《Sensors》：Automated Installation Checking and Hanger Pre-Adjustment for Stone Curtain Walls Based on UAV Photogrammetry and Terrestrial Laser Scanning
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石材幕墙中多点连接单元系统的安装质量取决于单元侧挂件阵列与支撑侧连接节点（support-side attachment nodes, SSAN）之间的几何兼容性。然而，现场焊接、适配器组件安装及端部连接定位产生的偏差会在单个SSAN内累积，影响挂件就位、同步
石材幕墙中多点连接单元系统的安装质量取决于单元侧挂件阵列与支撑侧连接节点（support-side attachment nodes, SSAN）之间的几何兼容性。然而，现场焊接、适配器组件安装及端部连接定位产生的偏差会在单个SSAN内累积，影响挂件就位、同步多点连接及接缝宽度协调。因此，研究人员提出一种基于无人机（UAV）摄影测量和地面激光扫描（terrestrial laser scanning, TLS）的安装检查与挂件预调整方法。首先，利用UAV近距离摄影测量和TLS获取已安装SSAN及其周围幕墙检查区域的互补点云。其次，提取SSAN及其内部组件，并采用点-线-面（Point–Line–Plane）几何框架确定端部连接定位特征。第三，将SSAN定位特征间的实测几何关系转换为目标挂件布局参数，以评估安装兼容性并生成挂件预调整与安装决策。最后，在实际项目中对该方法进行了评估。每个幕墙单元的平均总安装时间为48分钟，而传统方法为70分钟；每个幕墙单元的平均现场调整次数为4次，而传统方法为15次；接缝宽度范围为18.6–23.1毫米，传统方法为16.8–27.4毫米。现场对比表明，采用所提方法的组别平均安装时间和调整次数更低，且接缝宽度范围更窄。
**基于UAV摄影测量与TLS的石材幕墙多点连接单元系统安装检查与挂件预调整方法解读**
石材幕墙因其材质纹理、耐久性和立面表现力，广泛应用于公共建筑、商业综合体、文体场馆及标志性建筑。随着复杂曲面立面、不规则板块划分和预制化施工的发展，干挂石材幕墙中越来越多地采用带多点连接特征的单元式构造。这类系统通常由石材面板、副框、单元侧挂件和支撑侧连接节点（SSAN）组成，其安装特点是同一幕墙单元内的多个单元侧挂件需与多个SSAN实现协调的多点连接。在实际施工中，SSAN通常由支撑件、适配器组件和端部连接组件构成，通过焊接、螺栓连接和现场调整完成安装。主结构偏差、支撑件焊接偏差、适配器安装偏差和端部连接定位偏差会在单个SSAN内逐级传递，最终反映在其端部连接定位特征上。对于多点连接单元系统，幕墙单元的安装兼容性取决于对应SSAN组的整体几何关系，单个SSAN定位良好不足以保证多个连接点同步就位。传统全站仪放样、拉线检查和人工测量难以高效表达SSAN内部组件状态、端部连接定位特征及组内相对几何关系，传统安装方式主要依赖现场试装，容易导致反复高空试装、脱挂重挂和人工调整，增加施工时间、协调成本和作业风险。因此，需要一种能够将支撑侧实测几何状态转换为挂件预调参数和安装决策的方法。
为此，研究人员提出一种基于UAV摄影测量和地面激光扫描（TLS）的SSAN安装检查与挂件预调整方法。该方法首先利用UAV近距离摄影测量和TLS获取已安装SSAN及其周围幕墙检查区域的互补点云；然后提取SSAN及其内部组件，并采用点-线-面（Point–Line–Plane）几何框架确定端部连接定位特征；接着将SSAN定位特征间的实测几何关系转换为目标挂件布局参数，评估安装兼容性并生成挂件预调整与安装决策。工程案例表明，该方法能够有效降低安装时间和现场调整次数，缩小接缝宽度变化范围，将点云几何测量从偏差识别拓展到吊装前安装决策，具有明确的工程应用价值。
