無人機低空攝影測量技術在城鎮地籍測量中的應用

袁維波 何志強

摘要：城市建設水平不斷提升，城鎮地籍測量技術也在不斷地更新。在城市化建設過程中，城鎮地籍測量極具現實意義，是國家土地資源管理與城市建設規劃決策的重要數據支撐。因此，必須確保城鎮地籍測量數據、測量結果的高度準確，這就對測量技術提出了較高要求。無人機低空攝影技術在城鎮地籍測量中的應用得到了越來越廣泛的應用。基于此，本文對無人機低空攝影測量技術的應用及注意事項進行了深入地分析、探討，希望能夠為相關人員提供有益參考。

關鍵詞：無人機；低空攝影測量技術；城鎮地籍測量

近年來城鎮化發展不斷加快，在一定程度上提高了對城鎮地基測量工作的要求。以往人工測量的方式極易受到多方因素的影響，精準度低且成本較高，難以與現代化發展的要求相符。無人機低空攝影測量技術憑借其靈活性強、精準程度高、安全性能佳等優勢在城鎮地籍測量中獲得了有效的應用，發揮了重要效用。

1.無人機低空攝影測量技術相關概述

無人機低空遙感技術是無人機低空攝影測量技術的應用核心，主要是將高清數碼攝像機安裝在無人機上，借助無人機運行的靈活性、機動性，實現對任意角度、較遠距離的拍攝，完成測繪信息收集。無人機低空攝影測量技術在實際運用過程中，需要面對霧雨天氣、云層、樹木、建筑等環境因素的干擾，這就需要確保無人機及其配置攝像機具備較為卓越的性能，同時要求操作人員具備較為嫻熟的技術。隨著現代科技不斷發展，無人機低空攝影測量技術已經克服了大部分環境因素影響，結合對GPS系統與遠程操控系統的整合融合，在城鎮地籍測量中得到了較為廣泛應用。

2.無人機低空攝影測量技術應用優勢

（1）較高測繪速率

一般來說，在地籍測繪工作中出現突然狀況需要在較短時間內完成測繪工作，在第一時間內有效控制事態，這就要求測繪工作具有較高速率。與傳統人工測繪相比，無人機低空攝影測量技術無論是在速度、拍攝角度，還是在信息傳遞速度方面，都有著較大應用優勢，可以使測繪人員在第一時間內掌握事態信息。例如，運用無人機低空攝影測量技術可以在較短時間內完成2000km2的范圍拍攝測量，在此過程中對于突發狀況可以較為快速反應并提供較好的技術支持。

（2）較大測繪范圍

無人機具備高低空飛行能力，進而能夠實現對地面的多角度、遠距離、大范圍拍攝，克服了人工測繪在角度、地形等方面的限制，尤其是其靈活性、適應性、低空作業的特性使得測繪數據更具層次性，為數據分析提供更為詳實的基礎數據。無人機低空攝影測量技術同時兼顧了大范圍、高精度、實時性的地籍測繪要求，尤其是能夠借助3D仿真模擬技術與立體圖形分析技術，實現了對較高的測繪分辨率與數據準確傳遞。

（3）明顯的測量周期優勢

在確保日常維護與正常休息的前提下，無人機可以實現長時間使用，較之人工作業具備明顯的周期性優勢，由此帶來較為高效的工作效率。除了無人機本身正常運行與正確的人工操作之外，還有一系列措施、系統作為支撐，確保測繪工作綜合性得到有效提升，為無人機測繪技術應用的較強周期性提供保障。

（4）更為便捷的攝影操作

無人機空中導航系統相較于普通地面測量技術具有操作更為便捷、對操作人員要求不高，大多數工作人員都能夠勝任。而且相較于以往的人工地籍測量方式，其成本更低，能夠大幅降低調查與開發土地所需成本費用。同時無人機操作系統維護起來較為簡單，操作系統不復雜，有效減少了測量人員的工作壓力。

（5）測繪數據更加精準

使用無人機低空攝影能夠大大提升土地測量數據參數的精準程度。即便此項技術原來便可精確測量所得參數到亞米級，不過在對土地精度實施測量過程中，能夠有效滿足1∶1000標度的測量精度。在大部分城鎮地籍測量工作中都要求提升測量精準程度，而研究與應用無人值守機攝影測量技術就能夠有效彌補了國內以往地籍調查準確度不高的問題，大幅提升了城鎮調查的質量。

