无人机低空摄影测量在城市测绘中的运用

王宏昌　甘欣亮　孟萌

摘 要：无人机低空摄影测量技术在城市测绘中具有高效率、高精度、灵活性与便捷性的应用优势，能为城市规划提供其所需的测绘数据，使得城市空间布局更为科学与合理。基于此，本文分析了无人机低空摄影测量在城市规划中的优势与具体应用，有利于促进现代化城市建设与发展。

关键词：无人机低空摄影测量;城市测绘;遥感技术

中图分类号：P231;TU984.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）13-0027-03

Discussion on UAV Low Altitude Photogrammetry in

Urban Surveying and Mapping

WANG Hongchang1 GAN Xinliang2 MENG Meng1

（1.National Land Surveying and Mapping Institute of Shandong Province，Jinan Shandong 250000;

2.Yangtze River Space Information Technology Engineering Co.， Ltd. （Wuhan）， Wuhan Hubei 430010）

Abstract： The application of UAV low-altitude photogrammetry in urban surveying and mapping has the advantages of high efficiency， high precision， flexibility， and convenience， and can provide the necessary surveying and mapping data for urban planning， making the urban spatial layout more scientific and reasonable. Based on this， this paper analyzed the advantages and specific applications of UAV low-altitude photogrammetry in urban planning， which was conducive to promoting the construction and development of modern cities.

Keywords： UAV low-altitude photogrammetry;urban mapping;remote sensing technology

城市的可持续发展过程中，智能化、信息化测绘新技术的应用将为城市建设提供可靠的测绘数据参考，使城市规划建设部门能充分利用已有的测绘数据，保障城市测绘工作的有效性。无人机低空摄影测量是一种新型的测绘技术，在城市测绘中基本上不会受到外部因素的干扰，具有高度的灵活性与可靠性，有利于提高城市测绘的整体水平。

1 无人机低空摄影测量的主要特点及技术优势

1.1 操作简单、成本低

与传统的航空摄影测量技术相比，无人机低空摄影测量的成本投入相对较低，再加上无人机相对轻便，其操作具有便捷性，只需要对操作人员进行基本的培训就能保障无人机操作的有效性和科学性。此外，由于无人机的构成相对简单，后期维修与管理成本也相对较低，因此，操作的简单性与成本的低投入是无人机低空摄影测量的突出特点，这种特点决定了该测量技术是一种性价比较高的技术[1]。

1.2 图像清晰

无人机低空摄影测量中所获得的图像清晰度较高，在实际成图过程中，受云层等的干扰较小。传统遥感测量技术下，如果云层较厚，将会影响图像的清晰度与分辨率。云层遮挡是影响遥感测量技术精度的主要因素，如果在测量过程中存在严重的云层遮挡情况，所拍摄的图片將难以被直接应用。而对于无人机低空摄影测量技术，即使存在云层遮挡，依旧可以保持较高的图像清晰度，再加上无人机操作的便捷性，测量人员能从不同角度获得清晰的影像资料，并保障测量结果精度。可见，无人机低空摄影测量技术克服了传统技术的劣势[2]。

1.3 精度高

通常情况下，无人机飞行高度为50～1 000 m。在这种低空飞行状态下，无人机摄影系统内所配备的高清摄像头所拍摄的图像更为清晰，精度更高。当前，在城市化快速发展过程中，为保障城市规划建设的合理性，相关人员对测绘精度的要求相对较高，无人机摄影测量的高精度促进了城市测绘的标准化和规范化。

1.4 效率高

在同一区域内同时使用传统飞机测绘测量与无人机低空摄影测量，无人机低空摄影测量的时间相对较短，效率较高，且在实际测量工作中，有关人员也能根据相应的测绘需求灵活调整测绘技术。此外，无人机在飞行过程中具有一定的防雨与抗霾能力，气候因素等基本不会对无人机飞行产生干扰，保障了正常测绘工作[3]。

2 无人机低空摄影测量在城市测绘中的应用

2.1 应用于区域测绘

在城市测绘中，无人机低空摄影测量需要构建三维模型，此模型可以为后期的城市规划提供基础的数据信息。无人机低空摄影测量技术下，三维模型具有真实性与可视化。在应用无人机低空摄影测量技术过程中，无人机搭载摄影设备，在目标区域能保障航测的高精度与高效率，在获得相应测绘数据之后，无人机航测遥感系统、数据处理系统就可以直接对这些测绘数据加以处理，同时通过构建地理信息平台，有效保障地理信息采集与处理的一体化，保障数据处理的整体效率。比如，在某工程中，利用无人机低空摄影测量技术，获得了1∶2 000的遥感正摄影信息，而此信息是无人机对该地区6 800 km2的区域进行测量所获得的测量数据，该测量数据的获得为相关工程建设等提供了基本数据，使工程建设项目能顺利实施。低空无人机摄影测量具有连续性、安全性、灵活性的优势，且测量效率极高，较低的成本投入即可获得高精度的测绘数据。

