無人機(jī)攝影測(cè)量及在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

張治拉 王子軍

前言

地區(qū)城市化水平的提升對(duì)城市規(guī)劃工作提出了更高要求，因此為從根本上實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)階段相關(guān)工作人員也應(yīng)從高效利用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)入手，進(jìn)一步完善就優(yōu)化城市規(guī)劃方案，推動(dòng)城市又好又快的發(fā)展進(jìn)程。

1 概述無人機(jī)技術(shù)

1.1 無人機(jī)的發(fā)展

就目前來看，無人機(jī)在我國已有十幾年的發(fā)展歷程，其中所涉及到的關(guān)鍵性技術(shù)也已逐漸趨向于成熟化。其中，無人機(jī)系統(tǒng)具有成本較低、操作靈活以及適應(yīng)性強(qiáng)等特征，因此可被廣泛引用于攜帶重要設(shè)備完成特殊任務(wù)中，例如空中寂監(jiān)測(cè)、空中轉(zhuǎn)信與救援等活動(dòng)，并在有效處理自災(zāi)害以及社會(huì)安全事件等方面發(fā)揮出了積極的作用[1]。無人機(jī)最大優(yōu)勢(shì)是避免操作人員遇到危險(xiǎn)情況以及體能的限制，因此可應(yīng)用在風(fēng)險(xiǎn)度較高或工作量巨大的工作中。

1.2 無人機(jī)的分類

隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，其也被應(yīng)用在了各領(lǐng)域之中，并基于不同工作需求衍生出了多種形態(tài)。不同無人機(jī)在尺寸、質(zhì)量、航程以及飛行高度等方面具有明顯的差異性，而基于此些差異性，無人機(jī)可分為以下兩種：①軍用無人機(jī)。主要應(yīng)用與戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的前線攻擊任務(wù)；②民用無人機(jī)。主要應(yīng)用災(zāi)情監(jiān)視、交通巡邏以及航空攝影等方面。

現(xiàn)階段無人機(jī)技術(shù)也趨于可持續(xù)化，即開發(fā)太陽能無人機(jī)技術(shù)，最大化的提升無人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用期間各類資源的利用率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化的發(fā)展目標(biāo)。

2 無人機(jī)攝影測(cè)量

2.1 無人機(jī)攝影測(cè)量實(shí)際操作

無人機(jī)攝影測(cè)量工作主要以小組形式完成，即三至五個(gè)人分成一個(gè)測(cè)量小組，肩負(fù)起無人機(jī)攝影測(cè)量期間的職責(zé)，對(duì)后期測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，并在保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確后進(jìn)行后續(xù)的工作。

2.2 無人機(jī)攝影測(cè)量主要流程

在無人機(jī)攝影測(cè)量期間，可進(jìn)行大范圍或某地區(qū)的景物拍攝，并以此獲取到高精度的航拍影像，提升實(shí)際測(cè)量階段的精準(zhǔn)性?，F(xiàn)階段無人機(jī)攝影測(cè)量中的主要流程主要分為以下幾種：①選取野外拍攝地點(diǎn)；②測(cè)量精準(zhǔn)數(shù)據(jù)[2]；③對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)加密處理；④依據(jù)數(shù)據(jù)繪制數(shù)字地圖。而在此些測(cè)量流程內(nèi)，關(guān)鍵性技術(shù)為對(duì)數(shù)據(jù)的加密處理，其可輸出更為精準(zhǔn)的坐標(biāo)，并對(duì)角元素軟件進(jìn)行匹配，并使得平面間距更加符合預(yù)設(shè)的規(guī)程。

2.3 無人機(jī)攝影測(cè)量的特征

無人機(jī)攝影測(cè)量主要由無線電通訊系統(tǒng)、GNSS定位系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)構(gòu)成，與測(cè)量手段相比，無人機(jī)主要具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）信息具有高度時(shí)效性。通過無人機(jī)系統(tǒng)對(duì)地面進(jìn)行航測(cè)的過程中大多處于低空飛行狀態(tài)，可更好的適應(yīng)飛行環(huán)境以及抵御大氣制約因素，從而更快的獲取到地面信息，提升信息準(zhǔn)確性；

（2）測(cè)量結(jié)果分辨率較高。在無人機(jī)攝影測(cè)量中，主要攜帶高精度的數(shù)碼攝影設(shè)備，因此其不僅可以滿足豎直平面攝影，更加可在低空中以多角度拍攝出建筑物的高分辨率紋理影像[3]。同時(shí)，無人機(jī)所具備的垂直與傾斜攝影優(yōu)勢(shì)，也極大程度上的改善了原有衛(wèi)星遙感拍攝中建筑物被遮擋問題；

（3）受天氣影響小。無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)相較于原有測(cè)量技術(shù)而言，飛行高度一般在云層之下，因此受到天氣因素影響程度較小，僅需要依照預(yù)先設(shè)計(jì)好的航線就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)航行，同時(shí)飛行設(shè)備所需成本較為低廉，故可大量應(yīng)用在城市規(guī)劃中；

（4）安全性高。無人機(jī)攝影測(cè)量期間無需操作人員，因此即使飛行系統(tǒng)出現(xiàn)故障也不會(huì)對(duì)工作人員造成任何風(fēng)險(xiǎn)性。

