无人机摄影测量在城镇规划中的应用

王震

摘 要：针对目前城镇规划任务重大及紧张，因此，需要寻找新的测绘技术方法来提高工作效率。无人机摄影测量技术其自身优势较为明显，能够显著地提高了测量的效率，减轻了外业的人力和物力需求。无人机摄影测量技术在城镇规划具有很大的应用价值。无人机摄影测量作为摄影测量的重要组成部分，相比于航空航天摄影测量，它是一种操作更加机动灵活、可以实现快速响应又低成本、精度高的一种航测技术，在应急测绘保障、国土资源监测、城镇规划等方面得到广泛应用。本文主要介绍无人机摄影测量的技术特点，工作原理及其在城镇规划中的应用。

关键词：无人机摄影测量；原理；应用

1 前言

随着信息时代的快速发展，无人机摄影测量技术作为新兴测绘手段具有灵活机动、分辨率高、造价低廉、效率高、成图快等优势，在农村地籍调查中采用航测技术能够保证数据的准确性、快速性，提高了工作效率，节省了调查成本。随着农村地籍调查工作的深入加快，利用无人机摄影测量技术获取地籍调查成果得到了实践的检验，具有一定的先进性和科学性。

2 概述无人机的发展历史

无人驾驶飞机简称“无人机”，无人机是由遥控设备或自备程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机一般由飞机平台系统、有效载荷系统和地面控制系统三大部分组成。无人机可根据飞行方式、飞行高度、体积重量、航程、用途等进行分类。按照飞行方式可分为固定翼、旋翼、闪翼等无人机，按照飞行高度可分为超低空、低空、中空、高空、超高空无人机，按照体积重量可分为微型、小型、中型、大型无人机，按照航程可分为近程、短程、中程、远程无人机，按照用途可分为军用合民用无人机。

在我国民用无人机市场大致经历了三个阶段，第一阶段的早期市场需求由军用垄断，惯性组建、控制系统技术不成熟，成本高。上世纪80年代初，西北工业大学D-4固定翼无人机为地图测绘和地质勘探作了尝试。第二阶段是上世纪90年代至本世纪初，部分企业对无人机进行探索，市场开始向民用。渗透出现了低端民用小型无人机。第三阶段就是当前的情况，无人机技术取到了长足发展和广泛应用。

3 概述无人机摄影测量的工作原理

3.1 无人机外业拍摄

在无人机上搭载高分辨率的专用摄影相机，通过遥控和GPS导向等方法以一定的速度和线路进行摄影记录。在航拍前应根据测区的大小，测区内地形起伏的高低以及比例尺等设定好航拍线路、高度以及相片的重叠度。通常民用无人机的飞行高度一般为地面200m～300m，其数据主要记录方式为光栅影像。

3.2 像控点的布设和测量

在航拍完成后，应根据航拍影像资料进行像控点的布设，在测区布设像控点一般应遵循以下几个原则：像控点应按测区统一布设，不受图幅单位的限制；像控点应尽可能的联测成平高点；相邻相对和相邻航线之间的像控点应尽量公用，当航线间像片交错排列不能公用时必须分别布点：位于自由图边或非连续作业的待测图边的像控点，一律在图廓线外，确保成图满幅，点位必须选择在像片上明显的目标点，在密集建筑物区域适当增加，在平坦空旷区域可适当降低密度。像控点布设完成后应进行三维坐标测量，现阶段已经普遍采用RTK进行测量，具有速度快、精度高等优点。

3.3 数据处理

完成外业航拍和像控点测量后即可进行内业处理，内业利用专用的影像数据处理软件进行合成和重叠处理，同时将外业测量的控制点输入到系统对应像控点.然后进行空三加密处理，生成数字高程模型、数字正射影像图，最后生成带坐标信息的TIF图片，在影片信息上进行手工地物的勾绘和外业调绘，同时利用数字高程模型数据进行地貌处理生成数字线划地图。

4 在城镇规划中的应用

4.1 快速获取大比例尺地形图及影像图

城市的规划设计离不开现势性强的大比例尺地形图及影像图。以本溪市某区需要进行棚户区改造为例，需要提供1：1000的地形图进行规划设计，该区域东西长约5千米，南北宽约3千米，总面积约15平方公里。工期紧，如果采用传统的全野外数字化测量将难以在规定时间内完成。测区内地形开阔，适合进行无人机航拍摄影。根据测区情况，将测区分成3个架次进行拍摄，共拍摄660张航片。拍摄完成后即进行像控点布设，共布设120个像控点。完成像控点测量后，采用全数字摄影测量工作站进行立体测量，利用空三导入的方法建立数字立体模型。整个数字化测图过程相比全野外数字化测量可缩短一半时间，有效提高了作业效率，并且与数字正射影像图同时使用更加直观。

4.2 对建设工程的进度进行监测

国家在出让土地的时候，往往对土地的开发进度和竣工时间有明确的要求.在建设过程中办理相关的手续也需要核查工程的建设进度，如办理《商品房预售许可证》、银行贷款等，利用无人机进行周期性的拍摄并提供影像资料，可以减少各部门现场核查程序，节省时间和人力成本，同时也全面了解施工地区及周边的环境，包括水系、植被、土壤等状况，为环保部门判断环境评价结论和环境保护措施的合理性提供依据，并且清晰的记录了城市的发展历程。

4.3 对城市违章建筑监管

传统的规划监管主要以人工监察为主，需要大量的人力资源与时间成本，且效率底下。由于违章建筑主要建设在建筑物顶层，一般很难发现，即使怀疑业主屋顶有违建，由于业主不配合，无法近距离调查，也给查证工作造成了很大的困难。在村中村或城乡结合部，部分人员知道该区域即将开发，为了获得国家更多的补偿，抓紧时间进行抢建扩建。对这些违章行为，运用无人机进行空中巡查拍摄，可以快速获取建筑物的影像，让违章建筑无处遁形。尤其是多旋翼无人机，近距离悬停观察，并实现影像素材拍攝存储，为后续执法提供有力保障。

5 结语

采用无人机摄影测量，航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，无人机对起降环境要求较低，不需要专用机场，尤其是多旋翼无人机可随时随地垂直起降，提高了作业效率。随着无人机倾斜摄影测量技术的发展与应用，无人机摄影测量将会得到越来越广泛的应用。另一方面，由于无人机自身体积重量较小，飞行稳定性没有大飞机高，在电磁环境复杂的城市中抗干扰能力不强，持续作业时间短等不足。

参考文献：

[1] 金伟，葛宏立，杜华强，徐小军.无人机遥感发展与应用概况[J].遥感信息，2009.

[2] 王有业.无人机技术在数字矿山中的应用[J].山西焦煤科技，2012.