在关键技术方法方面，研究人员采用UAV倾斜摄影重建施工场景环境模型，据此规划TLS测站和UAV近距离摄影路径；TLS提供高精度点云作为坐标和尺度基准，UAV近距离摄影补充高处、侧向和局部遮挡区域的几何信息。点云配准基于PCL库，通过ISS关键点、FPFH特征、RANSAC误匹配剔除、多尺度GICP和点面ICP精化完成融合。SSAN提取使用RANSAC拟合背景平面并分离凸出结构，通过空间聚类获得独立SSAN。组件几何检查采用点-线-面框架，定义代表点、特征平面和布局基线，计算点间距离、点到线偏差、线间关系和面间关系；端部连接定位特征根据组件边界和固定结构尺寸间接提取。样本来源于深圳某大型公共文化建筑的石材幕墙安装工程，实验区域含138个SSAN，现场对比验证共48个幕墙单元，其中32个单元采用传统方法，16个单元采用所提方法。
研究结果分节总结如下。
4.1 项目概况：该项目为大型公共文化建筑，采用干挂石材幕墙多点连接单元系统。每个SSAN由圆形钢管支撑件、铝合金适配器底座和L形承重支架组成；每个幕墙单元含6个单元侧挂件，排列为2个局部控制组、每组3个，并与6个SSAN对应。
4.2 数据采集与点云融合：UAV倾斜摄影重建环境模型，规划TLS测站和UAV近景摄影路径；目标地面采样距离（GSD）设为1毫米，计算垂直拍摄距离7.95米。通过不同楼层靶标间距对比，TLS与UAV数据集的靶标间距差异为1–4毫米，X、Y、Z方向平均绝对偏差分别小于2.0、2.3和1.9毫米；在138个SSAN组件区域上进行配准精度评估，点面残差均方根误差（RMSE）为3.100毫米，达到毫米级一致性。融合后相对几何覆盖率为100%，TLS单独为68.3%，UAV单独为95.2%，UAV数据有效补充了上表面、侧面和局部遮挡区域。
4.3 SSAN提取与安装状态检查：从融合点云中提取SSAN，并通过空间逻辑索引建立控制组和节点序号。圆形钢管支撑件的检查结果显示，两条布局基线的代表点RMS偏差分别为4.19毫米和1.60毫米，拟合线夹角为0.034°，表明支撑件组内布局对齐稳定。铝合金适配器底座的特征平面法向夹角总体较小，无明显方向突变，安装参考面方向一致性良好。L形承重支架的限位槽中点被定义为端部连接定位特征点，因槽口较小，通过上特征平面、外边界和固定结构尺寸间接提取，并计算了相邻特征点及不同控制组同序号特征点之间的距离。
4.4 幕墙单元安装检查与挂件预调决策输出：以相邻幕墙单元U
1,1和U
1,2为例建立挂件与SSAN对应关系。U
1,1中一个横向目标挂件距离为682.9毫米，超出挂件可调范围上限680毫米达2.9毫米，相关SSAN被标记为需现场复核；若复核确认超限，则根据组件级检查结果进行支撑侧调整。U
1,2的所有目标挂件距离和边界定位距离均落在允许范围内，可通过挂件预调后直接吊装。所提方法对研究数据的自动化处理时间约2.0分钟，其中配准融合约0.3分钟，SSAN提取与决策生成约1.7分钟。
4.5 幕墙安装性能验证：现场对比安装验证共48个单元，传统方法组32个单元，所提方法组16个单元。平均总安装时间从70分钟降至48分钟，其中吊装与挂接阶段从50分钟降至20分钟；平均现场调整次数从15次降至4次。以设计接缝宽度20毫米进行质量评价，传统方法接缝宽度范围为16.8–27.4毫米，变化范围10.6毫米；所提方法为18.6–23.1毫米，变化范围4.5毫米；两组平均接缝宽度均接近设计值，所提方法接缝一致性更好。
讨论部分主要总结研究局限和未来方向。现场验证为单一项目的工程案例，未进行随机分配，安装顺序、条带条件和人员经验可能影响观测差异；结果采用组级统计，未进行推断性统计和单元间变异性详细评估。方法依赖高质量点云，高海拔、大跨度和严重遮挡条件下需要高精度设备和稳定处理流程。端部连接定位特征依赖可观测表面和局部结构尺寸，对于不同SSAN配置需调整特征定义和公差模型。未来可结合边缘与图像辅助特征提取、模板匹配和局部曲面重构提高遮挡与不完整采样下的识别能力，并将挂件预调参数映射到自动化预调设备，集成施工过程监测和结构性能检查，形成更全面的数字施工控制流程。
研究结论部分可翻译为：本研究解决了干挂石材幕墙多点连接单元系统吊装前的几何兼容性问题，提出了一种基于UAV摄影测量和TLS点云的SSAN安装检查与挂件预调整方法。通过多源点云融合，该方法获取已安装SSAN的实测几何状态，建立SSAN索引和组件级几何检查关系，提取端部连接定位特征，并将SSAN组内实测相对关系转换为单元侧挂件预调参数、SSAN复核索引和安装决策。工程案例表明，该方法能够表征SSAN及其内部组件的实测几何关系，评估端部连接定位特征与单元侧挂件阵列之间的几何兼容性，并在现场对比中以较低的平均安装时间、较少的现场调整次数和更窄的接缝宽度范围验证了其有效性。
