無人機低空攝影測量在地理信息采集中的應用

摘要：隨著科技的發展，無人機技術逐漸成熟并被廣泛應用于各個領域。主要探討了無人機低空攝影測量在地理信息采集中的應用，分析了無人機低空攝影測量的技術原理和優勢，以及其在實際應用中的具體案例，并對其未來發展趨勢進行了展望。無人機可以進行管線的巡檢和監測，包括供水管道、燃氣管道、電力線路等，通過航拍影像和熱紅外成像技術，可以及時發現管線的破損、泄漏等問題，提高維護效率和安全性。

關鍵詞：無人機低空攝影測量地理信息采集攝影測量儀

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

地理信息采集是對地球表面的各種地理現象和地理特征進行觀測、記錄和分析的過程。隨著社會經濟的發展和科技進步，地理信息采集在各個領域中的應用越來越廣泛，如城市規劃、環境保護、資源調查等。傳統的地理信息采集方法主要依賴于人力觀測和地面測量，費時、費力且精度有限。隨著無人機技術的發展，無人機低空攝影測量逐漸成為一種新型的地理信息采集手段。

1無人機低空攝影測量的技術原理和優勢

1.1無人機低空攝影測量的技術原理

無人機低空攝影測量是利用無人機搭載的相機對地面進行拍攝，通過圖像處理技術，獲取地面的三維信息和地物特征。無人機低空攝影測量需要穩定的無人機平臺作為載體，搭載相機和其他傳感器。無人機的飛行高度一般在幾十米到幾百米之間，能夠獲取高分辨率的地面圖像。無人機搭載的相機一般選擇高分辨率的數碼相機，鏡頭的選擇也會影響圖像的清晰度和視場角，通過調整相機參數，可以獲取不同視角和范圍的地面圖像。無人機低空攝影測量需要對獲取的圖像進行處理，包括圖像校正、特征提取、三維重建等，通過這些圖像處理技術，可以從圖像中提取出地面的三維信息和地物特征。

1.2無人機低空測量的優勢

無人機低空攝影測量技術在地理信息采集中展現出了顯著的優勢，主要包括高效快速、高精度、低成本和靈活性強等。

首先，無人機低空攝影測量技術具有高效快速的特點。無人機可以迅速地到達目標區域，并進行大范圍的地面圖像采集。相比傳統的地理信息采集方法，無人機低空攝影測量可以節省大量時間和人力成本，提高工作效率，這使得無人機低空攝影測量成為快速獲取地理信息的理想選擇。

其次，無人機低空攝影測量技術具有高精度的優勢。無人機搭載的高分辨率相機可以獲取清晰度較高的地面圖像，通過圖像處理技術，可以得到較高精度的地面三維信息和地物特征，這為地理信息的獲取和處理提供了更加精確的手段，可以滿足各種應用需求[1]。再次，無人機低空攝影測量技術還具有低成本的優勢。相比傳統的地理信息采集方法，無人機低空攝影測量的設備成本較低，且操作簡單，不需要大量的人力和物力投入。

最后，靈活性強是無人機低空攝影測量的另一個重要優勢。無人機可以根據需求進行飛行路徑的規劃和調整，適應不同的地理環境和地形條件。無論是在城市地區還是在偏遠山區，無人機都可以靈活地進行低空攝影測量，獲取所需的地理信息。這種靈活性使無人機低空攝影測量成為一種廣泛適用的地理信息采集手段。

2無人機測量在地理信息采集中的應用案例

2.1城市規劃

無人機低空攝影測量技術在城市規劃方面發揮著重要作用。通過無人機搭載的高分辨率相機，其可以快速地獲取城市地面的清晰圖像，為城市規劃、土地利用和建筑設計等方面提供精確的數據支持。

首先，在城市規劃方面，無人機低空攝影測量可以提供大范圍的城市地面圖像，幫助規劃者了解城市的現狀和空間布局。這些高分辨率的圖像可以清晰地展示建筑、道路、綠地等城市基礎設施，為城市規劃和決策提供科學依據。規劃者可以通過分析這些圖像，制訂合理的城市規劃方案，優化城市空間結構，提高城市的可持續性。

