摘要：隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)逐漸成熟并被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。主要探討了無人機(jī)低空攝影測量在地理信息采集中的應(yīng)用，分析了無人機(jī)低空攝影測量的技術(shù)原理和優(yōu)勢，以及其在實(shí)際應(yīng)用中的具體案例，并對其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。無人機(jī)可以進(jìn)行管線的巡檢和監(jiān)測，包括供水管道、燃?xì)夤艿馈㈦娏€路等，通過航拍影像和熱紅外成像技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線的破損、泄漏等問題，提高維護(hù)效率和安全性。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)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(xiàn)象和地理特征進(jìn)行觀測、記錄和分析的過程。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技進(jìn)步，地理信息采集在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，如城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查等。傳統(tǒng)的地理信息采集方法主要依賴于人力觀測和地面測量，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且精度有限。隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)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(jī)低空攝影測量的技術(shù)原理和優(yōu)勢

1.1無人機(jī)低空攝影測量的技術(shù)原理

無人機(jī)低空攝影測量是利用無人機(jī)搭載的相機(jī)對地面進(jìn)行拍攝，通過圖像處理技術(shù)，獲取地面的三維信息和地物特征。無人機(jī)低空攝影測量需要穩(wěn)定的無人機(jī)平臺作為載體，搭載相機(jī)和其他傳感器。無人機(jī)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(jī)搭載的相機(jī)一般選擇高分辨率的數(shù)碼相機(jī)，鏡頭的選擇也會影響圖像的清晰度和視場角，通過調(diào)整相機(jī)參數(shù)，可以獲取不同視角和范圍的地面圖像。無人機(jī)低空攝影測量需要對獲取的圖像進(jìn)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(shù)，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(jī)低空測量的優(yōu)勢

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在地理信息采集中展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢，主要包括高效快速、高精度、低成本和靈活性強(qiáng)等。

首先，無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)具有高效快速的特點(diǎn)。無人機(jī)可以迅速地到達(dá)目標(biāo)區(qū)域，并進(jìn)行大范圍的地面圖像采集。相比傳統(tǒng)的地理信息采集方法，無人機(jī)低空攝影測量可以節(jié)省大量時(shí)間和人力成本，提高工作效率，這使得無人機(jī)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(jī)低空攝影測量技術(shù)具有高精度的優(yōu)勢。無人機(jī)搭載的高分辨率相機(jī)可以獲取清晰度較高的地面圖像，通過圖像處理技術(shù)，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(yīng)用需求[1]。再次，無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)還具有低成本的優(yōu)勢。相比傳統(tǒng)的地理信息采集方法，無人機(jī)低空攝影測量的設(shè)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(qiáng)是無人機(jī)低空攝影測量的另一個(gè)重要優(yōu)勢。無人機(jī)可以根據(jù)需求進(jìn)行飛行路徑的規(guī)劃和調(diào)整，適應(yīng)不同的地理環(huán)境和地形條件。無論是在城市地區(qū)還是在偏遠(yuǎn)山區(qū)，無人機(jī)都可以靈活地進(jìn)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(jī)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(jī)測量在地理信息采集中的應(yīng)用案例

2.1城市規(guī)劃

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在城市規(guī)劃方面發(fā)揮著重要作用。通過無人機(jī)搭載的高分辨率相機(jī)，其可以快速地獲取城市地面的清晰圖像，為城市規(guī)劃、土地利用和建筑設(shè)計(jì)等方面提供精確的數(shù)據(jù)支持。

首先，在城市規(guī)劃方面，無人機(jī)低空攝影測量可以提供大范圍的城市地面圖像，幫助規(guī)劃者了解城市的現(xiàn)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(chǔ)設(shè)施，為城市規(guī)劃和決策提供科學(xué)依據(jù)。規(guī)劃者可以通過分析這些圖像，制訂合理的城市規(guī)劃方案，優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)，提高城市的可持續(xù)性。

其次，在土地利用方面，無人機(jī)低空攝影測量可以幫助監(jiān)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(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。這些數(shù)據(jù)可以用于土地利用規(guī)劃、土地開發(fā)、土地評估等方面，促進(jìn)土地資源的合理利用和可持續(xù)管理。

