無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景

葉志剛

（內蒙古師范大學地理科學學院，內蒙古 呼和浩特 010018）

0 引言

經過長期的實際應用經驗和相應的技術完善，無人機低空攝影技術已經在我國城市測繪行業奠定了好的基礎。這項技術在城市規劃以及三維數字建模方面有著較好優勢，結合智能化時代建設發展，無人機低空攝影技術在地理信息測繪分析中有很高的應用價值。

1 無人機概念

利用電腦遙控系統對無人機進行遙控，可實現人不能逾越的障礙物，再進行全景拍攝的效果，且操作原理十分簡單，拍攝的圖像更清晰、準確，因此在城市測繪工程中常被用作低空攝影測量工具。利用無人駕駛飛機測量城市地形，不僅方便快捷，而且能全方位、立體化地測量城市地形，給城市測繪工作帶來極大的方便，具有傳統測繪無法比擬的優勢。

2 無人機的種類簡述

無人機主要包含兩種不同類型:其中一種是跟軍用戰斗機的外形差不多，可以在其中安裝高速攝像機，然后快速抓拍指定區域場景，飛行速度很快，一般人察覺不到，大多也應用于軍事領域，森林防火工作有時也會使用這種無人機，但是不太適用于城市測繪工作，因為城市例樓房較多而且高低錯落，布局規律也比較多樣，這種類型的無人機速度太快，無法良好運行。用于城市測繪的無人機是第二種叫做擺臂式的帶有幾個螺旋槳的無人機，這種無人機成本不高。它的特點時飛行速度比較慢，穩定性強，可用于低空攝影測量，結合高清拍攝儀器和一定的防抖措施，能夠拍到高清的城市面貌圖。

3 無人機低空攝影測量的特點及優勢

結合導航技術以及攝影技術，無人機低空攝影技術有以下特點。首先，測量方式簡單，可以實現自動化測量，且設備輕便。其次，測量精度高，可以對數據進行精確控制，整個操作系統靈活，方便，適用范圍廣。最后，無人機低空攝影技術可以實現方便用戶操作的應急保護措施。

無人機低空攝影技術具有很強的適應性，在特殊的運行環境中，能克服氣候影響，該技術靈活，易于操作，可應用于多個場景和多個建筑的角度。即使無人機設備發生故障，它也不會對周圍人員造成危害。并且能夠及時保存部分特殊數據并向操作員提供幫助。可以看出，無人機的測量具有很高的安全性和實用性。

該技術在城市測繪的運用中，主要由以下優勢。

首先，無人機低空攝影技術的高精度可以通過降低成本，改善人力和物力方面的浪費，優化設備的運行質量，同時降低測繪成本。

其次，測繪技術在數字信息技術的影響下，具有更準確的分辨率。過去，城市測繪技術使用GNSS 和遙感技術進行數據收集和制圖，并且測試結果易受外部環境的影響，從而降低了測繪的質量，而低分辨率也很難保證測繪的質量。但是，無人機低空攝影測量技術可以減少物理因素對測試結果的影響，并且可以對各種結構進行多角度測量，以確保數據準確性，并將其高分辨率呈現。

4 無人機在城市測繪中的應用

4.1 智能化城市建設

21世紀的智慧城市建設隨著物聯網的不斷發展，主要具有以下特點。

第一，可以實時跟蹤城市數據信息，實現多方位的準確檢測，建立準確的3D城市模型，實現數據分析，減少手動操作難度并最終改善測繪效率。

第二，在進行無人機低空攝影時，必須由相關人員將測繪數據需求相結合，以增強合理區域內的數據測量控制，并選擇具有代表性的數據點，例如城市地標點與邊境區域點。測量點的選取是提高整個測量過程中數據準確性并提高操作效率的關鍵。

此外，為了優化智能城市的可視化建設，攝影人員使用無人機進行低空攝影測量時，需要注意測繪數據的綜合利用和重復使用。例如，可以通過在無人機機身上安裝全角鏡頭并結合鏡頭安裝和旋轉設置，使勘測員可以模擬全景鏡頭，為數據分析和后期建模提供更準確和可視的數據。在后處理過程中將色調匹配和采集到精確的數據參數相結合，可優化遙感信息的采集，實現了精確的數據輸出和輸入。能夠有效支持數據匹配和智能化建設，改善了數據連接點并結合區域網的計算和分析，優化整個系統的數據控制質量并實現智能數據填充來簡化整個數據。

