無人機(jī)攝影測量在城鎮(zhèn)規(guī)劃中的應(yīng)用

莫傳山

摘要：無人機(jī)攝影測量作為攝影測量的重要組成部分，相比于航空航天攝影測量，它是一種操作更加機(jī)動靈活、可以實現(xiàn)快速響應(yīng)又低成本、精度高的一種航測技術(shù)，在應(yīng)急測繪保障、國土資源監(jiān)測、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)攝影測量的技術(shù)特點，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)攝影測量；原理；應(yīng)用

一、無人機(jī)的發(fā)展過程

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)市場大致經(jīng)歷了三個階段，第一階段的早期市場需求由軍用壟斷，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)對無人機(jī)進(jìn)行探索，市場開始向民用。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。

二、無人機(jī)攝影測量的工作原理

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)測區(qū)的大小，測區(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200-300m，其數(shù)據(jù)主要記錄方式為光柵影像。

2.像控點的布設(shè)和測量

在航拍完成后，應(yīng)根據(jù)航拍影像資料進(jìn)行像控點的布設(shè)，在測區(qū)布設(shè)像控點一般應(yīng)遵循以下幾個原則：像控點應(yīng)按測區(qū)統(tǒng)一布設(shè)，不受圖幅單位的限制；像控點應(yīng)盡可能的聯(lián)測成平高點；相鄰相對和相鄰航線之間的像控點應(yīng)盡量公用，當(dāng)航線間像片交錯排列不能公用時必須分別布點：位于自由圖邊或非連續(xù)作業(yè)的待測圖邊的像控點，一律在圖廓線外，確保成圖滿幅，點位必須選擇在像片上明顯的目標(biāo)點，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。像控點布設(shè)完成后應(yīng)進(jìn)行三維坐標(biāo)測量，現(xiàn)階段已經(jīng)普遍采用RTK進(jìn)行測量，具有速度快、精度高等優(yōu)點。

3.數(shù)據(jù)處理

完成外業(yè)航拍和像控點測量后即可進(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，同時將外業(yè)測量的控制點輸入到系統(tǒng)對應(yīng)像控點.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。

三、在規(guī)劃中的應(yīng)用

1.快速獲取大比例尺地形圖及影像圖

城市的規(guī)劃設(shè)計離不開現(xiàn)勢性強(qiáng)的大比例尺地形圖及影像圖。以南寧市某區(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，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)字化測量將難以在規(guī)定時間內(nèi)完成。測區(qū)內(nèi)地形開闊，適合進(jìn)行無人機(jī)航拍攝影。根據(jù)測區(qū)情況，將測區(qū)分成3個架次進(jìn)行拍攝，共拍攝660張航片。拍攝完成后即進(jìn)行像控點布設(shè)，共布設(shè)120個像控點。完成像控點測量后，采用全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站進(jìn)行立體測量，利用空三導(dǎo)入的方法建立數(shù)字立體模型。整個數(shù)字化測圖過程相比全野外數(shù)字化測量可縮短一半時間，有效提高了作業(yè)效率，并且與數(shù)字正射影像圖同時使用更加直觀。

2.對建設(shè)工程的進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測

國家在出讓土地的時候，往往對土地的開發(fā)進(jìn)度和竣工時間有明確的要求.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)場核查程序，節(jié)省時間和人力成本，同時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)境評價結(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。

3.對城市違章建筑監(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，抓緊時間進(jìn)行搶建擴(kuò)建。對這些違章行為，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，并實現(xiàn)影像素材拍攝存儲，為后續(xù)執(zhí)法提供有力保障。

結(jié)語采用無人機(jī)攝影測量，航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢性的優(yōu)點，無人機(jī)對起降環(huán)境要求較低，不需要專用機(jī)場，尤其是多旋翼無人機(jī)可隨時隨地垂直起降，提高了作業(yè)效率。隨著無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，無人機(jī)攝影測量將會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)時間短等不足。