无人机低空摄影在城市规划领域中的应用

无人机低空摄影在城市规划领域中的应用

周莹董银芳

同创工程设计有限公司浙江312000

摘要：无人机低空摄影测量具有现势性高、面积小、比例尺大及像素清晰等鲜明特点，不止能为DLG产品、高精度DEM格网、制作重点地区正射影像及生产大比例尺影像地图提供高分辨率清晰影像数据源，更能满足城市信息化建设获取大比例尺基础性地理空间数据的需求。本文以无人机低空摄影测量技术为切入点分析无人机低空摄影测量技术发展现状，就提出具体的城市规划应用前景进行深入探究，旨在为相关技术人员积累更多的工作经验。

关键词：无人机低空摄影测量；城市规划；应用

引言

近年来，无人机技术的运用使各行业现代化及智能化技术发展水平逐步提升，无人机技术运用不仅局限于物品运输及大众娱乐等方面，在数据测量方面也具有明显优势。无人低空摄影测量技术运用可充分解决技术运用测量准确性低及测量安全性低等相关问题，使数据测量的可靠性得到显著提升，为智能化数据测量的实现提供了完善的技术支撑。

1无人机低空摄影测量系统组成

低空无人机摄影测量系统通常由地面系统、飞行控制系统、数据处理系统和航拍系统组成。地面控制系统负责在无人机启动时规划目标航线，在无人机飞行时由地面站的控制软件显示飞行的航迹、地图、飞行参数等，并利用控制系统调整目标航线与航路点；飞行控制系统利用GPS定位信号来分析无人机的速度、位置及高度等，从而全面自動控制无人机，使无人机根据预先设定的航线自由飞行；数据处理系统利用影像处理软件拼接航片、给坐标信息下定义、制作数字地面模型；航拍系统能够结合实际需求，搭载数值航摄仪、单反数码相机等航拍系统，进而满足各种精度和类型的航拍要求。

2无人机低空摄影测量的优点

2.1操作方便、成本低廉

无人机体积相对较好，低空摄影操控性更好，不易产生摄影安全性问题，仅需采用简单防护措施即可完成相关的摄影作业。传统低空摄影测量存在测量环境复杂及测量效率较低问题，使测量工作开展投入过大却收效甚微。而现代无人机低空摄影测量，则可充分解决以上问题，避免复杂环境对测量人员的实际安全构成威胁。

2.2精度高

对于无人机摄影测量技术而言，其实际的摄影测量精度，可以划分到亚米级，其具体的测土精度，能够满足1：1000的要求。在城市测绘过程中，对测绘精度有一定的要求，所以无人机摄影侧来个技术的使用，使得城市测绘工作的精度要求得到满足。

2.3效率高

无人机测量不宜受到天气状况的影响，具备测量准确性高及测量速度快的基本特点，这便使测量效率得以显著提升。传统测量技术遥感系统成本较高，对存在严重凹陷问题的山谷无法做到有效的覆盖，以此产生测量漏洞，对相关技术人员的实地勘察造成不良影响，继而促使迪内环境测量作业无法有效开展，影响相关工作的整体销量。无人机测量可较为深入的对某一区域采取有针对性的测量作业，充分解决技术测量问题，使区域数据测量效率得到充分的保障。

3无人机低空摄影测量数据处理流程

在无人机摄影技术不断进步和完善的基础上，数据摄影像处理软件的种类也越来越丰富，例如：德国的Inpho系统等等。无人机影像数据处理具体来说，就是在摄影技术的帮助下，取得有关信息，在参数精化的帮助下，在DEM/DOM方法的帮助下，将信息处理工作落实到位。其实际的工作程序是，首先要完成数据的收集工作，接着利用数据平台，有效的缓存GPS/POS数据，有效的缓存影像数据，同时要做好数据的处理工作，接着将数据的智能匹配工作落实到位，在光束法区域网平差方法的帮助下，完成数据的匹配工作，并且要完成数据的平差计算工作，最终确定影像内部和外部的方位情况。合理的分析内部要素，合理的分析外部要素，在此前提下，在密集匹配技术的帮助下，取得三维DSM云点，做好DSM数据的处理工作，最后获取规格格网的DEM。

