无人机低空摄影测量在地理信息采集中的应用

摘要：随着科技的发展，无人机技术逐渐成熟并被广泛应用于各个领域。主要探讨了无人机低空摄影测量在地理信息采集中的应用，分析了无人机低空摄影测量的技术原理和优势，以及其在实际应用中的具体案例，并对其未来发展趋势进行了展望。无人机可以进行管线的巡检和监测，包括供水管道、燃气管道、电力线路等，通过航拍影像和热红外成像技术，可以及时发现管线的破损、泄漏等问题，提高维护效率和安全性。

关键词：无人机低空摄影测量地理信息采集摄影测量仪

ApplicationofUAVLow-AltitudePhotogrammetryinGeographicInformationCollection

WANGZizheng

TongliaoUrbanandRuralPlanningandSurveyingCo.，Ltd.，Tongliao，InnerMongoliaAutonomousRegion，028000China

Abstract：Withthedevelopmentoftechnology，UnmannedAerialVehicle（UAV）technologyhasgraduallymaturedandbeenwidelyappliedinvariousfields.ThisarticlemainlyexplorestheapplicationofUAVlow-altitudephotogrammetryingeographicinformationcollection，analyzesthetechnicalprinciplesandadvantagesofUAVlow-altitudephotogrammetry，aswellasspecificcasesinpracticalapplications，andlooksforwardtofuturedevelopmenttrends.UAVscanconductpipelineinspectionsandmonitoring，includingwatersupplypipelines，gaspipelines，powerlines，etc.Throughaerialimagingandthermalinfraredimagingtechnology，problemssuchaspipelinedamageandleakagecanbedetectedinatimelymanner，improvingmaintenanceefficiencyandsafety.

KeyWords：UAV;Low-altitudephotogrammetry;Geographicinformationcollection;Photogrammetricinstrument

地理信息采集是对地球表面的各种地理现象和地理特征进行观测、记录和分析的过程。随着社会经济的发展和科技进步，地理信息采集在各个领域中的应用越来越广泛，如城市规划、环境保护、资源调查等。传统的地理信息采集方法主要依赖于人力观测和地面测量，费时、费力且精度有限。随着无人机技术的发展，无人机低空摄影测量逐渐成为一种新型的地理信息采集手段。

1无人机低空摄影测量的技术原理和优势

1.1无人机低空摄影测量的技术原理

无人机低空摄影测量是利用无人机搭载的相机对地面进行拍摄，通过图像处理技术，获取地面的三维信息和地物特征。无人机低空摄影测量需要稳定的无人机平台作为载体，搭载相机和其他传感器。无人机的飞行高度一般在几十米到几百米之间，能够获取高分辨率的地面图像。无人机搭载的相机一般选择高分辨率的数码相机，镜头的选择也会影响图像的清晰度和视场角，通过调整相机参数，可以获取不同视角和范围的地面图像。无人机低空摄影测量需要对获取的图像进行处理，包括图像校正、特征提取、三维重建等，通过这些图像处理技术，可以从图像中提取出地面的三维信息和地物特征。

1.2无人机低空测量的优势

无人机低空摄影测量技术在地理信息采集中展现出了显著的优势，主要包括高效快速、高精度、低成本和灵活性强等。

首先，无人机低空摄影测量技术具有高效快速的特点。无人机可以迅速地到达目标区域，并进行大范围的地面图像采集。相比传统的地理信息采集方法，无人机低空摄影测量可以节省大量时间和人力成本，提高工作效率，这使得无人机低空摄影测量成为快速获取地理信息的理想选择。

其次，无人机低空摄影测量技术具有高精度的优势。无人机搭载的高分辨率相机可以获取清晰度较高的地面图像，通过图像处理技术，可以得到较高精度的地面三维信息和地物特征，这为地理信息的获取和处理提供了更加精确的手段，可以满足各种应用需求[1]。再次，无人机低空摄影测量技术还具有低成本的优势。相比传统的地理信息采集方法，无人机低空摄影测量的设备成本较低，且操作简单，不需要大量的人力和物力投入。

最后，灵活性强是无人机低空摄影测量的另一个重要优势。无人机可以根据需求进行飞行路径的规划和调整，适应不同的地理环境和地形条件。无论是在城市地区还是在偏远山区，无人机都可以灵活地进行低空摄影测量，获取所需的地理信息。这种灵活性使无人机低空摄影测量成为一种广泛适用的地理信息采集手段。

