無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景

馮志明

摘 要：隨著無人機攝影測量技術的發展，其應用的研究也逐步發展起來。近年來，無人機攝影測量在城市規劃中的運用逐漸受到重視，無人機攝影測量將為城市規劃行業帶來一個新的工作方式的革命。本文綜述了我國十幾年來無人機攝影測量技術在各個領域中的應用研究，其中重點綜述了無人機攝影測量在城市規劃中的應用研究，并在此基礎上提出了將無人機攝影測量運用到城市公共空間研究中的技術路線與具體方法。

關鍵詞：無人機；攝影測量；城市規劃應用；城市公共空間

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0232-02

城市測量作業環境復雜，容易受到植物、建筑、河流等各項因素的影響。在具體測量過程中，采用傳統測繪、大型飛機航拍、衛星遙感等作業方式難以滿足作業效率和精準度上的要求，而且受飛行場地與飛行高度等多方面因素的影響，無法廣泛應用在城市測量中。而低空無人機在測量工作中的應用不僅不受地點的場地限制，而且可以獲得準確的影像信息，是一種不錯的測量方法，因此得到了人們的重視。

1 城市規劃中應用無人機測量的優勢

1.1 精準度高

隨著科技的發展，專業民用數碼相機的分辨率已經達到0.1m。在無人機上安裝高像素的數碼相機，可以拍攝高清晰度的數碼航片，經數字處理后，可以通過立體測圖法推算出數字地形模型，并繪制出精確的大比例尺地形圖[1]。

1.2 應用靈活

目前，無人機系統的飛行高度可控制在50～3000m，航程在300～500km，可以對一條高速公路進行多次航測。并且在具體航測過程中，可根據精準度要求調整飛行高度。同時在航測過程中，可以通過數據鏈實時傳輸數據，地面控制人員可以根據具體需求，發出相應的指令，改變任務規劃。

1.3 費用低，設備簡單

無人機動力系統利用汽油作為燃料，成本低，來源方便，不需專用的起降場地，普通公路就能夠滿足起降要求。此外，利用無人機進行航測，配套設備十分簡單，外業只需一臺車、一臺遙控裝置、一臺筆記本電腦、內業處理完全數字化，并不需要專用設備。

2 無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用

2.1 應用于區域測繪

在城市測繪保障中，無人機低空攝影測量的應用，為三維模型構建，提供基礎數據信息，以確保模型構建的真實性與可視化水平。譬如：利用無人機低空攝影測量，進行高海拔地區測繪，通過不斷突破技術難點，提高航測高度，目前無人機低空攝影測量已經可以達到5520m，并且影像數據的分辨率較高，為城市測繪保障工作，提供了技術支撐。利用無人機低空攝影測量，借助無人機搭載攝影設備，在需要測量的區域上空航測，獲取影像數據信息，引入無人機航測遙感系統以及數據處理系統等，構建地理信息平臺，能夠實現地理信息采集與處理一體化，提高測繪工作效率，某地區利用無人機，開展航測工作，獲得1：2000遙感正攝影信息，實現了6800km2測量，為土地改革各項工作的開展，提供了基礎信息，以確保各項工作順利落實。利用無人機，能夠提高測繪的效率，比如進行120km2區域測繪，制作數字劃線圖，利用無人機低空攝影測量4d，便能夠完成外業測量數據獲取，組織10個人下花費10d左右，便可以全部完成[2]。

2.2 應用于應急監測

無人機低空攝影測量的應用范圍不斷擴展，除了進行城市測繪外，在城市保障方面，也發揮著積極的作用。湖南某水文局利用無人機低空攝影測量技術，結合應用超聲波檢測儀器與測速儀等設備，進行防汛應急監測。無人機在此次工作中，主要負責地形航拍測量，利用通信信道，將現場測量的視頻或者圖像，實時傳送給指揮平臺，以便指揮部門能夠明確整體情況，配合遙控船，按照設計路線行駛，來獲得測量數據，計算機可以直接顯示測量數據，以提高數據分析的效率與質量。通過各部門的緊密配合，實現“高空+地面”全覆蓋，快速完成水文資料監測，獲取水位與流量等的數據信息，通過此次練習，提升了無人機低空攝影測量技術人員的能力與技能，為科學應急監測，提供了基礎保障。

