摘 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展與進步，無人機低空航測技術得到了廣泛應用，并憑借影像獲取速度快、分辨率高等優(yōu)勢在城鎮(zhèn)規(guī)劃與建設中發(fā)揮著重要作用。鑒于此，本文將探究無人機低空航測在城鎮(zhèn)規(guī)劃中的應用方法，旨在為一線工作提供理論指導。

關鍵詞：無人機；低空航測；城鎮(zhèn)規(guī)劃

中圖分類號：P217；P231 文獻標識碼：A 文章編號：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

低空無人機航拍與有人飛機航拍是獲得地表影像資料的主要方式，后者因起飛條件限制、成本費用高、航線空域管制等因素而在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應用受限，利用成本低廉、機動靈活、高效快速的低空無人機航拍已成為開展此類業(yè)務的最佳方式。

1 無人機技術簡介及無人機低空航測的優(yōu)勢

在無人機技術構成中，無線通訊系統(tǒng)、信息系統(tǒng)處理技術以及GNSS定位系統(tǒng)是比較重要的構成系統(tǒng)，與傳統(tǒng)測繪技術相比，這些技術信息更新快、能夠?qū)崿F(xiàn)自動化操作，在具體測量過程中，可以充分利用GNSS定位系統(tǒng)、自動拼接軟件系統(tǒng)得到影像資料和數(shù)據(jù)，進一步提高影像處理的準確性和效率。隨著我國無人機技術的發(fā)展，無人機在飛行高度、速度、航程、任務等多方面有了很大進步，中國民用航空局對無人機升限高度、質(zhì)量以及升空速度等方面進行了管理。

無人機低空航測的優(yōu)勢眾多，主要表現(xiàn)在如下方面：（1）無人機機動靈活，起降方便。無人機對于起降外部環(huán)境的要求較低，公路、操場等比較開闊的地方均可以完成無人機升降操作。（2）無人機能實現(xiàn)低空飛行，其起飛高度可保持在200-2550米之間，不受云層影響，即便是在陰天也可以順利完成低空航測任務，大大提高了工作效率。（3）分辨率高。無人機航拍的分辨率非常高，這也是傳統(tǒng)航空攝影所不能比擬的。目前來說，將數(shù)碼相機直接安裝在無人機上，能實現(xiàn)厘米級的低空分辨率航拍，這能使得拍攝畫面更加清晰，進而為城鎮(zhèn)規(guī)劃提供準確的數(shù)據(jù)支持。（4）成本低。無人機航拍的成本比較低，而且維護比較方便。無人機航拍在維護人員數(shù)量、綜合素質(zhì)等方面的要求均比傳統(tǒng)航空攝影要求水平低，大大降低了無人機低空航測的成本。

2 無人機低空航測在城鎮(zhèn)規(guī)劃中的具體應用

2.1 城市規(guī)劃管理

諸如某省市規(guī)劃局成功引進航測無人機類媒體報道屢見不鮮，我國諸多地區(qū)的城市規(guī)劃部門已經(jīng)開展了無人機低空航測業(yè)務，使用無人機來進行規(guī)劃測量工作。無人機低空航測因覆蓋范圍廣、速度快、航時長等優(yōu)勢，能更好地滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃測量的具體標準。隨著科學技術的發(fā)展，部分新型航測無人機簡化了航空攝影測量的具體流程，這不僅使得低空航測具備了北斗、GPS等導航功能，還大幅度提升了航空攝影效率。例如：天河科技園的地形圖規(guī)劃項目中就使用了無人機低空航測技術，在前期勘測設計階段先對地形進行綜合分析，該園區(qū)的所處地勢比較開闊，無人機低空航測非常適宜。該園區(qū)的無人機低空航測總共進行了四個架次，收集了960張照片。工作人員仔細分析了無人機低空航測的數(shù)據(jù)信息，并在該區(qū)域中布設了190個像控點，然后在此基礎上使用全數(shù)字攝影測量工作站開展區(qū)域立體測量工作，利用空中三角測量來構建數(shù)字立體模型。與直接野外測量相比，無人機低空航測所花費的時間節(jié)省了一半，人力、物力等資源也得到了大幅度節(jié)約，城市規(guī)劃測量工作的整體效率得到了提升。

