无人机低空航测在城镇规划中的应用

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　　摘 要：随着科学技术的不断发展与进步，无人机低空航测技术得到了广泛应用，并凭借影像获取速度快、分辨率高等优势在城镇规划与建设中发挥着重要作用。鉴于此，本文将探究无人机低空航测在城镇规划中的应用方法，旨在为一线工作提供理论指导。
　　关键词：无人机；低空航测；城镇规划
　　中图分类号：P217；P231 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）04-0054-02
　　Application of UAV Low Altitude Aerial Survey in Urban Planning
　　LI Wenjie
　　（Hebei No.3 Surveying and Mapping Institute，Shijiazhuang 050031，China）
　　Abstract：With the continuous progress and development of science and technology，UAV（unmanned aerial vehicle） low-altitude aerial survey technology has been widely used，it plays an important role in urban planning and construction with the advantages of fast image acquisition and high resolution. In view of this，this paper will explore the application of UAV low-altitude aerial survey in urban planning，in order to provide theoretical guidance for the front-line work.
　　Keywords：unmanned aerial vehicle；low altitude aerial survey；urban planning
　　0 引 言
　　低空無人机航拍与有人飞机航拍是获得地表影像资料的主要方式，后者因起飞条件限制、成本费用高、航线空域管制等因素而在城乡规划中的应用受限，利用成本低廉、机动灵活、高效快速的低空无人机航拍已成为开展此类业务的最佳方式。
　　1 无人机技术简介及无人机低空航测的优势
　　在无人机技术构成中，无线通讯系统、信息系统处理技术以及GNSS定位系统是比较重要的构成系统，与传统测绘技术相比，这些技术信息更新快、能够实现自动化操作，在具体测量过程中，可以充分利用GNSS定位系统、自动拼接软件系统得到影像资料和数据，进一步提高影像处理的准确性和效率。随着我国无人机技术的发展，无人机在飞行高度、速度、航程、任务等多方面有了很大进步，中国民用航空局对无人机升限高度、质量以及升空速度等方面进行了管理。
　　无人机低空航测的优势众多，主要表现在如下方面：（1）无人机机动灵活，起降方便。无人机对于起降外部环境的要求较低，公路、操场等比较开阔的地方均可以完成无人机升降操作。（2）无人机能实现低空飞行，其起飞高度可保持在200-2550米之间，不受云层影响，即便是在阴天也可以顺利完成低空航测任务，大大提高了工作效率。（3）分辨率高。无人机航拍的分辨率非常高，这也是传统航空摄影所不能比拟的。目前来说，将数码相机直接安装在无人机上，能实现厘米级的低空分辨率航拍，这能使得拍摄画面更加清晰，进而为城镇规划提供准确的数据支持。（4）成本低。无人机航拍的成本比较低，而且维护比较方便。无人机航拍在维护人员数量、综合素质等方面的要求均比传统航空摄影要求水平低，大大降低了无人机低空航测的成本。
　　2 无人机低空航测在城镇规划中的具体应用
　　2.1 城市规划管理
　　诸如某省市规划局成功引进航测无人机类媒体报道屡见不鲜，我国诸多地区的城市规划部门已经开展了无人机低空航测业务，使用无人机来进行规划测量工作。无人机低空航测因覆盖范围广、速度快、航时长等优势，能更好地满足城镇规划测量的具体标准。随着科学技术的发展，部分新型航测无人机简化了航空摄影测量的具体流程，这不仅使得低空航测具备了北斗、GPS等导航功能，还大幅度提升了航空摄影效率。例如：天河科技园的地形图规划项目中就使用了无人机低空航测技术，在前期勘测设计阶段先对地形进行综合分析，该园区的所处地势比较开阔，无人机低空航测非常适宜。该园区的无人机低空航测总共进行了四个架次，收集了960张照片。工作人员仔细分析了无人机低空航测的数据信息，并在该区域中布设了190个像控点，然后在此基础上使用全数字摄影测量工作站开展区域立体测量工作，利用空中三角测量来构建数字立体模型。与直接野外测量相比，无人机低空航测所花费的时间节省了一半，人力、物力等资源也得到了大幅度节约，城市规划测量工作的整体效率得到了提升。
　　2.2 违章建筑监督与管理
