無人機低空遙感技術在城市測繪規劃中的應用研究

王培云 代碩

1. 華芯拓遠（天津）科技有限公司 天津 300450；2. 山東工商學院 山東 煙臺 264003

引言

長期以來，城市規劃都是我國研究學者關注的焦點問題，而城市測繪工程更是受到了學者的格外關注，針對如何提高測繪成效以為城市規劃提供精確數據這一問題我國學者開展了多項研究，并切實提出了一些具有建設性的建議。但根據本文對現有研究文獻的梳理與總結發現，目前針對無人機低空遙感技術的研究相對較少，更鮮有人將關注點放在該技術在城市測繪規劃中的應用這一領域，基于此，本文的研究內容具有較高的創新意義和研究價值。

1 無人機低空遙感技術的優勢、發展及其限制

1.1 無人機低空遙感技術的技術優勢

遙感技術一直是測繪工程使用的核心技術之一，而無人機低空遙感技術作為遙感技術的一種，要在城市測繪規劃中合理利用該技術，就必須明確該技術同傳統遙感技術及航空遙感技術間的區別在哪里，以此來明確該技術的獨特優勢，找到技術優勢同城市測繪應用需求間的交叉邊界，才能最大限度發揮無人機低空遙感技術的技術優勢，強化城市測繪規劃成效。

我們可以對無人機低空遙感技術的技術優勢進行簡要分析。具體而言，無人機低空遙感技術具有以下幾點技術優勢：

1.1.1 無人機低空遙感技術便攜性強、靈活性高，測量范圍更廣。無人機設備體積小、質量輕，這決定其具備較高的靈活性，測繪人員可以很方便地攜帶無人機設備，可以滿足大部分城市測繪規劃需要，相較于大型測繪設備或航天衛星測繪技術，無人機設備具備更強的適用性與適用范圍[1]。

1.1.2 無人機低空遙感技術應用成本低。隨著我國無人機技術的發展漸趨完善，無人機低空遙感設備的運行成本也在降低，相較于航天遙感測繪技術而言，無人機遙感技術具備低成本的特殊優勢，而其測繪范圍、測繪效率以及測繪精準度都相對較高，運用無人機低空遙感技術開展測繪工作，不僅可以提升測繪效率，還可以有效降低測繪成本，減少不必要的人力資源和經濟資源投入。

1.1.3 無人機低空遙感技術可以實現即時性數據反饋。應用無人機設備進行測繪，可以保證對特殊區域進行高頻率跟蹤監測，從而為測繪人員提供實時數據反饋，而航天航空遙感技術只能開展周期性遙感數據采集，無人機低空遙感技術無疑可以彌補這一技術缺陷，這也是該技術的應用優勢之一。

1.2 無人機低空遙感技術的發展現狀

無人機低空遙感技術的發展現狀也是我們需要了解的關鍵因素之一，在明確其技術發展現狀的基礎上，才能夠制定合理的技術應用戰略，并合理投入資源，進一步推動無人機低空遙感技術的發展與應用。總的來說，我國無人機低空遙感技術的發展速度很快，時至今日，我國無人機設備及相關的低空遙感技術已經發展得極為完善了，不僅無人機性能越來越優秀，同時無人機制造成本也在不斷下降，這使得無人機低空遙感技術的應用成本也在不斷下降，其應用效益提高了，應用成本下降了，這使得無人機低空遙感技術已經成為我國測繪工程必不可少的核心技術之一，而無人機產業也成了我國國民經濟發展的重要推動力。具體而言，作為無人機低空遙感技術最主要的設備，我國無人機已經發展出多個種類，可以適用于多種測繪工程，而依照不同的平臺結構型號基本可以將其劃分為如下3種類型：

第一，固定翼無人機。固定翼無人機根據起落方式的不同還可以分為兩類，一類是利用跑道實現滑翔起落的固定翼無人機，另一種則是利用彈射方式實現起飛，利用降落傘實現下降的固定翼無人機。