2.2 違章建筑監(jiān)督與管理

違章建筑一直是城市規(guī)劃建設發(fā)展中的難題和痛點，傳統(tǒng)人工監(jiān)察違章建筑的方式需要耗費大量的人力和物力資源，工作效率比較低，各項工作開展時間長。首先，尤其是對于城鎮(zhèn)中的違章建筑來說，大部分都處在位置隱蔽的最頂層，監(jiān)察人員無法及時發(fā)現(xiàn)。其次，即使接到頂層有違章搭建的舉報，許多業(yè)主也不會與檢查人員合作，檢查人員不能近距離查看違章情況，難以獲得足夠的違章證據(jù)。通過進行無人機低空巡航偵察，能夠快速、有效地獲得目標建筑的基本情況，一旦發(fā)現(xiàn)違章建筑就可以拍攝和存儲圖片，為后期各項工作的順利開展提供證據(jù)支持。無人機低空航測違章建筑，只需要安排專門人員負責觀看畫面即可，在有效節(jié)省人力、物力資源的同時，提高了工作效率。目前來說，北京、深圳等一線城市的監(jiān)督部門均已采用了無人機低空航測技術，并取得了良好成效。

2.3 工程環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測

近年來，全球環(huán)境污染加劇，城鎮(zhèn)環(huán)境保護工作備受社會各界關注。在這一背景下，國家相關部門也出臺了各項規(guī)定，對城市建設的工程環(huán)境進行保護。為了更好地對建筑工程進行監(jiān)督管理，部分監(jiān)管部門開始使用無人機低空航測技術進行環(huán)境監(jiān)測和拍攝取證。例如：在工程設計階段以及現(xiàn)場勘查階段，使用無人機低空航測拍攝周圍區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，在具體施工中使用無人機低空航測技術實時監(jiān)控施工區(qū)域周圍環(huán)境變化情況等，進而為區(qū)域環(huán)境評價和環(huán)保措施的制定提供合理依據(jù)。

3 無人機低空航測主要技術指標

3.1 平臺技術指標

目前來說，我國無人機低空航測尚處于起步階段，尚未形成完善的作業(yè)規(guī)范。與傳統(tǒng)航測作業(yè)相比，無人機低空航測指標可參考如下幾點：（1）無人機低空航測飛行速度應在50～100km/h范圍內(nèi)。（2）無人機一旦發(fā)動機出現(xiàn)故障，則具備安全滑翔并平穩(wěn)降落的能力。（3）發(fā)動機應設置在無人機的后端部分，從而有效預防湍流對無人機的損害。（4）對于相鄰城鎮(zhèn)的無人機低空航測，飛行變化高度應低于5%。

3.2 平臺穩(wěn)定度指標

無人機低空航測影像的質(zhì)量直接決定著城市規(guī)劃過程中繁簡成圖以及攝影成圖的精度，故而需要對無人機低空航測的穩(wěn)定性進行控制。現(xiàn)階段，無人機飛行的穩(wěn)定性有了一定程度的提升，當側(cè)風在四級以下時，無人機發(fā)射過程中的俯仰角以及橫滾角都可控制在3度以內(nèi)。最后，無人機傳感器的精度也在很大程度上提高了無人機飛行平臺的穩(wěn)定性。

3.3 控制測量

（1）像控點精度標準：像控點對于最近基礎控制點的平面位置誤差應在0.2米范圍內(nèi)，高程誤差應控制在0.2米內(nèi)。（2）應該先確定雙模型布點，將像控點布點全部設置為平高點。（3）像控點測量。在測量像控點之前，要先聯(lián)測區(qū)域內(nèi)收集到的已知控制點，采用GPS靜態(tài)相對定位方式進行聯(lián)測，選擇邊連式布網(wǎng)形式。

