随着城市高层建筑数量的激增，建筑物的长期使用导致了结构变形、沉降等问题，这些变形不仅影响建筑物的外观，还可能对建筑物的安全性构成威胁。因此，准确、高效地监测建筑物变形成为了建筑安全管理的重要任务。传统的建筑变形监测方法，如人工测量和地面监测仪器，存在一定的局限性，尤其是在大范围、高精度监测需求日益增加的背景下。无人机倾斜摄影技术因其在快速获取高精度三维数据方面的优势，逐渐成为现代建筑监测中的重要工具。利用这一技术，不仅能够实时获取建筑物外部形态变化数据，还能够高效分析建筑物的结构变形，为建筑安全管理提供科学依据。

一、无人机倾斜摄影技术概述

（一）无人机倾斜摄影技术原理

无人机倾斜摄影技术是指通过无人驾驶航空器（UAV）搭载高精度相机系统，以倾斜角度拍摄目标区域，从而获取目标物体的三维影像数据。这一技术相比传统航空摄影具有更高的地面分辨率和较低的成本。在建筑变形监测中，无人机平台能够在不接触建筑物的情况下，进行高效、快速的地面数据采集。通常，倾斜摄影系统包含多个相机，以不同角度同时拍摄目标物，保证数据的全方位覆盖，形成完整的立体影像。

（二）无人机倾斜摄影在建筑监测中的应用

无人机倾斜摄影技术的应用场景非常广泛，尤其在建筑物变形监测中，具有诸多优势。首先，通过采集建筑物表面影像，结合高精度的GNSS（全球导航卫星系统）和IMU（惯性测量单元）技术，可以在短时间内获取大量的三维空间数据，避免了传统监测方法中的人工测量错误和高时间成本。其次，倾斜摄影技术能够有效避免人工接触高层建筑的风险，尤其在进行高层建筑顶层或隐蔽部分的变形监测时，能够减少安全隐患。最后，通过与建筑物历史数据的对比分析，可以有效识别和追踪建筑物的形变趋势，为后期的修复或加固提供科学依据。二、城市高层建筑变形监测方法研究

（一）监测目标与监测精度要求

城市高层建筑由于受自然环境、荷载、施工质量等因素的影响，容易出现不同程度的变形问题。常见的变形包括沉降、倾斜、裂缝及变位等。为了确保建筑物的结构安全，需要对这些变形进行精确的监测。监测精度要求主要体现在两个方面：一方面是变形的量化，即建筑物的位移、沉降量；另一方面是时间精度，要求能够对建筑物变形进行持续的监测，以便及时发现潜在的结构问题。根据国家相关标准和实践经验，对于高层建筑，建筑物水平变形的监测精度一般要求达到±5mm，而垂直沉降的精度要求则更高，通常要求在±2mm以内。

（二）无人机倾斜摄影数据采集

在数据采集阶段，首先需要进行飞行计划的制定，确保无人机在采集数据时能够覆盖整个监测区域，并且飞行路径不受外界环境影响。飞行高度的选择通常依据目标建筑物的高度、建筑物周围环境以及无人机设备的摄像头分辨率来确定^[1]。对于高层建筑，一般选择100米至200米的飞行高度，以保证图像的分辨率满足后续三维重建的要求。在数据采集过程中，无人机平台的稳定性至关重要，必须保证飞行器的姿态控制精确，避免数据采集中的图像畸变。

数据采集的关键是相机的设置与参数调整。为保证倾斜摄影的效果，一般采用具有多个镜头的多角度相机，常见的相机角度为45度、60度和90度，依据建筑物的实际情况选择合适的倾斜角度。同时，相机的分辨率通常要求为高像素（如24MP或更高）以确保高精度的三维建模。

（三）无人机倾斜摄影数据处理方法

数据处理是无人机倾斜摄影技术应用中的核心部分。在数据处理过程中，首先需要对采集到的影像进行图像配准，即通过共视点或特征点的匹配，确保所有影像的空间位置关系正确。接着，利用三维重建技术，生成建筑物的三维模型，通常使用的重建算法包括结构光法和立体视觉法^[2]。通过这些方法，可以重建出建筑物的精细三维形态，并进行坐标系转换，确保模型的地理位置与实际一致。

在变形分析阶段，通过对历史数据和现有数据的对比，利用差值算法计算建筑物的形变量。这些算法能够精准定位建筑物表面的形变情况，识别变形区域并进行量化分析。为了提高计算效率，近年来，许多研究者采用基于机器学习的图像处理方法，进一步提升了建筑物变形的检测精度和处理速度。

（四）监测精度分析与验证

监测精度的评估是判断无人机倾斜摄影技术在建筑物变形监测中应用可行性的重要标准。在实验过程中，通过与传统的地面测量数据进行对比，分析误差范围和误差来源。研究表明，在合理选择飞行高度和相机参数的情况下，基于无人机倾斜摄影的数据采集精度可达到±3mm的水平，满足高层建筑变形监测的要求。

三、无人机倾斜摄影在高层建筑变形监测中的应用案例

（一）案例背景与应用场景

在城市某些老旧建筑，由于长期受自然环境和人为因素的影响，可能出现不同程度的结构变形，尤其是沉降、倾斜和裂缝等问题。因此，采用高效、精准的技术手段对这些建筑进行变形监测显得尤为重要。在这种背景下，无人机倾斜摄影技术被成功应用于多个城市高层建筑的变形监测工作中。例如，在某经济特区的老旧商业区，几座30层以上的高层建筑由于长时间未进行过全面的结构安全评估和维护，出现了明显的沉降和裂缝。为了提高变形监测的效率，避免传统监测方法的繁琐操作和高昂成本，相关部门选择了无人机倾斜摄影技术进行建筑变形的监测。

（二）监测结果评估与技术优势

通过无人机倾斜摄影技术进行建筑物变形监测，能够提供高精度、全面的数据，具有较传统监测手段显著的优势。首先，相比人工测量和地面监测仪器，无人机倾斜摄影技术能够在较短时间内获取大量高精度的数据，极大提高了监测效率，尤其适合于大规模建筑物群体的监测^[3]。其次，利用无人机平台进行数据采集时，无需人员进入危险区域，减少了安全风险，尤其是在高层建筑的监测中，避免了人工爬升的危险。最后，数据的处理过程自动化程度高，采用先进的图像处理算法，能够快速生成建筑物的三维模型，并对建筑物的变形进行定量分析，为建筑物的安全评估和维护决策提供了有力支持。

总结：本研究探讨了无人机倾斜摄影技术在城市高层建筑变形监测中的应用，强调了该技术在数据采集、处理和分析方面的高效性和精确性。通过实际案例分析，验证了无人机倾斜摄影在建筑物沉降、倾斜及裂缝监测中的优势。相比传统监测方法，无人机倾斜摄影不仅提升了数据采集的效率和精度，还降低了人工操作风险，为建筑物的安全管理和维护提供了有力的技术支持。

参考文献

[1]王小维,吴玉娟,刘全海.无人机倾斜摄影技术设计优化与成果精度分析[J].城市勘测,2023,(06):86-90.

[2]潘书涵,刘珺,孙梦宇,等.基于无人机倾斜摄影测量的三维地质建模研究进展[J].四川地质学报,2023,43(04):755-758+764.

[3]郑晓亮.无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2023.11.006.