无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景探讨

无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景探讨

周吉宁

佛山市测绘地理信息研究院528000

摘要：无人机的动力以及控制和通信技术的成熟化发展，这一技术在空间探测感知领域当中得到了进一步应用，对城市测绘工作的顺利开展以及质量的保障起到了积极作用。在具体的城市测绘工作开展过程中，无人机低空摄影测量技术已经成为比较关键的技术之一，在对测绘的工作整体水平提高上比较有利，通过加强对无人机低空摄影测量的研究，对城市测绘保障目标实现有这积极意义。

关键词：无人机；低空摄影测量；城市测绘；应用前景

1无人机低空摄影测量技术发展现状

伴随无人机低空摄影测量技术日趋成熟，无人机低空摄影测量技术逐一渗透至各个领域，例如：海洋遥感、精确农业及森林火灾等，甚至有西方发达国家将全球鹰与成像SAR技术相结合应用于海洋监测研究领域。从可见光遥感角度来看，西方发达国家无人机低空摄影测量普遍搭载高精度POS技术大大提升其自动化程度降低地面控制数量，但是受成本投入因素的限制，国内无人机低空摄影测量尚不存在搭载高精度POS的例子。同时，我国多家单位对于无人机低空摄影测量技术开展深入技术研究现已累积一定技术经验，例如：以西安某测绘企业为例自主设计多套无人机遥感系统，现已实现获取城市地区高分辨率色彩影像。

一般说来，无人机属于低空飞行状态其飞行高度不低于50米不超过1000米，是近景航空摄影测量技术，并且其摄影精度达到亚米级要求且精度范围处于0.1米至0.5米间符合1：1000测图要求，完全满足城市建设精细测绘要求。同时，无人机低空摄影系统成本低廉且耗损较少，尤其是对于系统保养及系统维修方法较为便捷，不需要修建起降机场，并且操作人员培养周期较短，是目前将测量与摄影有机结合的航摄技术，初步实现以测绘需求为出发点进行航摄飞行作业。此外，加大对于无人机遥感系统工程化研发的重视程度，对于立足其经济性、高效性及机动性优势实现阴雨雾霾天获取合格影像数据具有显著价值作用。

无人机低空摄影测量技术以获取高分辨率数字影像为主要目标以无人机为飞行平台以高分辨率数码相机为传感器系统集成应用3S技术获取强现势性、大比例尺、真色彩及小面积航测遥感数据。同时，无人机低空摄影测量能快速获取处理基础性地理数据，为制作区域测绘影像、正射影像及地面模型提供直观可靠便捷的数据支持，并且无人机低空摄影测量不受气候条件及空中管制的影响实现恶劣气候条件获取影像数据，具有机动灵活性较高等鲜明特点。即便无人机设备发生故障，不存在出现人员伤亡事故的可能性，安全性较高。此外，无人机能云下超低空飞行弥补卫星光学遥感及普通航空摄影技术的不足。

2无人低空摄影测量影像数据的处理流程和具体应用

2.1无人低空摄影测量影像数据的处理流程

无人低空摄影测量技术的应用，在对影像数据的处理是关键的环节，无人机低空摄影测量影像数据的处理关键就是影像重叠不规则，相片的数量上比较多，倾角过大以及方向上没有规律，这就就必然对影像的匹配自动连接点的选取有着很大的难度。从当前的影像匹配技术的发展情况来看，逐渐的成熟化，对大量影像数据的处理技术的应用效果也能良好呈现，对无人低空影像测量影像数据的处理技术类型也逐渐的丰富化，这些都为城市测绘的工作带来了很大方便。无人机低空摄影测量影像数据的处理过程中，主要是对影像数据获得后的参数静化以及DEM/DOM制作的任务。

在实际的图像获得方面是通过低空遥感平台数据采集，把影响数据和GPS/POS数据从数据采集平台进行下载，然后对数据实施组织整理然后智能化匹配处理，接着引入控制数据后实施GPS/POS辅助区域网平差解算，这样就能获得精确的影像资料。最后要通过密集匹配技术的应用对DSM点云实施滤波和分类处理剔除，通过DEM和影像参数实施影像正射纠正的处理，通过航测仪器生产DLG。在经过对影像数据的处理之后，就能够获得准确的测绘数据。