3.4 空中三角測量

（1）空三加密：在測量外控點的過程中，第一，需要先測量區(qū)域周邊6個像控點進行平差，然后通過預測功能來實現(xiàn)其他像控點的快速測量。安排專業(yè)人員測量像控點，并由專業(yè)人員負責檢查。第二，通過外業(yè)工序來進行基礎控制點計算，從而全面提高空三加密的精度。第三，測量完成之后要先進行平差解算。（2）數(shù)據(jù)采集。在完成空三加密之后，要充分利用空三成果進行單模型定向，在這一過程中會出現(xiàn)部分模型無法定向問題，其原因在于無人機低空航測質(zhì)量不夠理想。如無人機低空航攝姿勢不穩(wěn)定會直接導致旋偏角或飛行傾角過大，相片比例、航線彎曲不一致也會導致單模定向精度差。

4 無人機低空航測用于城鎮(zhèn)規(guī)劃的難點

在城鎮(zhèn)規(guī)劃中利用無人機低空航測技術，節(jié)約了大量的人力、物力，有效節(jié)省了規(guī)劃成本，能夠快速獲取正射影像，通過直觀影像精確地把實地勘測盲點反映出來，并且能夠快速獲得詳細數(shù)據(jù)，為順利開展城鎮(zhèn)規(guī)劃工作夯實基礎。當然將無人機航測應用于城鎮(zhèn)規(guī)劃也存在一些難點，主要包括：第一，如果單位面積中模型數(shù)量眾多，利用人工來增加模型的連接點，就會增加加密工作量。鑒于此，可以考慮使用多核網(wǎng)絡、多機的自動匹配方法，這樣能夠高效、快捷地生成多個精度高與強度高的模型連接點。第二，對于無人機機翼來說，畸變偏大現(xiàn)象較為明顯。我們可以采取高強度與高精度模型連接點，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點，可能會使控制點的精度受到影響。所以，為使航測過程能夠順利完成加點工作，可以使用立體加像控的模式來完成。第四，針對航測過程中的局部控制點薄弱問題，可以使用外業(yè)補測控制點的辦法解決。

5 結 論

綜上所述，本文以無人機低空航測的優(yōu)勢為切入點，從城市規(guī)劃測量、違章建筑監(jiān)督與管理、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測等角度，詳細論述了無人機低空航測在城鎮(zhèn)規(guī)劃中的具體應用，并探究了航測主要技術指標，多角度入手，以期更好地推動城鎮(zhèn)規(guī)劃的順利開展。

參考文獻：

[1] 張偉閣.低空無人機航測在大比例尺地形測繪中的應用 [J].城市建設理論研究（電子版），2015（26）：4769-4770.

[2] 周進省，趙曉米.基于無人機航測系統(tǒng)的大比例尺公路帶狀地形圖測繪 [J].資源導刊，2016（12）：51-54.

[3] 魏林金.無人機航測技術在高速公路帶狀地形圖測繪中的應用 [J].現(xiàn)代測繪，2018，41（2）：13-15.

[4] 劉藝，季昊，楊震，等.無人機航測在大比例尺公路帶狀地形圖測量中的試驗及分析 [J].測繪通報，2016（S2）：105-107.

[5] 魏方震，武少豐，吉世鵬，等.天寶UX5無人機航測系統(tǒng)在公路勘察設計中的應用 [J].測繪通報，2015（3）：138-139.

[6] 王寧娜，楊如軍，李雙青.無人機遙感在礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復中的應用實踐 [J].國土資源信息化，2015（5）：24-28.

作者簡介：李文杰（1984-），男，漢族，山西平遙人，工程師，學士，研究方向：航空攝影與遙感、地籍測量。