遙感無人機(jī)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用體會(huì)

文/毛亞洲 長沙市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院 湖南長沙 410007

遙感無人機(jī)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用體會(huì)

文/毛亞洲 長沙市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院 湖南長沙 410007

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加速，各地基礎(chǔ)工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增加，而進(jìn)行基礎(chǔ)工程建設(shè)，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行地形測量和工程測量，這也是當(dāng)前城市規(guī)劃測量的重要組成內(nèi)容。遙感無人機(jī)航測技術(shù)是近幾年新發(fā)展起來的一項(xiàng)航空遙感技術(shù)，其在國土資源監(jiān)測﹑城市規(guī)劃測繪以及工程測量等方面的應(yīng)用越來越廣泛。本文結(jié)合筆者相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，主要對(duì)遙感無人機(jī)在城市規(guī)劃測繪中的應(yīng)用展開探討。

遙感無人機(jī)；城市規(guī)劃測繪；航測技術(shù)

遙感無人機(jī)最突出的優(yōu)勢便是能空中懸停和垂直起降，工作時(shí)既不受場地的限制，也能夠獲取比較清晰﹑直觀﹑準(zhǔn)確的影像信息，因此在城市規(guī)劃測繪工作中得到了重用。

一、遙感無人機(jī)航測技術(shù)的發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)之后，數(shù)字信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)智能技術(shù)得到了長足發(fā)展，并且它們在航天﹑廣播電視以及測量測繪等諸多行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，隨著無人航空器在微型化方面取得重大突破，遙感無人機(jī)航測終于從夢想變成了現(xiàn)實(shí)。

遙感無人機(jī)具體指的是由無線電遙控設(shè)備或者是自身程序控制裝置進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控且無人駕駛的小型飛行器，其最早出現(xiàn)在上世紀(jì)二十年代，當(dāng)時(shí)作為訓(xùn)練的靶機(jī)來使用。

近年來，隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，自主導(dǎo)航設(shè)備更趨低廉化和微型化，再加上無人機(jī)制造技術(shù)的不斷成熟，使得遙感無人機(jī)在民用領(lǐng)域內(nèi)被推廣開來。與此同時(shí)，攝像技術(shù)的高速發(fā)展使航測走向了數(shù)字化發(fā)展道路，數(shù)碼攝影器材的重量和體積大幅度減小，如今5000萬像素的數(shù)碼相機(jī)重量不超過1kg，普通民用遙感無人機(jī)的重量也不過幾十千克，數(shù)碼攝影設(shè)備和遙感無人機(jī)的完美結(jié)合。

二、遙感無人機(jī)航測的關(guān)鍵技術(shù)

（一）無人機(jī)飛行控制技術(shù)

遙感無人機(jī)作為一種微型飛行器，在飛行過程中不僅容易受到自身物理特性的限制，同時(shí)還容易受到氣流﹑雷雨等外部環(huán)境的干擾，所以說飛行控制技術(shù)在確保無人機(jī)安全性﹑穩(wěn)定性方面至關(guān)重要。遙感無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)包括姿態(tài)控制﹑高度控制和位置控制三大部分。姿態(tài)控制主要由加速度計(jì)﹑陀螺儀以及磁強(qiáng)計(jì)輸出的加速度﹑角速度﹑磁強(qiáng)信息融合等獲得的姿態(tài)估計(jì)反饋信息，然后對(duì)反饋信息實(shí)施計(jì)算并輸出三個(gè)姿態(tài)控制參量，最終由姿態(tài)控制參量參與轉(zhuǎn)速分配以完成姿態(tài)控制；高度控制主要包括對(duì)無人機(jī)爬升速度和高度的控制，具體通過GPS﹑加速度計(jì)﹑超聲測距傳感器﹑氣壓計(jì)數(shù)據(jù)等控制旋翼轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)高度控制；而位置控制主要是對(duì)無人機(jī)速度和位置進(jìn)行控制，其通過GPS和光流傳感器獲取無人機(jī)速度﹑位置信息，進(jìn)而完成位置控制。

（二）機(jī)載攝影測量技術(shù)

當(dāng)前遙感無人機(jī)搭載的攝影測量設(shè)備多為高像素的數(shù)碼攝影設(shè)備，其成像質(zhì)量決定了測量的準(zhǔn)確性，是無人機(jī)城市測量系統(tǒng)最為核心的技術(shù)。除了獲取高精度的影像信息之外，為全面提升測量的精度，其中的多傳感器和多維度數(shù)據(jù)融合技術(shù)也是非常重要的。