2无人机测量在地理信息采集中的应用案例

2.1城市规划

无人机低空摄影测量技术在城市规划方面发挥着重要作用。通过无人机搭载的高分辨率相机，其可以快速地获取城市地面的清晰图像，为城市规划、土地利用和建筑设计等方面提供精确的数据支持。

首先，在城市规划方面，无人机低空摄影测量可以提供大范围的城市地面图像，帮助规划者了解城市的现状和空间布局。这些高分辨率的图像可以清晰地展示建筑、道路、绿地等城市基础设施，为城市规划和决策提供科学依据。规划者可以通过分析这些图像，制订合理的城市规划方案，优化城市空间结构，提高城市的可持续性。

其次，在土地利用方面，无人机低空摄影测量可以帮助监测和评估土地资源的利用情况。通过获取高分辨率的地面图像，可以清晰地展示土地的覆盖类型、土地利用率等信息，为土地管理和决策提供准确的数据支持。这些数据可以用于土地利用规划、土地开发、土地评估等方面，促进土地资源的合理利用和可持续管理。

最后，在建筑设计方面，无人机低空摄影测量可以提供高分辨率的地面图像，帮助建筑师了解建筑物的现状和周围环境。这些图像可以用于建筑设计的初期阶段，提供准确的地形信息和周边环境特征，为建筑物的布局、形态和景观设计提供参考[2]。图1为城市规划支持下的无人机摄影应用数据图表。

2.2环境保护

无人机低空摄影测量技术在环境保护领域的应用日益广泛，特别是在森林覆盖、水资源监测和空气质量评估等方面提供了高效的技术支持。该技术通过装载高分辨率相机的无人机，能够迅速地获取大范围的环境图像，从而提供精确的数据支持。

在森林覆盖监测领域，无人机可以覆盖数十平方公里的森林区域，捕捉到的图像分辨率可达到每像素0.5m，足以清晰地显示森林的植被密度和树木健康状况。通过这些详细的图像，环保专家可以准确地评估森林的生物多样性和树木的生长情况，监测由于自然灾害或人为因素引起的森林变化。例如：在某次监测活动中，专家通过分析无人机拍摄的图像，发现某地区森林覆盖率在过去一年中减少了5km2，这一变化主要是由于非法伐木活动。

在水资源保护方面，无人机摄影测量技术同样显示出其独特的优势[3]。无人机能够携带特定传感器，如红外线和光谱传感器，对河流、湖泊和水库进行高清晰度的成像，图像分辨率可达每像素1m。这些图像可以帮助研究人员监测水体的面积变化、水质清晰度和悬浮物含量，通过定期的无人机飞行，可以掌握水体受到的影响程度和速度。例如，其一项研究显示，某地区的湖泊水位在夏季由于持续高温下降了2m，严重影响了周边生态系统。

此外，无人机技术也在空气质量监测中发挥了重要作用。无人机可以配备气体分析仪和粒子监测器，对空气中的污染物进行实时监测。例如：无人机在某城市上空飞行时记录到的PM2.5浓度为150µg/m³，远高于国家安全标准的35µg/m³。

2.3资源调查

无人机低空摄影测量技术为地质勘探、矿产资源调查与土地资源评估提供了一种高效且精确的手段。（1）在地质勘探领域，该技术能够覆盖广阔的地区，捕捉的地表图像分辨率可达到每像素0.5m，能清晰地揭示岩层结构、矿物分布和地质构造。这些详细的图像可以支持地质学家精确地识别资源点。例如：在某次勘探中，无人机帮助确认了一个约2500m2的潜在铜矿区域。（2）在矿产资源调查中，无人机能够提供矿区的详尽图像，详细地展示矿床和矿化带的特征。这些图像不仅可以用于监测矿区地形变化，还能评估矿产储量。例如：在一个已知金矿区，无人机测量数据显示地表矿化带宽度约为100m。（3）无人机摄影测量技术也用于土地资源管理。通过高分辨率图像，可以详细地了解土地利用情况，为制定土地管理策略提供数据支持，例如：通过分析某一农用地区的作物分布，可知该地区涵盖了约5000m2的农田；同时也可以支持农业规划和土地合理利用的决策过程[5]。

