無人機航攝技術在城市規劃中的應用

摘 要： 無人機航拍攝影是新興的航空遙感技術，本文主要從其優于傳統航空攝影測量的特點說明使用無人機進行城市規劃建設，在實踐中取得的明顯成效和經驗。以無人機平臺的微型航空遙感技術，為中小城市特別是鎮、縣、鄉等地區經濟和文化建設提供了有效的遙感技術服務手段，適應國家經濟和文化建設發展的需要。

關鍵詞： 無人機航拍攝影； 高分辨率； 地形圖測繪； 新農村規劃建設

1、引言

隨著我國信息化領域的飛速發展，數字城市、數字國土、數字林業、數字環保、數字能源等數字化建設進程明顯加快，并取得了一定的成果。無人機航拍攝影是以無人駕駛飛機作為平臺，以機載遙感設備，如高分辨率 CCD 數碼相機、輕型光學相機、紅外掃描儀等獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術和計算機影像信息處理的新型應用技術。

航攝影像可為城市規劃建設提供有力的手段，被廣泛應用于土地利用的動態監測、征遷拆違工作的調查以及衍生各類最新時相的專題圖，通過影像可及時修編和更新地圖，建立最新的地理數據庫等。

2、無人機低空遙感系統

無人機低空遙感系統，它主要具備以下特點：

①起降靈活： 無人機對起降環境要求低，不需要專用機場，在操場、公路或其他較開闊的地面均可起降。

②低空飛行： 工作高度 200 m ～ 2 500 m，受云層影響較小，甚至可在陰天工作，增加了空中作業時段，提高了作業效率。

③高分辨率： 無人機搭載的數碼相機低空分辨率可達到厘米級，分辨一般較高，影像清晰而且細致，反映的地物也較豐富，比較容易判讀，這是傳統航空攝影測量所不能比擬的。在災害應急救助中，高分辨率遙感影像通常能發揮重要的作用。

④低成本、易維護： 無人機的成本遠小于傳統的航空攝影平臺，更不需專業的維護保養隊伍，無人機操控手的培養成本也較飛行員成本低廉。通常無人機航攝隊伍只需要 2 人～3 人，人力成本顯而易見。

3、無人機航拍攝影在城市建設中的應用

3.1 中小比例尺地形圖測繪中的應用

以某科技園 1 ∶ 1 000地形圖規劃項目為例，該科技園地處天河西側，地形開闊，適合進行無人機航拍攝影。測區東西長 6 km，南北約4 km，我們把測區分成 4 個架次進行拍攝。

傳統的航空攝影測量要求航向重疊不低于 60%，旁向重疊不低于 30%。由于無人機受氣流的影響姿態角可達 10°，為了保證無人機航拍攝影的質量，每個架次我們都增加了航帶和各航帶的照片數量，使其航向重疊高于 80%，旁向重疊高于 55%； 采用等距離間隔曝光模式進行拍攝，4 個架次共拍攝 960 張航片。

利用已獲得的影像數據，進行像控點布設，我們采用隔 4 張航片布設 1 個像控點的方式，按照像控點布設要求，測區內共布設 192 個像控點，采集大約需要 2 天。

本測區采用“先內后外”的成圖方式，利用基礎影像、POS 數據和相機參數導入軟件，根據 POS 數據自動建立航帶內和航帶間的拓撲關系網，然后進行自動轉點、區域網自由平差，平差結束后導入像控點進行空中三角測量，最后生成 DEM，DOM。采用全數字攝影測量工作站進行立體測量，原則上利用空三導入的方法建立數字立體模型。空三導入時，應對各種定向數據進行檢查，以消除系統和人眼視差產生的誤差，未發現問題時即可進行立體測圖。立體測圖成果外業調繪后就可進行內業整理、提交成果。在測區內均勻采集部分地物點進行質量檢測，地物點檢測統計中誤差小于 ±30 cm，完全滿足 1 ∶ 1 000地形圖精度要求。整個數字化測圖過程相比直接外野測量可縮短一半時間，有效提高了作業效率，降低了作業成本。

3.2 新農村規劃建設中的應用

為了充分發揮新農村規劃的引導和調控作用，科學合理地做好美好鄉村的規劃，將美好鄉村的發展與環境保護有機結合起來，促進全鎮健康協調發展。規劃現狀資料獲取的傳統方法是進行實地考察、測繪等，該方法成本高且最終的規劃結果難以直觀展示，降低了公眾的參與性。利用遙感專題信息提取技術對魏莊鎮蔣湖村進行用地類型現狀提取。再通過實地調查研究，進行其美好鄉村的規劃，從而論證無人機航拍技術在美好鄉村規劃方面應用的可行性和實效性。

3.3 城市征遷拆違中的應用

（1） 利用數字線劃圖進行比對

首先需要進行數字化地形圖測量，投入工作小組3 個，人員 9 人。每 2 天測量 1 個村莊，大概需要 1 個月時間完成首次測量。再利用數字線畫圖進行比對，每次需投入工作組 3 個，人員 6 人。按每個工作組每天巡測一個村莊計算需要 5 天。

（2） 利用衛片進行比對

現在征遷拆違工作中所利用的資料是最新高分辨率衛片，雖然現在高分辨率衛片的分辨率可達到 0. 5 m以內，但與航空像片相比，衛片的地面分辨率較低，因此只能用來進行比例尺較小的土地資源調查。其次衛片一般不具備立體觀測特性，不便于立體觀察和測制地形圖，對于加蓋房屋的比對效果不太理想。

（3） 利用無人機航拍影像進行比對

無人機一個架次可以拍攝 6 km2，每天可以拍 3 個架次，在天氣合適的情況下 2 天可以完成拍攝任務，余下工作就可以交給內業人和計算機處理，無人機 1 個工作組需要 2 人。通過比較我們可以發現利用無人機航拍可大大提高工作效率，節約成本。

4、結語

航天遙感并不能完全代替航空遙感，無人機低空遙感系統具有成本低廉、起降方便、操作靈活性強等特點，被廣泛應用于小區域航空攝影測量、城市規劃與市政管理、生態環境保護、危險區域目標影像獲取、自然災害監測評估、征遷拆違與應急指揮等領域，特別是在美好鄉村建設規劃設計中尤為突出。無人機遙感系統所代表的無人化、自動化、高效率化、高分辨率化是未來航空遙感和測繪工作的主要發展趨勢之一。

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