2.2无人低空摄影测量技术在城市测绘中的具体应用

城市测绘工作实施过程中，对无人低空摄影测量技术加以应用，能提高测绘的精确度以及工作效率。在当前的城市化进程的加快下，城市的科学规划工作的开展愈来愈重要，城市规划工作的实施对测绘产品分辨率以及比例尺等提高了更高要求，传统的测量技术的应用已经很难满足当前的城市测绘工作的需要。无人机低空摄影测量的应用，对城市规划区域能提供数字线划图DLG以及正射影像DOM等，在对这些测绘产品的应用下，大大提高了城市测绘工作的效率。无人机低空摄影测量技术在对城市测绘的动态监测方面能发挥积极作用，我国城市建设建成的加快下，无人机低空摄影测量技术对规划区域的动态化监测比较有利，在相应测绘数据的及时更新下，能及时了解城市规划的情况，并能对各时期的DSM实施自动的比对，能把DOM和DSM产生变化的结果加以综合，这样就能大大提高监测的结果准确性，也能直观的看到监测的结果。

城市的测绘工作开展过程中，通过无人机低空摄影测量技术的应用，进行构建精确三维模型，这样能对城市全面的测量，对每个区域能通过多角度和多方位的拍摄，对整体的城市面貌就能呈现。在高清晰的图像数据应用建立的三维模型，物理的纹理能清晰的呈现，这就大大节约的相关工作人员的工作时间，减轻了工作人员的压力。在对测量点的选择过程中，无人机低空拍摄测量应用要充分重视测量区域的合理划分，要在每个区域当中选择合适的测量点，对其进行测量控制。在选择测量点的时候，要注重遵循相应的原则，要选择有着明显标志的点作为测量点，城市的测绘测量点就要选择有着特色的建筑物，在对测量点得以确定之后，就要展开测量工作。最后是拍摄图像的处理工作，在测绘工作实施前，就要对无人机的拍摄设备调整，达到使用的要求，避免在飞行的时候存在镜头位移的现象，要保障飞行的稳定性，对图像的拍摄要多角度变化拍摄，保障图像的拍摄清晰度，和尺寸的调整等。在这些层面得到了加强，才能有助于测绘工作的质量保障。

2.3技术应用价值

无人机低空摄影可广泛应用于城市规划的编制、公示和管理实施过程中，该技术应用的价值和意义在于：①数据动态更新提高工作效率。无论是虚拟三维环境还是三维空间模型，皆可通过替换部分有变更的影像数据来实现整体模型的动态更新，这可大幅降低工作成本提高工作效率；②三维模型承载信息丰富，方便二次开发。精灵系列无人机拍摄影像自带POS信息，通过空三运算校对后可1∶1还原空间数据，同时建筑色彩和纹理信息也得以保留。附带真实空间数据的模型载体为后期的三维测量，日照、高度、视线分析提供了基础，三维模型通过格式转换与主流软件相兼容，便于二次开发使用；③新技术推动规划行业革新。无人机摄影三维模型重建技术可以将规划编制技术推向更高层级。首先，在大尺度城市空间分析方面，三维空间测量可推动规划定性分析向结论更为准确的定量分析转变。其次，“真实场景式”三维空间模型的展示更利于普通民众理解城市规划，这也是未来城市规划公众参与的重要发展方向。

结论

随着法律法规和相关技术规范的不断完善，无人机平台的引入将为城市规划编制提供技术手段，为规划管理提供精准数据支持，为规划决策提供科学信息保障，为推动智慧城市建设发挥积极作用。无人机摄影重建的三维模型具有真实性、兼容性、高效性等特点，随着三维地理信息系统的深入研究和应用，该技术必将成为智慧城市发展的重要技术支撑。

参考文献：

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