2.2 应用于应急监测

近年来，随着人们对工程测量的重视，无人机低空摄影测量技术的优势凸显，因此，其被广泛应用于工程测量中，除了在城市测绘中得到应用，在工程建设、应急监测等方面也发挥着越来越重要的作用。比如，以某水利工程为例，在日常工作中，能充分利用无人机低空摄影测量技术来实现水文环境监测，比如，无人机低空摄影测量技术、超声波检测仪器与测速仪等的结合应用，能对该辖区内的水文情况进行实时监测，并能保证监测的连续性和数据的可靠性，为水利部门的防汛应急工作提供切实的指导[4]。无人机低空摄影测量中，主要实施的是地形航拍测量，随后通过通信信道对无人机现场获得的航测视频、图像进行传输。后台管理部门获得航测信息后，能根据信息分析，并配合遥控船等设备，依据特定的行驶路线，获得可靠、完整的测绘数据，而计算机系统能直接对这些数据加以有效处理，使得测绘数据被直接应用于应急指挥工作中。在水利部门的应急监测工作中，参与部门较多，这些不同的参与部门之间通过配合与协调，能保障应急工作顺利开展，有效达到“高空+地面”的全覆盖，保证水文监测的全面性，获得水位、流量、速度等信息。

2.3 应用于智慧城市建设

当前，很多大型城市逐步进行了智慧城市建设，在建设过程中，城市测绘起着重要的作用。无人机低空摄影测量技术是城市测绘中应用最为普遍的技术，在具体应用中，主要包含以下几种方式。第一，三维模型构建。利用无人机能有效实现城市的全方位测量，获得城市各个角度的影像数据信息，通过三维模型的架构，能够充分发挥三维模型的可视化特征，使测绘工作人员的工作强度大大降低，保障测绘的效率与质量。第二，测量点的选择。在城市测绘中，为保障城市测绘的整体质量，测绘人员在测绘工作开始之前，需要选择测量点。只有合理选择测量点，才能在实际测量工作中获得相对完整的测绘数据。在实际测量工作开始之前，专业人员需结合测绘需求，进行测量的分区处理，保障测量点选择的合理性，提前进行测量规划，使得在测量过程中能达到过程控制的作用，测量点的选择需要具有代表性[5]。第三，图像处理。无人机低空摄影测量过程中，为了保障测量的精确性，测量人员需要在测绘之前检查相应的测量设备，并做好相应调整，比如，对拍摄镜头、旋转角度进行调整，并在测绘之前对镜头等实施必要的加固处理，避免在无人机低空摄影过程中出现镜头移位等情况。同时，后期的图像处理极为关键，要求有关人员严格根据获得图像的情况，进行色调与尺寸处理。第四，数据处理。在数据处理上，主要是进行影像参数的精细化处理，保障处理结果能满足测绘需求。如果是连接点的数据处理，需要首先应用光速法来实施网平差处理，使影像内方位元素的获取相对准确，随后采用密集匹配技術，得到更为精确的DSM点云数据，达到滤波处理、纠偏处理的效果[6]。

2.4 城市更新数据精度检验

与一般的工程测量相比，城市测绘对测绘数据精度有着极高的要求，只有保障测绘数据的精确性，才能推动现代化城市的发展，加快智慧城市建设。在大范围城市测绘工作中，对衔接位置处的精度要求较高，因此，当基本测绘工作结束以后，专业的测绘人员需要立即选点，并进行测绘精度检验。在数据精度检测方面，无人机低空摄影测量技术的优势明显，能够最大程度上保障精度检验的可靠性。在具体检验过程中，相关人员需要充分利用无人机来对相同区域内不同形式下的测绘结果进行检验。从当前的精度检验来看，主要包含DOM正射影像图、DLG数字规划图成像精度的检验。一般情况下，在检验过程中，首先要将GNSS设备与CORS定位服务系统网络相连接，随后将公共数据点作为基准点，将所获得的测绘数据与基准点的数据进行详细分析与对比，根据对比结果，判断二者之间的差异是否处于正常范围内[7]。比如，以某测绘结果为例，其精度对比如表1所示。

3 结语

近年来，在城市化快速发展过程中，无人机低空摄影测量技术逐步得到了有效应用，并为相关部门的城市规划建设提供了可靠的依据，使得城市规划、发展更具科学性。利用无人机低空摄影测量技术获得的测绘数据更符合城市测绘的基本要求，有助于城市的可持续发展，有利于为城市居民创造更良好的环境条件。

参考文献：

[1]陈启华.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用分析[J].工程技术研究，2019（12）：104-105.

[2]肖鑫.无人机低空摄影测量在城市更新测绘中的应用[J].科技创新与应用，2018（29）：177-178.

[3]陈抒录.无人机低空摄影测量在城乡规划测绘中的应用[J].智能城市，2018（15）：77-78.

[4]高振军，房河新，贾艳丽.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景探讨[J].科学技术创新，2018（1）：59-60.

[5]曹强.城市测绘保障中无人机低空摄影测量的应用前景[J].工程建设与设计，2017（20）：217-218.

[6]林波.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景分析[J].烟台职业学院学报，2017（3）：75-77.

[7]索莹莹.无人机低空摄影测量在城市测绘中的运用探讨[J].居舍，2019（32）：195，151.

收稿日期：2020-04-05

作者简介：王宏昌（1987—），男，硕士，中级工程师，研究方向：摄影测量与遥感。