其次，在土地利用方面，無人機低空攝影測量可以幫助監測和評估土地資源的利用情況。通過獲取高分辨率的地面圖像，可以清晰地展示土地的覆蓋類型、土地利用率等信息，為土地管理和決策提供準確的數據支持。這些數據可以用于土地利用規劃、土地開發、土地評估等方面，促進土地資源的合理利用和可持續管理。

最后，在建筑設計方面，無人機低空攝影測量可以提供高分辨率的地面圖像，幫助建筑師了解建筑物的現狀和周圍環境。這些圖像可以用于建筑設計的初期階段，提供準確的地形信息和周邊環境特征，為建筑物的布局、形態和景觀設計提供參考[2]。圖1為城市規劃支持下的無人機攝影應用數據圖表。

2.2環境保護

無人機低空攝影測量技術在環境保護領域的應用日益廣泛，特別是在森林覆蓋、水資源監測和空氣質量評估等方面提供了高效的技術支持。該技術通過裝載高分辨率相機的無人機，能夠迅速地獲取大范圍的環境圖像，從而提供精確的數據支持。

在森林覆蓋監測領域，無人機可以覆蓋數十平方公里的森林區域，捕捉到的圖像分辨率可達到每像素0.5m，足以清晰地顯示森林的植被密度和樹木健康狀況。通過這些詳細的圖像，環保專家可以準確地評估森林的生物多樣性和樹木的生長情況，監測由于自然災害或人為因素引起的森林變化。例如：在某次監測活動中，專家通過分析無人機拍攝的圖像，發現某地區森林覆蓋率在過去一年中減少了5km2，這一變化主要是由于非法伐木活動。

在水資源保護方面，無人機攝影測量技術同樣顯示出其獨特的優勢[3]。無人機能夠攜帶特定傳感器，如紅外線和光譜傳感器，對河流、湖泊和水庫進行高清晰度的成像，圖像分辨率可達每像素1m。這些圖像可以幫助研究人員監測水體的面積變化、水質清晰度和懸浮物含量，通過定期的無人機飛行，可以掌握水體受到的影響程度和速度。例如，其一項研究顯示，某地區的湖泊水位在夏季由于持續高溫下降了2m，嚴重影響了周邊生態系統。

此外，無人機技術也在空氣質量監測中發揮了重要作用。無人機可以配備氣體分析儀和粒子監測器，對空氣中的污染物進行實時監測。例如：無人機在某城市上空飛行時記錄到的PM2.5濃度為150μg/m3，遠高于國家安全標準的35μg/m3。

2.3資源調查

無人機低空攝影測量技術為地質勘探、礦產資源調查與土地資源評估提供了一種高效且精確的手段。（1）在地質勘探領域，該技術能夠覆蓋廣闊的地區，捕捉的地表圖像分辨率可達到每像素0.5m，能清晰地揭示巖層結構、礦物分布和地質構造。這些詳細的圖像可以支持地質學家精確地識別資源點。例如：在某次勘探中，無人機幫助確認了一個約2500m2的潛在銅礦區域。（2）在礦產資源調查中，無人機能夠提供礦區的詳盡圖像，詳細地展示礦床和礦化帶的特征。這些圖像不僅可以用于監測礦區地形變化，還能評估礦產儲量。例如：在一個已知金礦區，無人機測量數據顯示地表礦化帶寬度約為100m。（3）無人機攝影測量技術也用于土地資源管理。通過高分辨率圖像，可以詳細地了解土地利用情況，為制定土地管理策略提供數據支持，例如：通過分析某一農用地區的作物分布，可知該地區涵蓋了約5000m2的農田；同時也可以支持農業規劃和土地合理利用的決策過程[5]。

2.4災害監測

無人機低空攝影測量技術在災害監測方面具有顯著的優勢。通過無人機搭載的高分辨率相機和其他傳感器，可以快速地獲取自然災害發生區域的精確數據，如洪水、地震和山體滑坡等，為災害監測和評估提供重要支持。