最后，在建筑設(shè)計(jì)方面，無人機(jī)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(xiàn)狀和周圍環(huán)境。這些圖像可以用于建筑設(shè)計(jì)的初期階段，提供準(zhǔn)確的地形信息和周邊環(huán)境特征，為建筑物的布局、形態(tài)和景觀設(shè)計(jì)提供參考[2]。圖1為城市規(guī)劃支持下的無人機(jī)攝影應(yīng)用數(shù)據(jù)圖表。

2.2環(huán)境保護(hù)

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，特別是在森林覆蓋、水資源監(jiān)測和空氣質(zhì)量評估等方面提供了高效的技術(shù)支持。該技術(shù)通過裝載高分辨率相機(jī)的無人機(jī)，能夠迅速地獲取大范圍的環(huán)境圖像，從而提供精確的數(shù)據(jù)支持。

在森林覆蓋監(jiān)測領(lǐng)域，無人機(jī)可以覆蓋數(shù)十平方公里的森林區(qū)域，捕捉到的圖像分辨率可達(dá)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(xì)的圖像，環(huán)保專家可以準(zhǔn)確地評估森林的生物多樣性和樹木的生長情況，監(jiān)測由于自然災(zāi)害或人為因素引起的森林變化。例如：在某次監(jiān)測活動(dòng)中，專家通過分析無人機(jī)拍攝的圖像，發(fā)現(xiàn)某地區(qū)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(dòng)。

在水資源保護(hù)方面，無人機(jī)攝影測量技術(shù)同樣顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢[3]。無人機(jī)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(jìn)行高清晰度的成像，圖像分辨率可達(dá)每像素1m。這些圖像可以幫助研究人員監(jiān)測水體的面積變化、水質(zhì)清晰度和懸浮物含量，通過定期的無人機(jī)飛行，可以掌握水體受到的影響程度和速度。例如，其一項(xiàng)研究顯示，某地區(qū)的湖泊水位在夏季由于持續(xù)高溫下降了2m，嚴(yán)重影響了周邊生態(tài)系統(tǒng)。

此外，無人機(jī)技術(shù)也在空氣質(zhì)量監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。無人機(jī)可以配備氣體分析儀和粒子監(jiān)測器，對空氣中的污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。例如：無人機(jī)在某城市上空飛行時(shí)記錄到的PM2.5濃度為150μg/m3，遠(yuǎn)高于國家安全標(biāo)準(zhǔn)的35μg/m3。

2.3資源調(diào)查

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)為地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)資源調(diào)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(zhì)勘探領(lǐng)域，該技術(shù)能夠覆蓋廣闊的地區(qū)，捕捉的地表圖像分辨率可達(dá)到每像素0.5m，能清晰地揭示巖層結(jié)構(gòu)、礦物分布和地質(zhì)構(gòu)造。這些詳細(xì)的圖像可以支持地質(zhì)學(xué)家精確地識別資源點(diǎn)。例如：在某次勘探中，無人機(jī)幫助確認(rèn)了一個(gè)約2500m2的潛在銅礦區(qū)域。（2）在礦產(chǎn)資源調(diào)查中，無人機(jī)能夠提供礦區(qū)的詳盡圖像，詳細(xì)地展示礦床和礦化帶的特征。這些圖像不僅可以用于監(jiān)測礦區(qū)地形變化，還能評估礦產(chǎn)儲量。例如：在一個(gè)已知金礦區(qū)，無人機(jī)測量數(shù)據(jù)顯示地表礦化帶寬度約為100m。（3）無人機(jī)攝影測量技術(shù)也用于土地資源管理。通過高分辨率圖像，可以詳細(xì)地了解土地利用情況，為制定土地管理策略提供數(shù)據(jù)支持，例如：通過分析某一農(nóng)用地區(qū)的作物分布，可知該地區(qū)涵蓋了約5000m2的農(nóng)田；同時(shí)也可以支持農(nóng)業(yè)規(guī)劃和土地合理利用的決策過程[5]。