（6）有效提高了地籍測繪工作的安全系數

在運用無人機低空攝影技術進行城鎮地籍測繪調查過程中能夠有效保障了測量人員的安全，無須采取人工的方式進行測量。而且此項技術具有較強的靈活性，自然因素并不會干擾測量的準確程度。

3.無人機低空攝影測量技術應用于城鎮地籍測量的可行性

當前在城鎮地籍測量中無人機低空攝影測量技術獲得了普遍使用，為了切實提升城鎮調查的效率，則需要將無人機的優勢有效發揮出來。第一，無人機低空攝影測量能夠使用高分辨率與多角度圖像來完成。具有垂直、傾斜照片水平的高精度數字成像設備，還能夠利用低空飛行，從不同角度攝影得到多平面圖像，不受高層建筑阻礙。這是遙感技術與衛星技術所無法達到的。第二，無人機靈活性較強，同時操作便捷、成本低、起飛時間短，所以其使用頻率極高。相較于有人飛機來說，無人飛機能夠根據事先制訂的線路飛行，具有較強穩定性。通常而言，無人機最大可運送燃料重量為5kg，所以能夠在空中不間斷飛行1600km，停留時長超過16h。加上無人機能夠馬上將新的數據上傳，所以能夠切實防止飛機著陸后數據重復錄入的情況出現。第三，數據處理成本較低。通常載人航天飛機價格在無人機的5倍左右，并且無人機操作人員能夠較為簡單的獲取飛行許可證，工作效率較高。此外無人機主要采取的是高強度輕量碳纖維復合材料作為機身材料，維修較為便捷。圖像處理裝置兼容性較強，硬件成本較低，這均在城鎮地籍測量中奠定了基礎。

4.無人機低空攝影技術測量數據處理流程分析

借助無人機完成低空測量之后，需對測量所得的數據進行全面的收集、處理。在現代無人機技術不斷發展推動下，相關的數據影像處理技術也在不斷提升，當前已經具備了較為全面的與無人機配套使用的影像匹配技術、影像處理技術、自動控制技術。測量所得的數據資料提取水平也越來越高，對于地理環境的測量準確性也在不斷提升。目前，我國較為流行的DPGrid和PixelGrid系統，其操作流程主要為：在利用無人機完成數據采集之后，從數據平臺中導出相應的航拍數據，對數據進行有效的重新整理之后采用智能匹配的方式檢查數據的異常，再將準確的數據進行相關的計算分析，得到影像具體位置。然后協助密集匹配技術獲得三維DSM點云，對DSM數據進行分析、篩選、刪除之后，得到規格格網的DEM信息，進而完成數據提取生成得到完整的地理圖像。

5.無人機低空攝影技術在城鎮地籍測量中的應用

無人機低空攝影技術在各個領域中普遍應用，如測量領域、軍事領域、建筑、旅游等，無人機技術的應用大大減輕了相關測量工作的壓力，也為各個行業的發展提供了推動力。在城鎮地籍測量過程中，無人機低空攝影技術的應用主要分為以下五個部分。

（1）城鎮地籍數據信息采集

數據采集中無人機低空攝影技術的應用減少人力成本，危險性低，較之普通的航空攝影與人工測繪有著較大優勢。城鎮地籍數據測量通常涉及對危險區域、特殊區域的測量，人力測量方式需要大量人力成本，效率較低，甚至具有較大危險性。而航天攝影技術在精準度上難以保障，設備也經常受到云層、建筑影響而導致測量效果不理想。采用無人機低空攝影技術能夠有效提高城鎮地籍數據測量工作質量與效率。無人機體積較小，而且操作較為靈活，能夠飛行到一些人工測量困難的特殊區域采集數據，不會受到高空云層、建筑物的影響，加上無人機飛行速度較快，攝像角度能夠結合地形情況進行自動調整，提高測量數據準確性的同時提高數據采集速度。

