于 85% 时，发出红色预警。同时，预警信息会及时推送至相关施工管理人员和技术人员，提醒其采取相应的处理措施。对于预警问题，建立跟踪处理机制，记录问题的处理过程和结果，确保每一个质量隐患都能得到及时有效地解决。

3 结语

基于无人机航测的水利工程施工质量动态监控方法，通过构建科学的施工质量监控指标体系、设计合理的无人机航测数据采集方案、运用先进的数据处理与分析技术以及建立完善的动态监控与预警机制，实现了对水利工程施工质量的实时、全面、精准监控。未来，随着无人机技术、数据处理技术的不断发展和完善，基于无人机航测的水利工程施工质量动态监控方法将在水利工程建设领域发挥更加重要的作用，为水利工程的高质量发展提供有力支持。

参考文献

[1] 徐斌 . 无人机在福建省水利水电工程质量监督中的应用与展望[J]. 水利科技 ,2024,(02):24- 26.

[2] 李朝阳 . 无人机遥感技术在农田水利监测中的应用与优化策略[J]. 农村科学实验 ,2024,(21):84- 86.

[3] 王学强 , 王晴晴 , 刘立聪 . 无人机测绘技术在水利水电工程中的应用探索 [J]. 科技视界 ,2024,14(28):48- 51.