许吉旭
中铁二十三局集团第二工程有限公司 黑龙江省齐齐哈尔市 161000
摘要：本文介绍了无人机的发展历程，简要描述了无人机的构成和工作原理，并根据操控自动化程度对无人机飞行模式进行分类；根据相应的理论知识并结合在无人机技术在公路工程施工过程中的部分应用，对无人机在公路工程施工管理中的作用进行详细介绍，探讨了无人机在未来公路施工过程中的应用前景，为公路施工策划及项目管理提供有力的技术依据。
关键词：公路工程；无人机；管理；应用
0引言
近些年来，随着科学技术的飞速发展，电子技术、建筑工程、机械工程等技术的日渐成熟，无人机应用领域也在不断的扩展，并在持续航行里程、传感及控制配件精小化、操作简易程度、摄像分辨率、定位准确度等技术方面取得了一系列的突破。但是现阶段无人机在公路工程中主要用于高空摄像功能，因此本文拟通过无人机工作原理及部分案例来探讨未来无人机在公路工程建设中的应用。
1无人机发展
1917年皮特·库柏和埃尔默·A·斯佩里发明一台自动陀螺稳定器，该项技术可使飞机保持平衡，美国军方应用此项技术将寇蒂斯N-9型教练机打造成首架不载人无线电飞机，此阶段为无人机发展的萌芽阶段。
20世纪90年代，“先锋系列”无人机首飞成功，并投入实战，并且解决了飞行器回收的技术难题，从而使无人机真正进入到世纪应用当中，从此无人机进入了飞速发展阶段。
21世纪初期，由于原无人机体积较大，所以该阶段研制的无人机体积逐渐减小，从而刺激了由于无人机民用市场的开放，我国影响世界的无人机厂商“大疆无人机”公司成立，并先后推出多个系列无人机。这也使得无人机发展进入了蓬勃阶段。
现阶段除军事领域外，无人机在民用领域也得到了广泛的应用，具体包括：动态及高空摄像无人机、地图测绘无人机、地质勘测无人机、灾害监测无人机、气象探测无人机、空中交通管制无人机、边境控制无人机、通信中继无人机、农药喷洒无人机、物流无人机等，无人机体积也逐步缩小，功能更有针对性。
2无人机工作原理
无人机主要由两大主要部分构成：即飞行工作平台和地面控制平台。飞行工作平台主要由飞行系统和摄像系统（根据无人用途配备不同设备，如喷洒农药无人机配备喷洒控制系统；气象探测无人机配备气象探测设备等），通过飞行系统来实施稳定、定位、微处理工作，通过摄像系统中高清相机采集画面；地面控制平台主要功能是对飞行和摄像系统进行操作控制和参数设定，并接收无人机飞行状况参数和拍摄影像。
根据飞行控制模式不同，无人机可分为三种飞行模式：
手动控制自由飞行：不打开定位系统，完全由无人机控制者自由控制；
半自动控制飞行：打开定位系统，无人机航线由操控者设计选择；
全自动飞行：打开定位系统，在地面设置好无人机航线及摄像参数等，无人机依据设置好的程序自动飞行。
3无人机在公路工程中的应用
随着无人机技术的不断发展，无人机在公路工程中的应用日益广泛，从过去简单的取景摄像功能，发展到现阶段多领域工作平台，已然成为实现公路工程管理过程标准化、直观化的重要工具。现无人机种类繁多，功能各异，在公路工程中的主要作用如下：
3.1工作统筹及汇报
在公路施工中常常面临多方面困难，如工期紧张、设计变更、既有道路及水路临时改道等。可定期采用无人机航拍技术，将整个施工区域形成立体航拍图，即可直观统筹和分配施工任务，又能对现场地形地貌了如指掌，从而达到从方案优化上缩短工期，从施工管理上创造效益。
在航拍图上不但能了解地形地貌，还能定期对施工进度跟踪，对各工序衔接起到有效的指导作用，防止在施工过程中工序衔接不紧密、不科学造成的窝工现象。也可根据现阶段施工程度对安全隐患进行识别和预警。
3.2无人机在公路工程项目站点规划中的应用
在工程施工前期，通过无人机航拍技术对施工覆盖区域全方位采集数据，通过分析交通、地形、水文等方面综合考量，选定可以作为驻地（项目部）、拌合站、预制场等站点，并对用地面积、及平整场地工程量进行评估及三维视图展示。
3.3无人机在施工测量中的应用
在施工过程中，大方量土石方工程测量是耗时时间较长、任务量较大的测量工作，往往需要多人配合，耗时较长，然而通过无人机航测技术可以对现场土石方工程量进行量测，具有量测速度快、精度高、占用人力少等优点，同时可根据后期数据处理可调整基准面位置和角度。
除土石方工程测量外，也可利用无人机对结构物进行位置复核，通过无人机定位系统中经纬度坐标可转换为施工坐标，结合高程得出无人机航测内所有结构物的3D数据（坐标和高程）可对已完成施工内容进行校核检验。
3.4无人机在征地、拆迁、复垦中的应用
在工程施工前期对全施工区域进行数据采集，对林地、房屋、水田等进行拍摄，丈量和计算征地范围内林地、房屋、水田面积，以便准确规划征地拆迁工作。在工程结束时要对临时占用耕地复垦，也可采用无人机技术对复垦区域进行采集，与征拆工作前采集数据进行对比，可以精确对比出需要复垦用地位置、面积。
3.5选择弃碴场和石料厂
在选择弃碴场和石料场时可利用无人机对大范围区域进行航拍，通过数据分析、优化对比可选定存储量较大、交通便利、运距较短的弃碴场和石料场。
3.6对成品路面及桥梁监测
在路面施工完成后可利用无人机对路面几何参数、平整度参数、病害识别、养护程度等进行监测，直观和高效的对成品结构进行保护和监测。
桥梁工程施工完成后，可定期利用无人机对桥梁进行三维重现，对工后不易监测部位（如垫石、支座、梁体等）进行数据采集，从而掌握桥梁工程监控薄弱部位的实际情况。
3.7应急抢险中的应用
当高速公路边坡发生塌方、滑坡等突发情况时，采用无人机技术与相关单位应急工作平台相结合，及时监控事故情况，合理规划交通路线，根据现场情况优化应急救援措施，为评估灾害损失及严重程度等工作提供及时有效的影像资料，增加应急响应效率和力度。
4结语
随着电子技术、机械工程技术、通信及遥感技术等科学蓬勃发展，无人机也将在我们日常生活中的各个行业大展身手，也将在公路工程领域发挥更大的作用。在随着各个技术难关的攻克，各项新功能的丰富，无人机在工程领域中将使我们的公路工程施工管理更加高效、简便、直观。也为我们之后公路施工管理打通了一条新思路。
参考文献：
【1】任江、刘莹颖。无人机在工程建设领域的应用与发展；
【2】龚文璞、刘维忠、伍云天。无人机在施工质量监管中的应用；
【3】李哲。建筑领域低空信息采集技术基础性研究。