（2）測量和布設像控點

進行航拍過程中，一個重要的步驟就是對攝像控點進行科學布設，首先要將其設置在地形平坦、視野開闊的、交通便利的地區，而且附近沒有強電磁輻射源，同時要確保實際設置的點位不低于五度重疊。在布設試驗區像控點時應當運用區域網法，順著航線設計方向，控制像控點的間距為200m。實際設置的點位應當要在單層平頂房頂中間部位或是開闊平坦的地面上。此外需要在樓頂或地面使用黃色或藍色油漆繪制十字交叉圖案，同時在交叉部位繪制圓形來代表像控點的點位。采取CORE網絡RTK技術測量點位的空間位置，同時需要數次測量各個像素點，把結果在3cm以內的數值取平均值。

（3）相關圖像初步處理

傳統攝影測量技術在完成數據采集之后需要人工進行測量數據處理，會對測量精度造成較大影響。傳統測量方式的數據采集極易受到環境、自然條件等的影響，后期數據處理也會出現數據失真問題，影響測量數據準確性。無人機低空攝影測量技術的應用很好地解決這一問題。無人機內部自載數據處理系統，能夠實現對失真數據初步處理，尤其是近年來智能技術的不斷應用能夠實現對照相關資料對測量數據進行修改，對修改事項進行標注。無人機低空攝像測量技術能夠實現對拍攝圖片初步加工處理，提高圖片質量，減輕后期操作強度，進而提高城鎮地籍測量工作效率。

（4）信息初步修正

攝像測量技術測量的數據關聯性較低，普通航空攝影系統失誤現象較為常見，難以有效提升城鎮地籍測量工作效率。無人機低空攝影技術能夠有效解決這一問題，尤其是無人機技術已經初步實現了智能化，實現對攝像內容的詳細修改，加上與GIS/GPS系統的有效結合，借助網絡技術實現對測量區域地形地貌的圖像對比，找到差異之處，進而實現對圖像信息的初步修正，提高圖像準確性與測量工作效率。

（5）數據加密處理

無人機上裝配的是高清晰攝像裝置并不是專用測量相機，極易受到光反射、折射現象影響，導致圖像內容發生光纖畸變，造成攝像圖片與實際情況不符。因此應通過技術更新實現對光線對攝影成像影響的嚴格控制。自動空三加密技術的應用能夠較好解決這一問題。采用空中三角測量技術，對區域內定位與姿態測量進行準確確定，以獲取相應的空間點坐標。空三加密技術在無人機測量中的應用能夠有效提升城鎮地籍測量準確性。現階段，Pix4D+EPS+CASS系統普遍應用于我國城鎮地籍測量工作中，進而產生三種數據，借助數據加密技術實現數據匯總與地形、地貌圖有效整合。

6.無人機低空攝像技術測量應用注意事項

在實際應用過程中，無人機低空攝像技術也存在許多缺陷，應對以下幾個方面予以高度重視：一是做好測量范圍規劃，做好飛行測量準備，如風速測量、航高確定，確保航線空間安全。二是要特別注意像控布設，結合當地實際情況合理布設，400m正方形網格布設多以像控點布控方式為主，也可在此方式的基礎上在測量區域外合理地添加像控點。三是由于無人機低空攝像技術使用的并非專業測量攝像裝置，因此在避免出現光學畸變方面應在空三加密前對圖像進行變差調整；四是對DLG精度進行提升。在實際測量環節需要做好外業點的收集工作，同時讓此外業點具備一定特點。將此外業點引入測圖工作站內部，結合立體模型對地物與點位間的聯系進行觀測，進而讓測繪工作者找出準確位置，隨后開展測量工作，需要對光標切準誤差進行嚴格把控，控制誤差不超過8cm；五是強化部門組織與管理意識。由于在城鎮地籍測量中無人機低空攝影技術有突出優勢，所以有關部門與工作人員需要予以充分關注，不但要有效組織開展城鎮地籍測繪工作，根據實際測繪環節遇到的問題進行針對性的處理，而且還需要完善優化有關管理制度，和測繪部門積極配合與協調，從而推動測繪技術更好更快的發展。需要科學培訓與考核相關測繪工作者，不斷提高操作無人機的能力，確保實際測量所得數據的規范與有效。

7.結論

近年來，我國航天航空技術得到了較大發展，無人機技術的應用也越來越廣泛，無人機低空攝影攝像技術在城鎮地籍測量領域得到較為深入地應用，對于提高測量操作便捷性與準確率都有著較好的應用效果，大大突破了普通攝影技術清晰度不足的缺陷，在提高測量工作質量與效率的同時提高了對地貌測量的準確性，在城鎮地籍測量中應用價值很大。

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