圖1

3 無人機(jī)攝影測(cè)量在城市規(guī)劃中的具體應(yīng)用

3.1 建立城市現(xiàn)狀模型

將無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在城市規(guī)劃過程中時(shí)，可快速建立起城市現(xiàn)狀模型。具體而言，將攝影測(cè)量設(shè)備安裝在無人機(jī)中，并使其在所需測(cè)量的城市上空進(jìn)行全景拍攝，將所獲取到的拍攝數(shù)據(jù)及信息傳輸?shù)浇Ｏ到y(tǒng)中，完成快速建模的任務(wù)。與此同時(shí)，利用無人機(jī)攝影測(cè)量所獲取到測(cè)量?jī)?nèi)容也能夠進(jìn)行城市局部地區(qū)的三維模型建立，促進(jìn)城市規(guī)劃工作數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程。

3.2 定位紋理及配準(zhǔn)輪廓線

利用無人機(jī)攝影測(cè)量中影像方位元素系數(shù)，對(duì)原始物的模型進(jìn)行投影處理，從而準(zhǔn)確獲得到區(qū)域間的繪制信息。在實(shí)際工作中，地物本身的空間坐標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)一定誤差，并對(duì)后期模型投影的準(zhǔn)確性以及真實(shí)性產(chǎn)生一定的不良影響[4]。因此這就需要相關(guān)工作者在定位紋理時(shí)也應(yīng)進(jìn)行輪廓線的配準(zhǔn)，從而提升建筑物輪廓線的清晰度，為城市規(guī)劃工作提供重要的參考資料。

3.3 城市規(guī)劃的審批

在城市規(guī)劃審批工作中，也可利用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)，對(duì)測(cè)量環(huán)境下城市規(guī)劃的要點(diǎn)進(jìn)行總體布局分析，并通過對(duì)所構(gòu)建起的虛擬環(huán)境對(duì)城市規(guī)劃區(qū)域以及城市周邊地區(qū)的各項(xiàng)發(fā)展指標(biāo)，諸如建筑密度、土地資源容積率等的進(jìn)行明確，從根本上提升城市建設(shè)工程的審批質(zhì)量及效率，提升地區(qū)間整體城市規(guī)劃水平。

3.4 數(shù)字地圖的繪制

結(jié)合無人機(jī)攝影測(cè)量的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，利用此些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)性的建模以及圖像的深入分析，從而運(yùn)用三角測(cè)量體系構(gòu)建更為完整的立體模型，最后對(duì)融入的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行要點(diǎn)匹配，繪制數(shù)字地圖[4]。值得注意的是，在此項(xiàng)工作中，相關(guān)工作人員需做好地圖細(xì)節(jié)的處理工作，提升后期對(duì)接工作中的精準(zhǔn)性以及所繪制數(shù)字地理圖像的全面性。

4 無人機(jī)攝影測(cè)量在城市規(guī)劃應(yīng)用前景的分析

4.1 調(diào)控影片

將無人機(jī)攝影測(cè)量實(shí)際應(yīng)用在城市規(guī)劃中時(shí)，可基于現(xiàn)有技術(shù)，增設(shè)影片調(diào)控裝置，提升實(shí)際測(cè)量水平，同時(shí)采用攝影測(cè)量所獲得的攝影資料都應(yīng)整合到導(dǎo)航系統(tǒng)，從而換算測(cè)量數(shù)值，對(duì)地區(qū)間的地形特征進(jìn)行更好的掌握。而在控制點(diǎn)設(shè)置時(shí)，應(yīng)添加明確的參照物以便能夠更為清楚的標(biāo)識(shí)其的特征。

4.2 測(cè)量空中三角

在應(yīng)用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的測(cè)量的空中三角時(shí)，也可借助數(shù)碼系統(tǒng)內(nèi)部新裝置用來設(shè)定定位，提升的預(yù)測(cè)干預(yù)的精準(zhǔn)性，使其更加適用于銜接航帶以及經(jīng)銜接測(cè)量模型之中。同時(shí)，在連接新設(shè)備后，也應(yīng)調(diào)試測(cè)量的圖像控制點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)量過程中會(huì)因各種因素難以拍攝到地區(qū)地形架構(gòu)，因此利用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)也應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)測(cè)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

4.3 立體采編

在無人機(jī)攝影測(cè)量之后，也應(yīng)結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行的立體采編。通過獲取到的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及地物形態(tài)特征提取到有用的立體信息。同時(shí)，在立體采編的過程中，也應(yīng)對(duì)線性地物中的各類參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行的檢測(cè)，以此從根本上保障立體采編中的精準(zhǔn)性。由此可見，由于無人機(jī)攝影測(cè)量不會(huì)受到地形環(huán)境的制約，并具有高度的準(zhǔn)確性，因此在城市規(guī)劃中具有廣闊的應(yīng)用空間。

5 總結(jié)

總而言之，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的高效應(yīng)用能夠從根本上提升城市規(guī)劃水平，取得良好測(cè)量效果。同時(shí)，無人機(jī)攝影測(cè)量中精準(zhǔn)、快速且安全優(yōu)勢(shì)也是其為城市規(guī)劃區(qū)域提供具有較高分辨率得規(guī)劃產(chǎn)品，為切實(shí)促進(jìn)地區(qū)城市化、現(xiàn)代化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。