第二，旋翼無人機。旋翼無人機的根據其旋翼數量也可以被劃分為兩類，即無人直升機以及旋翼無人機兩種，而相較于無人直升機，旋翼無人機因其便攜性高、穩定性強等一系列優點而成為應用最廣的旋翼無人機，尤其是在城市測繪工程中，旋翼無人機的應用頻率要遠遠高于無人直升機。

第三，無人飛艇。無人飛艇是指借由其腔體之中的氣體實現升降，該設備相較于前兩種無人機設備而言，其可以裝載的設備更多，同時飛行也更為平穩，但由于其是通過發動設備開展動力飛行，所以極容易受到氣候條件的影響，其應用范圍具有一定局限性。

1.3 無人機低空遙感技術在應用過程中受到的多方面應用限制

在明確了無人機低空遙感技術的優勢及其發展現狀后，還需進一步明確該技術的應用限制，以期在應用過程中規避其缺陷，并根據其限制進一步明確無人機低空遙感技術的未來優化方向。具體而言，無人機低空遙感技術發展至今，仍存在諸多現實問題沒有得到解決，其主要體現在以下幾個方面：

第一，無人機遙感系統缺乏自主性。隨著信息技術的快速發展，無人機對信息技術的應用程度也在不斷上升，無人機呈現出明顯的自動化與信息化發展趨勢，但根據本文的研究與分析發現，無人機技術當下的智能化發展程度仍然相對較低，信息技術的主要應用領域在于信息的處理與傳輸方面，而無人機進行測繪作業時仍需要人工制定飛行路線與測繪路線。同時，由于無人機設備缺乏自主性，因此當其出現一定故障問題或航線偏離問題時，其無法進行自我處理，而一旦操作人員控制不及時，無人機設備就可能出現墜毀問題。

第二，無人機遙感系統信息安全性有待提高。自信息技術得到廣泛應用以來，信息安全就一直備受人們關注，而無人機遙感系統在信息安全方面存在一定的風險性。無人機采集到的地理信息的傳輸也多是通過信息設備和互聯網渠道，其在傳輸過程中容易受到黑客的攻擊，進而導致信息數據被破壞或竊取，這也是無人機遙感技術發展與應用需要考慮到的問題。

2 無人機低空遙感技術在城市測繪規劃中的應用價值分析

2.1 測繪影像分辨率高

測繪影像分辨率高是無人機低空遙感技術的突出優勢，也是其在城市測繪規劃中得以應用的關鍵。城市測繪規劃活動對測繪影像分辨率的要求本就相對較高，而傳統的航空航天遙感技術會受到云層等的影響，其測繪影響的分辨率相對較低。而無人機低空遙感技術的飛行高度相對較低，是在云層之下進行遙感測繪工作，免除了云層的影響，其影像分辨率無疑可以得到有效提升。除此之外，隨著我國城市化進程的不斷推進，高層或超高層建筑在城市中的分布越來越廣，這些建筑也會遮擋原有的多層建筑，進而影響測繪成效，而無人機低空遙感技術借助無人機設備體系小、靈活性強的優勢，可以繞過高層建筑對城市進行有效測繪，進而為城市規劃提供充足的測繪數據支持。

2.2 測繪操作難度低，操作便捷性強

隨著無人機遙感技術的快速發展，無人機設備也在不斷更新換代，而為適應實際測繪需要，無人機設備的操作難度也在不斷簡化，發展到今天，無人機設備的操作難度已經可以適應大部分測繪人員的工作需求，測繪人員只需要提前規劃并設置好無人機的飛行線路，無人機就可以自行完成測繪工作并將測繪數據傳回控制總臺。總體而言，無人機遙感技術的應用難度相對較低，對測繪人員的專業素質沒有較高要求，其測繪操作難度低，操作便捷性強，測繪人員可以快速學習并掌握無人機操控技術，可以有效提升測繪人員的工作效率。

2.3 測繪精確度更高

無人機的攝影測繪精度目前已經能夠達到國際精細測繪標準，實際測量圖的精度也有1‰，目前的無人機設備在50m-1km的范圍內都能夠拍攝出極為高清、精細的畫面。從這一角度來看，無人機低空遙感技術的測繪精度是要高于傳統航空航天遙感測繪的，這也是其被應用于對測繪精度要求極高的城市測繪規劃活動中的重要原因。

