無人機(jī)攝影測(cè)量在城鎮(zhèn)規(guī)劃中的應(yīng)用

王震

摘 要：針對(duì)目前城鎮(zhèn)規(guī)劃任務(wù)重大及緊張，因此，需要尋找新的測(cè)繪技術(shù)方法來提高工作效率。無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)其自身優(yōu)勢(shì)較為明顯，能夠顯著地提高了測(cè)量的效率，減輕了外業(yè)的人力和物力需求。無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在城鎮(zhèn)規(guī)劃具有很大的應(yīng)用價(jià)值。無人機(jī)攝影測(cè)量作為攝影測(cè)量的重要組成部分，相比于航空航天攝影測(cè)量，它是一種操作更加機(jī)動(dòng)靈活、可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)又低成本、精度高的一種航測(cè)技術(shù)，在應(yīng)急測(cè)繪保障、國土資源監(jiān)測(cè)、城鎮(zhèn)規(guī)劃等方面得到廣泛應(yīng)用。本文主要介紹無人機(jī)攝影測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)，工作原理及其在城鎮(zhèn)規(guī)劃中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)攝影測(cè)量；原理；應(yīng)用

1 前言

隨著信息時(shí)代的快速發(fā)展，無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)作為新興測(cè)繪手段具有靈活機(jī)動(dòng)、分辨率高、造價(jià)低廉、效率高、成圖快等優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)村地籍調(diào)查中采用航測(cè)技術(shù)能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、快速性，提高了工作效率，節(jié)省了調(diào)查成本。隨著農(nóng)村地籍調(diào)查工作的深入加快，利用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)獲取地籍調(diào)查成果得到了實(shí)踐的檢驗(yàn)，具有一定的先進(jìn)性和科學(xué)性。

2 概述無人機(jī)的發(fā)展歷史

無人駕駛飛機(jī)簡稱“無人機(jī)”，無人機(jī)是由遙控設(shè)備或自備程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無人機(jī)一般由飛機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)、有效載荷系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)三大部分組成。無人機(jī)可根據(jù)飛行方式、飛行高度、體積重量、航程、用途等進(jìn)行分類。按照飛行方式可分為固定翼、旋翼、閃翼等無人機(jī)，按照飛行高度可分為超低空、低空、中空、高空、超高空無人機(jī)，按照體積重量可分為微型、小型、中型、大型無人機(jī)，按照航程可分為近程、短程、中程、遠(yuǎn)程無人機(jī)，按照用途可分為軍用合民用無人機(jī)。

在我國民用無人機(jī)市場(chǎng)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一階段的早期市場(chǎng)需求由軍用壟斷，慣性組建、控制系統(tǒng)技術(shù)不成熟，成本高。上世紀(jì)80年代初，西北工業(yè)大學(xué)D-4固定翼無人機(jī)為地圖測(cè)繪和地質(zhì)勘探作了嘗試。第二階段是上世紀(jì)90年代至本世紀(jì)初，部分企業(yè)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行探索，市場(chǎng)開始向民用。滲透出現(xiàn)了低端民用小型無人機(jī)。第三階段就是當(dāng)前的情況，無人機(jī)技術(shù)取到了長足發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

3 概述無人機(jī)攝影測(cè)量的工作原理

3.1 無人機(jī)外業(yè)拍攝

在無人機(jī)上搭載高分辨率的專用攝影相機(jī)，通過遙控和GPS導(dǎo)向等方法以一定的速度和線路進(jìn)行攝影記錄。在航拍前應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)的大小，測(cè)區(qū)內(nèi)地形起伏的高低以及比例尺等設(shè)定好航拍線路、高度以及相片的重疊度。通常民用無人機(jī)的飛行高度一般為地面200m～300m，其數(shù)據(jù)主要記錄方式為光柵影像。

3.2 像控點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量

在航拍完成后，應(yīng)根據(jù)航拍影像資料進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)，在測(cè)區(qū)布設(shè)像控點(diǎn)一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：像控點(diǎn)應(yīng)按測(cè)區(qū)統(tǒng)一布設(shè)，不受圖幅單位的限制；像控點(diǎn)應(yīng)盡可能的聯(lián)測(cè)成平高點(diǎn)；相鄰相對(duì)和相鄰航線之間的像控點(diǎn)應(yīng)盡量公用，當(dāng)航線間像片交錯(cuò)排列不能公用時(shí)必須分別布點(diǎn)：位于自由圖邊或非連續(xù)作業(yè)的待測(cè)圖邊的像控點(diǎn)，一律在圖廓線外，確保成圖滿幅，點(diǎn)位必須選擇在像片上明顯的目標(biāo)點(diǎn)，在密集建筑物區(qū)域適當(dāng)增加，在平坦空曠區(qū)域可適當(dāng)降低密度。像控點(diǎn)布設(shè)完成后應(yīng)進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量，現(xiàn)階段已經(jīng)普遍采用RTK進(jìn)行測(cè)量，具有速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 數(shù)據(jù)處理