4.2 區域測繪

關于基于3D 建模基礎架構的無人機技術的操作，該技術可應用于特殊高度的測繪，對于突破當地建筑物的標高具有重要意義。例如，無人機低空攝影技術可以消除地理缺陷，并在某些高海拔地區獲得更準確的數據。在數據分析和技術創新中，測繪技術已經可以測量海拔5500 米以上的建筑物并保持城鄉顯示很清楚，以后可以用作測繪數據中介的基礎。

同時，借助無人機技術和安裝在機身上的攝像機，可以隨時采集地理信息，以實現測量1:2000 平方公里約6800 平方公里的大比例尺地地形圖，為中國的城市化規劃和土地改革奠定了基礎。借助無人機技術，全面提高了測繪的效率和質量，并且為多區域的建筑提供了更清晰的數據規劃圖，以減少外業數據測量造成的人力資源浪費。

5 無人機低空攝影的發展前景

5.1 有序化測繪調控技術

使用無人機進行地形測量時，可控制影像數據以提高控制水平。當前，無人機不僅有效地結合了攝影和遙控飛行技術，而且還使用特定的導航系統來劃分飛行區域。如果條件允許，還可以對拍攝時間進行定時。使用導航功能，可以更精確地設置拍攝位置。對于需要更高精確度的測量，必須首先執行控制點的定位。最好將控制點設置在拐角處，并在該點周圍添加一個更加明確的參考對象，以方便后續的測量和定位。

5.2 空中三角測繪技術

作為一項較為發達的技術，空中三角測量技術也是低空攝影技術轉換的一個重要渠道。首先，航空攝影三角技術結合數字攝影技術的分析，能夠對測量控制進行二次化加密。其次，借助攝影分析的方式，并結合測繪內業和數字化產品的分析，可優化整個數字測繪。最后，結合攝影測量法，可以向外方位處理所有數據以進行分析，并且無人機測繪幾何翻轉處理可以優化整個內業結構，并提高無人機攝影和制圖技術的實用性。

5.3 在智能建筑變形監測的應用

信息社會背景下，智慧城市快速發展。把攝影測量和遙感技術結合起來，可以有效地對城市建筑的變形進行監測。在信息化建設過程中，能有效地對高層建筑的傳感設備數據進行檢測和監測建筑變形。并利用地面坐標系將其轉化為施工圖。根據具體的地標數據建立坐標系統和采集工作。若資料的內部變形周期穩定，則施工或工程變形均可正常進行。智能建筑系統在出現新的變數時，會向應急中心傳送數據，應急中心會發出警報，提醒城市智能系統自動打開安全通道，實現疏散和應急響應。

5.4 在城市變化信息提取中的作用

計算機信息技術的攝影測量與遙感技術，在測量技術的基礎上，與其它類型的傳感器直接相關，如高分辨率遙感衛星攝影測量物體密集點云、密集點云的動作攝影掃描儀、城市建筑測繪 POS 系統、山形等，最終實現統一的坐標系統。利用照相測量和遙感技術，直接確定地面點云提取的特征對象結構，基于三維點云的特征點，再進行顏色繪圖，提取特征點，構成金字塔形圖像。

5.5 在智能建筑與智慧城市中的應用

對于一般的對象來說，對象模型可以由數學模型組成，當規則不同，表面粗糙時，對象模型無法通過簡單的構造實體模型計算出來。照相測量遙感技術、智能建筑、智能化及應用，主要是利用透視法來確定觀察對象周圍各點的坐標，根據測量數據的調整來建立模型，測量傳遞點的基準面，最后對模型進行精度處理，確定適當的工具水平，建立復雜的三維實體模型。

6 結束語

綜上所述，無人機低空攝影測量技術在城市測繪中發揮了重要作用。其拍攝的照片清晰度高，立體感強，操作全面，操作簡便，成本低廉，對傳統的城市測繪方法進行了優化。中國在軍事和民用領域對無人機進行了深入的研究和應用，大大提高了無人機的使用價值，為中國的安全工作和城市發展做出了巨大貢獻。由于發展潛力巨大，無人機的應用范圍將在未來繼續加深。