2.4 測繪更為靈活

運用無人機低空遙感技術進行城市規劃測繪的安全性和靈活性都要更高。由于城市內人流量巨大，傳統的人工測繪會受到多種因素的限制，如測繪點是公路、橋梁等等，為在不影響居民日常生活的情況下開展測繪工作，城市規劃部門只能選擇無人機低空遙感技術，無人機低空遙感技術在高空中對城市環境進行精準測繪，可以最大限度避開城市居民的日常生活，進而增強其靈活性，使其規避城市中的各種限制與影響因素。同時，無人機設備普遍體積小、質量輕，同時配備降落傘等安全防護措施，即使出現無人機墜毀等問題，也不會對城市居民的生命財產安全產生嚴重影響。其安全性與靈活性都要高于傳統測繪技術。

3 無人機低空遙感技術在城市測繪規劃中的應用途徑分析

3.1 區域測繪應用

區域測繪是我國城市規劃工作的重要組成部分，而無人機測繪技術可以對我國城市中的各個區域環境進行細致探查并提供精確的測繪數據，從而為城市規劃工作提供充足的數據支持。我國城市的規模普遍相對較大，其中各區域的資源、地貌、地質環境等都有所不同，采用無人機低空遙感技術可以對各個區域進行針對性的測繪工作，例如針對一些高海拔城市，無人機低空遙感技術也有很強的適應性，目前我國無人機技術已經可以適應5000m以上的測繪需要，也可以很好地盡心高海拔區域的測繪活動，以助力高海拔城市規劃難問題的解決。

3.2 應急監測應用

應急監測同樣是無人機低空遙感技術的重要應用途徑之一，在當前時代，城市人口密度極高，一些城市周邊的公共安全事故給城市居民帶來的損失也要更大，如洪水、泥石流等事故如果沒有進行精準監測，將會給城市居民帶來不可挽回的巨大損失[2]。而面對這種緊急安全事故，人工測繪的危險性太高，而航空航天遙感測繪的速度又慢，這時就需要采用無人機低空遙感技術對其進行有效監測，實時收集事故數據，判斷事故強度，進而對周邊居民采取合理的疏散或安撫措施，在保證居民生命安全的基礎上，最大限度減少經濟損失，保證城市的安全平穩運行。

3.3 智慧城市建設應用

智慧城市是近年來提出的一個新型理念，也是我國城市化的重要目標之一，而要建成智慧城市，無人機低空遙感技術的應用是必不可少的。智慧城市的建設需要無人機低空遙感技術收集的城市測繪數據，技術人員要通過測繪數據建立城市模型，并根據該模型對智慧城市建設方案進行測試，以判斷智慧城市建設方案的可行性[3]。而要達到這一目的，測繪人員首先需要選擇合適的測繪點，這要求測繪人員對城市區域具備深入了解，可以根據測繪需要選擇高樓、地標建筑物等作為測繪點，進而減少不必要的飛行線路，還可以有效提升設計質量，優化測繪成效。

3.4 圖像數據處理流程

圖像數據處理是無人機低空遙感技術應用的關鍵環節，其數據處理的核心目標就是要將無人機收集到的參數進一步精確化，提出不必要的參數，一般測繪人員會采用DEM進行任務制作。測繪人員將采集到的數據利用平差法進行處理，并利用DPS進行解算，以精確其中的核心元素， 再利用密集匹配對云數據進行規整，進行濾波與分類，以有效提出多余測繪點，使測繪數據進一步精確化，為城市測繪規劃工作提供更精確的數據支持。

4 結束語

綜上所述，無人機設備具備獨特的技術優勢，同時其發展水平已經相對完善，可以被應用于實際測繪工程中。同時，無人機低空遙感技術還具有影像分辨率高、操作難度低、精確度高以及靈活性強等一系列應用價值，因此，將該技術應用于城市測繪規劃活動中是可行的且必要的。基于此，本文針對其應用途徑加以分析，明確了無人機低空遙感技術在城市測繪規劃中的應用方式，并進一步分析了該技術的未來發展方向。