無人機攝影測量在城鎮規劃中的應用

王震

摘 要：針對目前城鎮規劃任務重大及緊張，因此，需要尋找新的測繪技術方法來提高工作效率。無人機攝影測量技術其自身優勢較為明顯，能夠顯著地提高了測量的效率，減輕了外業的人力和物力需求。無人機攝影測量技術在城鎮規劃具有很大的應用價值。無人機攝影測量作為攝影測量的重要組成部分，相比于航空航天攝影測量，它是一種操作更加機動靈活、可以實現快速響應又低成本、精度高的一種航測技術，在應急測繪保障、國土資源監測、城鎮規劃等方面得到廣泛應用。本文主要介紹無人機攝影測量的技術特點，工作原理及其在城鎮規劃中的應用。

關鍵詞：無人機攝影測量；原理；應用

1 前言

隨著信息時代的快速發展，無人機攝影測量技術作為新興測繪手段具有靈活機動、分辨率高、造價低廉、效率高、成圖快等優勢，在農村地籍調查中采用航測技術能夠保證數據的準確性、快速性，提高了工作效率，節省了調查成本。隨著農村地籍調查工作的深入加快，利用無人機攝影測量技術獲取地籍調查成果得到了實踐的檢驗，具有一定的先進性和科學性。

2 概述無人機的發展歷史

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，無人機是由遙控設備或自備程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機一般由飛機平臺系統、有效載荷系統和地面控制系統三大部分組成。無人機可根據飛行方式、飛行高度、體積重量、航程、用途等進行分類。按照飛行方式可分為固定翼、旋翼、閃翼等無人機，按照飛行高度可分為超低空、低空、中空、高空、超高空無人機，按照體積重量可分為微型、小型、中型、大型無人機，按照航程可分為近程、短程、中程、遠程無人機，按照用途可分為軍用合民用無人機。

在我國民用無人機市場大致經歷了三個階段，第一階段的早期市場需求由軍用壟斷，慣性組建、控制系統技術不成熟，成本高。上世紀80年代初，西北工業大學D-4固定翼無人機為地圖測繪和地質勘探作了嘗試。第二階段是上世紀90年代至本世紀初，部分企業對無人機進行探索，市場開始向民用。滲透出現了低端民用小型無人機。第三階段就是當前的情況，無人機技術取到了長足發展和廣泛應用。

3 概述無人機攝影測量的工作原理

3.1 無人機外業拍攝

在無人機上搭載高分辨率的專用攝影相機，通過遙控和GPS導向等方法以一定的速度和線路進行攝影記錄。在航拍前應根據測區的大小，測區內地形起伏的高低以及比例尺等設定好航拍線路、高度以及相片的重疊度。通常民用無人機的飛行高度一般為地面200m～300m，其數據主要記錄方式為光柵影像。

3.2 像控點的布設和測量

在航拍完成后，應根據航拍影像資料進行像控點的布設，在測區布設像控點一般應遵循以下幾個原則：像控點應按測區統一布設，不受圖幅單位的限制；像控點應盡可能的聯測成平高點；相鄰相對和相鄰航線之間的像控點應盡量公用，當航線間像片交錯排列不能公用時必須分別布點：位于自由圖邊或非連續作業的待測圖邊的像控點，一律在圖廓線外，確保成圖滿幅，點位必須選擇在像片上明顯的目標點，在密集建筑物區域適當增加，在平坦空曠區域可適當降低密度。像控點布設完成后應進行三維坐標測量，現階段已經普遍采用RTK進行測量，具有速度快、精度高等優點。

3.3 數據處理

完成外業航拍和像控點測量后即可進行內業處理，內業利用專用的影像數據處理軟件進行合成和重疊處理，同時將外業測量的控制點輸入到系統對應像控點.然后進行空三加密處理，生成數字高程模型、數字正射影像圖，最后生成帶坐標信息的TIF圖片，在影片信息上進行手工地物的勾繪和外業調繪，同時利用數字高程模型數據進行地貌處理生成數字線劃地圖。

4 在城鎮規劃中的應用

4.1 快速獲取大比例尺地形圖及影像圖

城市的規劃設計離不開現勢性強的大比例尺地形圖及影像圖。以本溪市某區需要進行棚戶區改造為例，需要提供1：1000的地形圖進行規劃設計，該區域東西長約5千米，南北寬約3千米，總面積約15平方公里。工期緊，如果采用傳統的全野外數字化測量將難以在規定時間內完成。測區內地形開闊，適合進行無人機航拍攝影。根據測區情況，將測區分成3個架次進行拍攝，共拍攝660張航片。拍攝完成后即進行像控點布設，共布設120個像控點。完成像控點測量后，采用全數字攝影測量工作站進行立體測量，利用空三導入的方法建立數字立體模型。整個數字化測圖過程相比全野外數字化測量可縮短一半時間，有效提高了作業效率，并且與數字正射影像圖同時使用更加直觀。

4.2 對建設工程的進度進行監測

國家在出讓土地的時候，往往對土地的開發進度和竣工時間有明確的要求.在建設過程中辦理相關的手續也需要核查工程的建設進度，如辦理《商品房預售許可證》、銀行貸款等，利用無人機進行周期性的拍攝并提供影像資料，可以減少各部門現場核查程序，節省時間和人力成本，同時也全面了解施工地區及周邊的環境，包括水系、植被、土壤等狀況，為環保部門判斷環境評價結論和環境保護措施的合理性提供依據，并且清晰的記錄了城市的發展歷程。

4.3 對城市違章建筑監管

傳統的規劃監管主要以人工監察為主，需要大量的人力資源與時間成本，且效率底下。由于違章建筑主要建設在建筑物頂層，一般很難發現，即使懷疑業主屋頂有違建，由于業主不配合，無法近距離調查，也給查證工作造成了很大的困難。在村中村或城鄉結合部，部分人員知道該區域即將開發，為了獲得國家更多的補償，抓緊時間進行搶建擴建。對這些違章行為，運用無人機進行空中巡查拍攝，可以快速獲取建筑物的影像，讓違章建筑無處遁形。尤其是多旋翼無人機，近距離懸停觀察，并實現影像素材拍攝存儲，為后續執法提供有力保障。

5 結語

采用無人機攝影測量，航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現勢性的優點，無人機對起降環境要求較低，不需要專用機場，尤其是多旋翼無人機可隨時隨地垂直起降，提高了作業效率。隨著無人機傾斜攝影測量技術的發展與應用，無人機攝影測量將會得到越來越廣泛的應用。另一方面，由于無人機自身體積重量較小，飛行穩定性沒有大飛機高，在電磁環境復雜的城市中抗干擾能力不強，持續作業時間短等不足。

參考文獻：

[1] 金偉，葛宏立，杜華強，徐小軍.無人機遙感發展與應用概況[J].遙感信息，2009.

[2] 王有業.無人機技術在數字礦山中的應用[J].山西焦煤科技，2012.