完成外業(yè)航拍和像控點(diǎn)測(cè)量后即可進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，內(nèi)業(yè)利用專用的影像數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行合成和重疊處理，同時(shí)將外業(yè)測(cè)量的控制點(diǎn)輸入到系統(tǒng)對(duì)應(yīng)像控點(diǎn).然后進(jìn)行空三加密處理，生成數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖，最后生成帶坐標(biāo)信息的TIF圖片，在影片信息上進(jìn)行手工地物的勾繪和外業(yè)調(diào)繪，同時(shí)利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行地貌處理生成數(shù)字線劃地圖。

4 在城鎮(zhèn)規(guī)劃中的應(yīng)用

4.1 快速獲取大比例尺地形圖及影像圖

城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)離不開現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的大比例尺地形圖及影像圖。以本溪市某區(qū)需要進(jìn)行棚戶區(qū)改造為例，需要提供1：1000的地形圖進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，該區(qū)域東西長約5千米，南北寬約3千米，總面積約15平方公里。工期緊，如果采用傳統(tǒng)的全野外數(shù)字化測(cè)量將難以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。測(cè)區(qū)內(nèi)地形開闊，適合進(jìn)行無人機(jī)航拍攝影。根據(jù)測(cè)區(qū)情況，將測(cè)區(qū)分成3個(gè)架次進(jìn)行拍攝，共拍攝660張航片。拍攝完成后即進(jìn)行像控點(diǎn)布設(shè)，共布設(shè)120個(gè)像控點(diǎn)。完成像控點(diǎn)測(cè)量后，采用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站進(jìn)行立體測(cè)量，利用空三導(dǎo)入的方法建立數(shù)字立體模型。整個(gè)數(shù)字化測(cè)圖過程相比全野外數(shù)字化測(cè)量可縮短一半時(shí)間，有效提高了作業(yè)效率，并且與數(shù)字正射影像圖同時(shí)使用更加直觀。

4.2 對(duì)建設(shè)工程的進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)

國家在出讓土地的時(shí)候，往往對(duì)土地的開發(fā)進(jìn)度和竣工時(shí)間有明確的要求.在建設(shè)過程中辦理相關(guān)的手續(xù)也需要核查工程的建設(shè)進(jìn)度，如辦理《商品房預(yù)售許可證》、銀行貸款等，利用無人機(jī)進(jìn)行周期性的拍攝并提供影像資料，可以減少各部門現(xiàn)場(chǎng)核查程序，節(jié)省時(shí)間和人力成本，同時(shí)也全面了解施工地區(qū)及周邊的環(huán)境，包括水系、植被、土壤等狀況，為環(huán)保部門判斷環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)論和環(huán)境保護(hù)措施的合理性提供依據(jù)，并且清晰的記錄了城市的發(fā)展歷程。

4.3 對(duì)城市違章建筑監(jiān)管

傳統(tǒng)的規(guī)劃監(jiān)管主要以人工監(jiān)察為主，需要大量的人力資源與時(shí)間成本，且效率底下。由于違章建筑主要建設(shè)在建筑物頂層，一般很難發(fā)現(xiàn)，即使懷疑業(yè)主屋頂有違建，由于業(yè)主不配合，無法近距離調(diào)查，也給查證工作造成了很大的困難。在村中村或城鄉(xiāng)結(jié)合部，部分人員知道該區(qū)域即將開發(fā)，為了獲得國家更多的補(bǔ)償，抓緊時(shí)間進(jìn)行搶建擴(kuò)建。對(duì)這些違章行為，運(yùn)用無人機(jī)進(jìn)行空中巡查拍攝，可以快速獲取建筑物的影像，讓違章建筑無處遁形。尤其是多旋翼無人機(jī)，近距離懸停觀察，并實(shí)現(xiàn)影像素材拍攝存儲(chǔ)，為后續(xù)執(zhí)法提供有力保障。

5 結(jié)語

采用無人機(jī)攝影測(cè)量，航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢(shì)性的優(yōu)點(diǎn)，無人機(jī)對(duì)起降環(huán)境要求較低，不需要專用機(jī)場(chǎng)，尤其是多旋翼無人機(jī)可隨時(shí)隨地垂直起降，提高了作業(yè)效率。隨著無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，無人機(jī)攝影測(cè)量將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。另一方面，由于無人機(jī)自身體積重量較小，飛行穩(wěn)定性沒有大飛機(jī)高，在電磁環(huán)境復(fù)雜的城市中抗干擾能力不強(qiáng)，持續(xù)作業(yè)時(shí)間短等不足。

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