首先，在洪水監測方面，無人機低空攝影測量可以實時地獲取受洪水影響區域的高分辨率圖像。這些圖像可以清晰地展示洪水淹沒范圍、水位變化和洪水對周邊環境的影響。通過分析這些圖像，可以準確地判斷洪水災害的嚴重程度，為抗洪救災和災后重建提供科學依據。

其次，在山體滑坡監測方面，無人機低空攝影測量可以獲取潛在滑坡區域的高分辨率圖像，用于監測地形變化和地表裂縫等情況。通過分析這些圖像，可以及時發現山體滑坡的跡象，并采取相應的預警措施，減少滑坡災害對人民生命財產的影響。

3未來的發展趨勢

3.1高精度和高分辨率

隨著相機和傳感器技術的不斷進步，無人機低空攝影測量將能夠獲取更高精度和分辨率的地面圖像。高精度意味著測量結果與真實值之間的誤差更小，能夠提供更加可靠的數據；高分辨率則意味著圖像中的細節更加清晰，能夠展示更細致的地物特征和地表結構。通過使用更高性能的相機和傳感器，無人機低空攝影測量可以捕捉到更細微的變化，提高測量數據的準確性和可信度，這將使無人機低空攝影測量在各個領域中的應用更加廣泛，為城市規劃、環境保護、資源調查等方面提供更精確的數據支持。

3.2多源數據融合

無人機低空攝影測量不僅可以利用相機獲取高分辨率的圖像，還可以與其他遙感技術相結合，如激光雷達、熱紅外等，實現多源數據的融合和應用。激光雷達技術可以測量地面的三維結構，獲取高精度的地形數據和高程信息；熱紅外技術可以探測地面的熱量分布，用于監測植被健康狀況、水資源和空氣質量等。通過將無人機低空攝影測量的圖像數據與激光雷達和熱紅外等遙感技術獲取的數據進行融合，可以獲得更全面、更豐富的地理信息。這種多源數據融合可以提高數據分析的準確性和可靠性，為決策提供更加科學的支持。同時，多源數據融合還可以拓寬無人機低空攝影測量的應用領域，推動遙感技術在不同行業中的發展和應用。

3.3智能化和自動化

無人機低空攝影測量技術的發展趨勢之一是智能化和自動化。未來的無人機將能夠實現飛行路徑的自主規劃，根據任務需求和環境條件自動地調整飛行高度、速度和方向。這種智能化的飛行路徑規劃將提高無人機低空攝影測量的效率和安全性，減少人為操作錯誤的可能性。通過應用先進的圖像處理算法和機器學習技術，無人機將能夠自動地識別和分類地物特征，提取有用的地理信息，這種自動化的圖像處理和分析將大大減少人工干預的工作量，提高數據處理的速度和準確性。智能化和自動化的無人機低空攝影測量技術將為地理信息采集提供更加高效和精確的手段，推動測繪技術的發展和應用。

4結語

無人機低空攝影測量作為一種新型的地理信息采集手段，具有高效、高精度、低成本和靈活性強的優勢，在地理信息采集中已經得到了廣泛的應用，并在城市規劃、環境保護、資源調查和災害監測等方面取得了良好的效果。隨著無人機技術和圖像處理技術的不斷發展，無人機低空攝影測量在地理信息采集中的應用將會更加廣泛和深入，為地理信息的獲取和處理提供更加高效和精確的手段。

參考文獻

[1]李云星，李俊儀，李如川.無人機低空傾斜攝影測量產品質量研究[J].測繪與空間地理信息，2023，46（3）：175-178.

[2]鄧易成.無人機低空攝影測量技術在大比例尺地形圖測繪中的應用[J].中國科技信息，2022（23）：65-67.

[3]陳淑芳，徐進軍.無人機低空攝影測量技術用于礦山測繪的研究[J].江西測繪，2023（2）：33-36.

[4]崔懷森.無人機攝影測量在河道劃界中的應用研究[D].昆明：昆明理工大學，2021.

[5]周琮輝.無人機低空攝影測量技術在水利工程測量中的應用探究[J].科學與信息化，2023（12）：75-78.