無人機(jī)傾斜攝影與三維激光掃描技術(shù)在城市更新工作中的應(yīng)用

孫佳龍 陳森

摘 要：在對(duì)比較寬廣的地區(qū)進(jìn)行測(cè)圖時(shí)，使用單點(diǎn)測(cè)量這種傳統(tǒng)的測(cè)量方法比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效率較低，這種測(cè)量方法在實(shí)際的使用過程中已經(jīng)慢慢的被淘汰掉了。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，無人機(jī)傾斜攝影與三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)逐漸取代了單點(diǎn)測(cè)量的地位。三維激光掃描輔助無人機(jī)傾斜攝影進(jìn)行測(cè)圖，可以對(duì)數(shù)據(jù)全方位的進(jìn)行一個(gè)完善的采集，還提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度和測(cè)量效率。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描技術(shù);城市更新;基礎(chǔ)調(diào)查

一、無人機(jī)與三維激光掃描技術(shù)在城市更新中的應(yīng)用

在對(duì)城市的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的地區(qū)大多都是居民的生活區(qū)域，建筑物較多，且建筑地形較為復(fù)雜，在采集數(shù)據(jù)時(shí)比較麻煩，數(shù)據(jù)的種類繁多。我們需要采集1：500比例大小的房屋大小數(shù)據(jù)，這一測(cè)量任務(wù)比較繁重，但是空地一體化測(cè)量技術(shù)可以很好的解決這一問題。

采用空地一體化測(cè)量技術(shù)完成一平方公里范圍內(nèi)房屋的數(shù)據(jù)測(cè)量大概需要15天左右的時(shí)間。其中前期的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理需要5天左右，工作人員外出實(shí)地考察，采集RTK數(shù)據(jù)等工作需要4天左右，另外需要6天完成矢量化及房屋面積統(tǒng)計(jì)。而采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法完成一平方公里的數(shù)據(jù)采集大概需要一個(gè)月左右，而且投入的工作人員的人數(shù)要多得多。無人機(jī)和三維激光掃描技術(shù)需要6個(gè)人就能完成，而傳統(tǒng)的方法則需要30人才能完成相同工作量的工作任務(wù)。相比之下，采用無人機(jī)和三維激光掃描技術(shù)的工作效率很高。

不僅在對(duì)1：500的房屋和地形數(shù)據(jù)的采集有重大的意義，無人機(jī)和三位激光掃描技術(shù)仍能在對(duì)重要保護(hù)文物、重要建筑的多方面測(cè)和建筑的質(zhì)量檢測(cè)上均有實(shí)際的操作意義。

二、基于無人機(jī)和三維激光掃描技術(shù)的房屋數(shù)據(jù)采集

（一）基于無人機(jī)技術(shù)的底圖測(cè)繪及高程數(shù)據(jù)網(wǎng)的建立

對(duì)于廣州市“城中村”的數(shù)據(jù)采集，我們采用無人機(jī)對(duì)城中村所在的區(qū)域進(jìn)行航空拍攝，拍攝完成后，我們?cè)賹?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后期生成數(shù)據(jù)三維模型。經(jīng)過無人機(jī)采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行檢測(cè)，我們得出無人機(jī)正射生成的影像和實(shí)際的誤差小于0.30m，邊長的誤差小于0. 25m，高度誤差低于 0. 20m。這些誤差均在1∶ 500 比例圖形可接受的誤差范圍內(nèi)。通過無人機(jī)采集到的正射影像和 1∶ 500 地形圖作為調(diào)查地的基礎(chǔ)依據(jù)圖，為順利開展后續(xù)的工作打好基礎(chǔ)。生成的全自動(dòng)化的數(shù)據(jù)三維模型，實(shí)現(xiàn)了城市建設(shè)，管理和發(fā)展的三維效果，為信息自動(dòng)化廣州的發(fā)展提供了真實(shí)可靠的城市建模。

無人機(jī)采集到的建筑物的高程數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取和分類后，然后整理入庫，形成了一個(gè)高程數(shù)據(jù)網(wǎng)。高程數(shù)據(jù)網(wǎng)建成的好處在于我們可以直觀的了解到精準(zhǔn)的高程數(shù)據(jù)。其中城中村內(nèi)違章改造的建筑物我們可以很清楚的觀察到，這樣有利于對(duì)其進(jìn)行整改。也有利于通過模型對(duì)城中村的發(fā)展方向和趨勢(shì)進(jìn)行決策。人工進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集要投入大量的人力物力，無人機(jī)的出現(xiàn)，大大提高了數(shù)據(jù)采集的工作效率，為政府健康發(fā)展廣州新區(qū)老區(qū)的建設(shè)提供有利的科學(xué)依據(jù)。

（二）基于地面三維激光掃描技術(shù)的歷史文物數(shù)據(jù)調(diào)查

廣州市有著深厚的歷史底蘊(yùn)，每個(gè)區(qū)都有很多的歷史文保和古樹名木需要保護(hù)。廣州市城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作就包含了對(duì)歷史文保和古樹名木數(shù)據(jù)的收集，其中包括祠堂、古樹、古建筑等。采集的數(shù)據(jù)包括這些文物的年代、大小、完整度、歷史價(jià)值等。使用地面三維激光掃描的方法獲取歷史文物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，同時(shí)拍攝照片。數(shù)據(jù)信息上傳到數(shù)據(jù)庫后，進(jìn)行分類整理最終形成數(shù)據(jù)調(diào)查的基礎(chǔ)信息的其中一項(xiàng)。

三、精度驗(yàn)證

在對(duì)城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查采集時(shí)，對(duì)采集物的平面數(shù)據(jù)的精確度要求較高，而對(duì)采集物的高程數(shù)據(jù)精確度沒有規(guī)定特殊的要求。所以在數(shù)據(jù)采集的后期，在對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣檢查時(shí)，主要檢查的是所采集的平面數(shù)據(jù)。空地一體化測(cè)繪技術(shù)生產(chǎn)的1：500地形圖成果中的明顯地物點(diǎn)作為外界成果坐標(biāo)，此坐標(biāo)的檢查必須細(xì)致和高精度，和實(shí)際的坐標(biāo)誤差不得超過4CM。抽檢記錄表見表1。

四、結(jié)語

本文通過對(duì)無人機(jī)傾斜攝影與地面三維激光掃描優(yōu)缺點(diǎn)的分析，以效率較高的無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，地面三維激光掃描技術(shù)作輔助和補(bǔ)充，兩種測(cè)量技術(shù)交替使用，相互補(bǔ)缺短板，提高采集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，減少員工的投入，減少戶外人工工作量。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，大大提高了測(cè)量效率和精度，在測(cè)量做業(yè)上具有跨時(shí)代的意義。

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作者簡(jiǎn)介：孫佳龍1，（1990-），男，廣東揭陽，大學(xué)本科，從事城市更新三舊改造工作，陳森2（1992-）， 男，廣東雷州，大學(xué)本科，測(cè)繪工程助理工程師，從事城市更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查工作。