4无人机低空摄影测量的应用

4.1建立精确的三维模型

三维建模技术的应用也是一大热点。以基于倾斜摄影与3dsMax插件开发技术的建筑物快速建模为例，首先把获取的影像进行空中三角量测，进一步获取高精度的外方位元素；然后，由3dsMax插件，以所提供的外方位元素为依据，同时结合共线方程，使基于倾斜影像的建筑物多片立体量测得到有效实现，进一步把所测得的数据输入到3dsMax平台，使三维模型得到有效生成；完成上述作业之后，以三维信息为依据，将模型每个面在影像上相应的最优化纹理信息提取出来，然后使纹理自动映射得到有效实现，最终输出模型。

4.2像控制点测量与布置

在实际的航拍过程中，要明确像控制点，确保像控制点的位置地势平缓，同时不存在高大的建筑物，以防止影响摄影的精度，像控制点附近的交通方便，并且和强电磁辐射源保持着一定的距离，要使电位设置超过五度重叠。要在区域网法的帮助下，将像控制点的设置工作落实到位，顺着航线的朝向，设置像控制点，要使相邻的两个像控制点的间隔为200米。一般在地势平缓的位置设置点位。要使用蓝色油漆，或者使用黄色油漆，将点位位置标识出来。在CORS网络RTK的帮助下，将点位的空间位置的测绘工作落实到位，同时要反复测绘各个像素点，要处理不超过3厘米的测绘值，一般是计算其平均值。

4.3图像的处理

传统城市低空测量对图像的处理难度较大，不仅流程繁琐，同时技术运用难度较大，部分尖端处理技术仅掌握在少数人手中，从而形成技术垄断。而无人机图像处理则主要运用无人机与摄像设备的联动机制，通过计算机技术进行处理，在图像拍摄过程中即可实现对图像的处理作业，后期亦可在图像拍摄后进行图像的二次处理，兼容性更高，技术运用门槛相对较低，不易产生图像处理过于繁琐问题。

5城市规划中的应用

5.1规划编制阶段

受卫星遥感图和地形测绘图周期长、预算高、更新慢等限制，城市规划现场调研一般会花费较多时间用于核实现状建设情况与基础资料的差异。无人机摄影引入后，可在较短时间内合成三维环境全景图和正射影像图，这将大大提高现场调研效率。

5.2规划审批与管理阶段

（1）辅助决策。无人机倾斜摄影构建的城市三维模型可融合进地理信息GIS管理平台，方便实现控高分析、视线分析、日照分析和三维测量等功能，这种全局三维模型对于辅助决策有着重要意义。通过实景影像建立的真实三维模型可以让审批人员对实体空间尺度把握更为准确，提升审批决策的科学性。（2）规划监察。传统规划监察需要经过现场定位测量、图纸判读和信息比对等环节，耗时长效率低并且存在判断偏差。另外，因条件限制或业主单位不配合等因素导致定位测量难以推进的情况时有发生，无人机三维空间重建可有效规避该类问题并大大提高工作效率。（3）信息建设。建立好的三维模型可通过单体提取、录入属性数据建立项目库，方便查阅和管理。

5.3规划公众参与阶段

（1）数字城市。通过三维模型重建可以向公众提供街景地图、三维城市、虚拟城市等展示功能和实用工具，方便民众生活的同时可更好的认知城市。（2）规划公众参与。三维模型引入规划可以将城市规划转变为公众易懂的表达方式，提高公众参与的积极性。

结语

无人机低空摄影测量技术的运用使城市规划工作开展的便捷性有所增加，进而促复杂环境下相关测量作业难度有所降低。无人机低空摄影技术运用不仅是单一的技术方式，同时也是完善的技术运用机制，通过多种设备的联动运行使测量准确性及安全性不断提升，从而有效降低数据测量误差，使测量技术运用更为便捷。

参考文献：

[1]孙磊，靳海川，颜辉.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用研究[J].工程技术：全文版，2016（10）：00251-00251.

[2]卢晓攀.无人机低空摄影测量成图精度实证研究[D].北京：中国矿业大学，2014.

[3]张佳伟，李勇华.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用研究[J].建材与装饰，2016（21）：208-209.

[4]刘玉洁．城市三维模型及其在城市规划中的应用［D］．天津师范大学，2014．