　　违章建筑一直是城市规划建设发展中的难题和痛点，传统人工监察违章建筑的方式需要耗费大量的人力和物力资源，工作效率比较低，各项工作开展时间长。首先，尤其是对于城镇中的违章建筑来说，大部分都处在位置隐蔽的最顶层，监察人员无法及时发现。其次，即使接到顶层有违章搭建的举报，许多业主也不会与检查人员合作，检查人员不能近距离查看违章情况，难以获得足够的违章证据。通过进行无人机低空巡航侦察，能够快速、有效地获得目标建筑的基本情况，一旦发现违章建筑就可以拍摄和存储图片，为后期各项工作的顺利开展提供证据支持。无人机低空航测违章建筑，只需要安排专门人员负责观看画面即可，在有效节省人力、物力资源的同时，提高了工作效率。目前来说，北京、深圳等一线城市的监督部门均已采用了无人机低空航测技术，并取得了良好成效。 　　2.3 工程环境质量监测
　　近年来，全球环境污染加剧，城镇环境保护工作备受社会各界关注。在这一背景下，国家相关部门也出台了各项规定，对城市建设的工程环境进行保护。为了更好地对建筑工程进行监督管理，部分监管部门开始使用无人机低空航测技术进行环境监测和拍摄取证。例如：在工程设计阶段以及现场勘查阶段，使用无人机低空航测拍摄周围区域的生态环境，在具体施工中使用无人机低空航测技术实时监控施工区域周围环境变化情况等，进而为区域环境评价和环保措施的制定提供合理依据。
　　3 无人机低空航测主要技术指标
　　3.1 平台技术指标
　　目前来说，我国无人机低空航测尚处于起步阶段，尚未形成完善的作业规范。与传统航测作业相比，无人机低空航测指标可参考如下几点：（1）无人机低空航测飞行速度应在50～100km/h范围内。（2）无人机一旦发动机出现故障，则具备安全滑翔并平稳降落的能力。（3）发动机应设置在无人机的后端部分，从而有效预防湍流对无人机的损害。（4）对于相邻城镇的无人机低空航测，飞行变化高度应低于5%。
　　3.2 平台稳定度指标
　　无人机低空航测影像的质量直接决定着城市规划过程中繁简成图以及摄影成图的精度，故而需要对无人机低空航测的稳定性进行控制。现阶段，无人机飞行的稳定性有了一定程度的提升，当侧风在四级以下时，无人机发射过程中的俯仰角以及横滚角都可控制在3度以内。最后，无人机传感器的精度也在很大程度上提高了无人机飞行平台的稳定性。
　　3.3 控制测量
　　（1）像控点精度标准：像控点对于最近基础控制点的平面位置误差应在0.2米范围内，高程误差应控制在0.2米内。（2）应该先确定双模型布点，将像控点布点全部设置为平高点。（3）像控点测量。在测量像控点之前，要先联测区域内收集到的已知控制点，采用GPS静态相对定位方式进行联测，选择边连式布网形式。
　　3.4 空中三角测量
　　（1）空三加密：在测量外控点的过程中，第一，需要先测量区域周边6个像控点进行平差，然后通过预测功能来实现其他像控点的快速测量。安排专业人员测量像控点，并由专业人员负责检查。第二，通过外业工序来进行基础控制点计算，从而全面提高空三加密的精度。第三，测量完成之后要先进行平差解算。（2）数据采集。在完成空三加密之后，要充分利用空三成果进行单模型定向，在这一过程中会出现部分模型无法定向问题，其原因在于无人机低空航测质量不够理想。如無人机低空航摄姿势不稳定会直接导致旋偏角或飞行倾角过大，相片比例、航线弯曲不一致也会导致单模定向精度差。
　　4 无人机低空航测用于城镇规划的难点
　　在城镇规划中利用无人机低空航测技术，节约了大量的人力、物力，有效节省了规划成本，能够快速获取正射影像，通过直观影像精确地把实地勘测盲点反映出来，并且能够快速获得详细数据，为顺利开展城镇规划工作夯实基础。当然将无人机航测应用于城镇规划也存在一些难点，主要包括：第一，如果单位面积中模型数量众多，利用人工来增加模型的连接点，就会增加加密工作量。鉴于此，可以考虑使用多核网络、多机的自动匹配方法，这样能够高效、快捷地生成多个精度高与强度高的模型连接点。第二，对于无人机机翼来说，畸变偏大现象较为明显。我们可以采取高强度与高精度模型连接点，并用平差解算方法，提高空三加密成果的精度。第三，如果只在平面上增加像控点，可能会使控制点的精度受到影响。所以，为使航测过程能够顺利完成加点工作，可以使用立体加像控的模式来完成。第四，针对航测过程中的局部控制点薄弱问题，可以使用外业补测控制点的办法解决。
　　5 结 论
　　综上所述，本文以无人机低空航测的优势为切入点，从城市规划测量、违章建筑监督与管理、环境质量监测等角度，详细论述了无人机低空航测在城镇规划中的具体应用，并探究了航测主要技术指标，多角度入手，以期更好地推动城镇规划的顺利开展。
　　参考文献：
　　[1] 张伟阁.低空无人机航测在大比例尺地形测绘中的应用 [J].城市建设理论研究（电子版），2015（26）：4769-4770.
　　[2] 周进省，赵晓米.基于无人机航测系统的大比例尺公路带状地形图测绘 [J].资源导刊，2016（12）：51-54.
　　[3] 魏林金.无人机航测技术在高速公路带状地形图测绘中的应用 [J].现代测绘，2018，41（2）：13-15.
　　[4] 刘艺，季昊，杨震，等.无人机航测在大比例尺公路带状地形图测量中的试验及分析 [J].测绘通报，2016（S2）：105-107.
　　[5] 魏方震，武少丰，吉世鹏，等.天宝UX5无人机航测系统在公路勘察设计中的应用 [J].测绘通报，2015（3）：138-139.
　　[6] 王宁娜，杨如军，李双青.无人机遥感在矿山地质环境保护与治理恢复中的应用实践 [J].国土资源信息化，2015（5）：24-28.
　　作者简介：李文杰（1984-），男，汉族，山西平遥人，工程师，学士，研究方向：航空摄影与遥感、地籍测量。
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