（三）無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

在城市規(guī)劃測繪中，遙感無人機(jī)需要傳輸航拍信息﹑各類傳感器收集到的信息以及飛行姿態(tài)信息等，對(duì)于那些時(shí)效性要求較低的數(shù)據(jù)信息可以儲(chǔ)存到大容量存儲(chǔ)器中，但時(shí)效性較高的影像信息必須進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，從而更好地對(duì)遙感無人機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。目前，遙感無人機(jī)的無線數(shù)據(jù)傳輸主要依賴機(jī)載的無線數(shù)字傳輸設(shè)備，隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也越來越來先進(jìn)﹑穩(wěn)定。

三、遙感無人機(jī)在城市規(guī)劃測繪中的應(yīng)用

（一）在城市自然災(zāi)害測繪中的應(yīng)用

目前，國內(nèi)的遙感無人機(jī)具備良好的航攝遙感技術(shù)，在確保測繪質(zhì)量的同時(shí)，操作起來也比較簡便，能夠適用于測繪時(shí)間緊張且航攝時(shí)效性要求較高的測繪工作。由于遙感無人機(jī)的航攝遙感技術(shù)可以提供及時(shí)﹑準(zhǔn)確的信息，所以應(yīng)用到自然災(zāi)害測繪中，能夠及時(shí)了解災(zāi)情的具體情況，然后制定針對(duì)性﹑科學(xué)性的救災(zāi)計(jì)劃。通過具體實(shí)踐可知，遙感無人機(jī)在監(jiān)察秸稈焚燒情況時(shí)，能夠獲取比較清晰的正射影像和相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，也能夠有效對(duì)焚燒的面積﹑具體位置和災(zāi)情情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（二）在城市復(fù)雜地理環(huán)境測繪中的應(yīng)用

由于遙感無人機(jī)可以在空中懸停和低空飛行，所以其在城市測繪中具有較高的靈活性，并且其對(duì)起降場地的要求并不高，操作流程相對(duì)也比較簡單，因此其在測繪領(lǐng)域中應(yīng)用范圍較為廣泛，尤其適用于地理環(huán)境較差的測繪工作，比如說丘陵地帶的地形測繪﹑城市大型建筑群落的監(jiān)控測繪以及林場的測量測繪等等工作。

（三）在城市各種圖像信息采集中的應(yīng)用

遙感無人機(jī)具有較高的分辨率，可以達(dá)到0.1m～0.5m左右，這與大型有人駕駛飛機(jī)和衛(wèi)星攝像相比具有較大的優(yōu)勢，并且遙感無人機(jī)航攝技術(shù)對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理速度比較快﹑效率比較高，因此常被應(yīng)用于城市各種圖像信息的采集工作。比如說，城市地形圖測量測繪﹑城市道路航測﹑山區(qū)地理環(huán)境監(jiān)測﹑城市土地開發(fā)使用情況監(jiān)管等。

（四）在城市多任務(wù)和跨區(qū)域測量工作中的應(yīng)用

目前遙感無人機(jī)所采用的航攝技術(shù)囊括了導(dǎo)航控制系統(tǒng)﹑定點(diǎn)曝光攝影等先進(jìn)技術(shù)，裝載有高精度的相機(jī)和地理掃描儀，能夠?qū)τ跋駭?shù)據(jù)進(jìn)行高效﹑精確的處理。隨著無人機(jī)供電系統(tǒng)﹑飛行控制系統(tǒng)以及云臺(tái)增穩(wěn)系統(tǒng)的進(jìn)一步完善，無人機(jī)的續(xù)航能力﹑飛行穩(wěn)定性和抗干擾能力顯著提高，這為其完成多任務(wù)跨區(qū)域測量工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。比如說城市道路﹑河道等基礎(chǔ)工程的監(jiān)控與測量，城市橋梁測量測繪，地籍測量及舊城改造等等復(fù)雜﹑工作量較大的任務(wù)均能夠采用無人機(jī)航攝完成。

結(jié)語：

總的來說，遙感無人機(jī)已成為當(dāng)前測繪領(lǐng)域極為重要的組成部分，其為測繪應(yīng)急工作提供了技術(shù)保障，成為了城市緊急測量測繪工作的一項(xiàng)重要設(shè)施。在此，也希望有更多的業(yè)內(nèi)人士和相關(guān)研究人員積極參與到遙感無人機(jī)的探討中來，為促進(jìn)遙感無人機(jī)航攝技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展而共同努力。

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