2.4灾害监测

无人机低空摄影测量技术在灾害监测方面具有显著的优势。通过无人机搭载的高分辨率相机和其他传感器，可以快速地获取自然灾害发生区域的精确数据，如洪水、地震和山体滑坡等，为灾害监测和评估提供重要支持。

首先，在洪水监测方面，无人机低空摄影测量可以实时地获取受洪水影响区域的高分辨率图像。这些图像可以清晰地展示洪水淹没范围、水位变化和洪水对周边环境的影响。通过分析这些图像，可以准确地判断洪水灾害的严重程度，为抗洪救灾和灾后重建提供科学依据。

其次，在山体滑坡监测方面，无人机低空摄影测量可以获取潜在滑坡区域的高分辨率图像，用于监测地形变化和地表裂缝等情况。通过分析这些图像，可以及时发现山体滑坡的迹象，并采取相应的预警措施，减少滑坡灾害对人民生命财产的影响。

3未来的发展趋势

3.1高精度和高分辨率

随着相机和传感器技术的不断进步，无人机低空摄影测量将能够获取更高精度和分辨率的地面图像。高精度意味着测量结果与真实值之间的误差更小，能够提供更加可靠的数据；高分辨率则意味着图像中的细节更加清晰，能够展示更细致的地物特征和地表结构。通过使用更高性能的相机和传感器，无人机低空摄影测量可以捕捉到更细微的变化，提高测量数据的准确性和可信度，这将使无人机低空摄影测量在各个领域中的应用更加广泛，为城市规划、环境保护、资源调查等方面提供更精确的数据支持。

3.2多源数据融合

无人机低空摄影测量不仅可以利用相机获取高分辨率的图像，还可以与其他遥感技术相结合，如激光雷达、热红外等，实现多源数据的融合和应用。激光雷达技术可以测量地面的三维结构，获取高精度的地形数据和高程信息；热红外技术可以探测地面的热量分布，用于监测植被健康状况、水资源和空气质量等。通过将无人机低空摄影测量的图像数据与激光雷达和热红外等遥感技术获取的数据进行融合，可以获得更全面、更丰富的地理信息。这种多源数据融合可以提高数据分析的准确性和可靠性，为决策提供更加科学的支持。同时，多源数据融合还可以拓宽无人机低空摄影测量的应用领域，推动遥感技术在不同行业中的发展和应用。

3.3智能化和自动化

无人机低空摄影测量技术的发展趋势之一是智能化和自动化。未来的无人机将能够实现飞行路径的自主规划，根据任务需求和环境条件自动地调整飞行高度、速度和方向。这种智能化的飞行路径规划将提高无人机低空摄影测量的效率和安全性，减少人为操作错误的可能性。通过应用先进的图像处理算法和机器学习技术，无人机将能够自动地识别和分类地物特征，提取有用的地理信息，这种自动化的图像处理和分析将大大减少人工干预的工作量，提高数据处理的速度和准确性。智能化和自动化的无人机低空摄影测量技术将为地理信息采集提供更加高效和精确的手段，推动测绘技术的发展和应用。

4结语

无人机低空摄影测量作为一种新型的地理信息采集手段，具有高效、高精度、低成本和灵活性强的优势，在地理信息采集中已经得到了广泛的应用，并在城市规划、环境保护、资源调查和灾害监测等方面取得了良好的效果。随着无人机技术和图像处理技术的不断发展，无人机低空摄影测量在地理信息采集中的应用将会更加广泛和深入，为地理信息的获取和处理提供更加高效和精确的手段。

参考文献

[1]李云星，李俊仪，李如川.无人机低空倾斜摄影测量产品质量研究[J].测绘与空间地理信息，2023，46（3）：175-178.

[2]邓易成.无人机低空摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].中国科技信息，2022（23）：65-67.

[3]陈淑芳，徐进军.无人机低空摄影测量技术用于矿山测绘的研究[J].江西测绘，2023（2）：33-36.

[4]崔怀森.无人机摄影测量在河道划界中的应用研究[D].昆明：昆明理工大学，2021.

[5]周琮辉.无人机低空摄影测量技术在水利工程测量中的应用探究[J].科学与信息化，2023（12）：75-78.