2.3 應用于智慧城市建設

采取無人機低空攝影測量，進行智慧城市建設，實現城市測繪保障，需要加強以下要點的把控[3]：（1）三維模型的構建。利用無人機，在城市上空進行測量，可以獲取各方位的影像信息，全方位展現城市面貌，不會有所遺漏，基于圖像，構建城市三維模型，可以清晰的將物體的紋理展現出來，降低人工作業的強度，確保測繪的工作效率。（2）測量點的選取。開展無人機低空攝影測量時，需要按照實際需要，做好測量分區，在測量區域內，合理的選擇測量點，實現測量過程控制。在選擇時，需要選擇具有代表性的點，來作為測量點，比如建筑物，嚴格按照測量規范與技術要點，開展測量作業，以確保測量的準確性。（3）圖像處理。開展無人機低空攝影測量前，需要做好攝像設備檢查與調整，比如鏡頭安裝與旋轉角度等，合理調整位置，做好加固處理，避免發生鏡頭移位問題，影響圖像資料效果。在后期處理的過程中，需要對圖像進行調整，比如色調與尺寸等，以確保圖像的可用性。（4）數據處理。通常完成遙感信息采集后，需要下載GPS與POS數據，導入到處理系統，進行數據匹配處理，對于連接點數據，采取光束法區域網平差處理，引入控制數據后，借助平差解算，獲取影像內外方位元素。采取密集匹配技術，獲取DSM點云數據，進行濾波處理，內插DEM成果，進行正射糾正處理。

3 無人機測量中的關鍵技術

3.1 無人機飛行控制技術

（1）飛行姿態控制。在飛行過程中，對陀螺儀等對應的信息獲取反饋信息，并做好相應的計算，最終輸出相應的控制量，完成對飛行姿態的控制。（2）飛行位置控制。該項控制主要包含對速度和位置的合理控制，依據傳感器獲取飛行器的速度和位置信息，從而實現對飛行裝置的合理控制。（3）飛行高度控制。主要包括無人機的高度和攀升速度兩項內容。

3.2 無線傳輸技術

無人機在作業工作中需要傳輸大量的信息，其中一些數據的時效性要求較低，針對這部分信息可利用大容量存儲器進行存儲。而對實時傳輸要求較高的信息必須及時傳輸，以便對無人機及時調節控制。

3.3 攝影測量技術

從目前的實際情況來看，無人機上搭載的測量設備都是單反相機，其成像質量在一定程度上決定了無人機測量的精確度，也是無人機測量作業的最為關鍵的技術[4]。此外，要想獲得高精度的影像信息，提高測量的精度，還要進行多維度技術和多傳感器的融合技術的應用。

3.4 航跡規劃技術

無人機航跡規劃是指在具有約束的情況下，尋找從起始點到目標點，同時能夠滿足某種性能指標的一條最佳軌跡，這是無人機自主控制飛行最重要的功能特征。應用無人機進行實際航測過程中，必須考慮應用的環境，綜合分析對無人機作業會造成影響的各項因素，嚴格依據具體要求開展各項作業。根據無人機的特性與續航要求設計航線，對無人機的飛行距離、飛行高度、轉彎半徑等嚴格控制，以滿足城市測量作業對像片航向與旁向重疊度等的要求。

4 結語

無人機攝影測量在許多行業中都得到了廣泛應用。無人機攝影測量在具體應用過程中，具有靈活、精準度高、設備簡單等諸多優勢，在一些地質環境惡劣的區域，可以通過無人機攝影測量代替人力測量。雖然無人機攝影測量還存在一些問題如續航能力差、不適合大范圍的航攝等，但是相信隨著技術的不斷發展，這些問題都將會得到解決。

參考文獻

[1]付海軍.水電工程測繪中無人機低空攝影測量技術應用[J].工程建設與設計，2016，（18）：191-192+195.

[2]李玉成，鄒曉列.無人機低空攝影在地形圖測繪中的應用及精度分析[J].中國水利，2017，（06）：50-52.

[3]楊慧琴.無人機航測技術在基層測繪工作中的應用分析[J].北京測繪，2015，（06）：138-140.

[4]劉云生.測繪新技術在露天開采金屬礦山測量中的應用與分析[J].世界有色金屬，2016，（10）：131-133.