2.4災(zāi)害監(jiān)測

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在災(zāi)害監(jiān)測方面具有顯著的優(yōu)勢。通過無人機(jī)搭載的高分辨率相機(jī)和其他傳感器，可以快速地獲取自然災(zāi)害發(fā)生區(qū)域的精確數(shù)據(jù)，如洪水、地震和山體滑坡等，為災(zāi)害監(jiān)測和評估提供重要支持。

首先，在洪水監(jiān)測方面，無人機(jī)低空攝影測量可以實(shí)時(shí)地獲取受洪水影響區(qū)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(huán)境的影響。通過分析這些圖像，可以準(zhǔn)確地判斷洪水災(zāi)害的嚴(yán)重程度，為抗洪救災(zāi)和災(zāi)后重建提供科學(xué)依據(jù)。

其次，在山體滑坡監(jiān)測方面，無人機(jī)低空攝影測量可以獲取潛在滑坡區(qū)域的高分辨率圖像，用于監(jiān)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(shí)發(fā)現(xiàn)山體滑坡的跡象，并采取相應(yīng)的預(yù)警措施，減少滑坡災(zāi)害對人民生命財(cái)產(chǎn)的影響。

3未來的發(fā)展趨勢

3.1高精度和高分辨率

隨著相機(jī)和傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，無人機(jī)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(jié)果與真實(shí)值之間的誤差更小，能夠提供更加可靠的數(shù)據(jù)；高分辨率則意味著圖像中的細(xì)節(jié)更加清晰，能夠展示更細(xì)致的地物特征和地表結(jié)構(gòu)。通過使用更高性能的相機(jī)和傳感器，無人機(jī)低空攝影測量可以捕捉到更細(xì)微的變化，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度，這將使無人機(jī)低空攝影測量在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用更加廣泛，為城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查等方面提供更精確的數(shù)據(jù)支持。

3.2多源數(shù)據(jù)融合

無人機(jī)低空攝影測量不僅可以利用相機(jī)獲取高分辨率的圖像，還可以與其他遙感技術(shù)相結(jié)合，如激光雷達(dá)、熱紅外等，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合和應(yīng)用。激光雷達(dá)技術(shù)可以測量地面的三維結(jié)構(gòu)，獲取高精度的地形數(shù)據(jù)和高程信息；熱紅外技術(shù)可以探測地面的熱量分布，用于監(jiān)測植被健康狀況、水資源和空氣質(zhì)量等。通過將無人機(jī)低空攝影測量的圖像數(shù)據(jù)與激光雷達(dá)和熱紅外等遙感技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以獲得更全面、更豐富的地理信息。這種多源數(shù)據(jù)融合可以提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和可靠性，為決策提供更加科學(xué)的支持。同時(shí)，多源數(shù)據(jù)融合還可以拓寬無人機(jī)低空攝影測量的應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)遙感技術(shù)在不同行業(yè)中的發(fā)展和應(yīng)用。

3.3智能化和自動(dòng)化

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)的發(fā)展趨勢之一是智能化和自動(dòng)化。未來的無人機(jī)將能夠?qū)崿F(xiàn)飛行路徑的自主規(guī)劃，根據(jù)任務(wù)需求和環(huán)境條件自動(dòng)地調(diào)整飛行高度、速度和方向。這種智能化的飛行路徑規(guī)劃將提高無人機(jī)低空攝影測量的效率和安全性，減少人為操作錯(cuò)誤的可能性。通過應(yīng)用先進(jìn)的圖像處理算法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，無人機(jī)將能夠自動(dòng)地識別和分類地物特征，提取有用的地理信息，這種自動(dòng)化的圖像處理和分析將大大減少人工干預(yù)的工作量，提高數(shù)據(jù)處理的速度和準(zhǔn)確性。智能化和自動(dòng)化的無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)將為地理信息采集提供更加高效和精確的手段，推動(dòng)測繪技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

4結(jié)語

無人機(jī)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(qiáng)的優(yōu)勢，在地理信息采集中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并在城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查和災(zāi)害監(jiān)測等方面取得了良好的效果。隨著無人機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)低空攝影測量在地理信息采集中的應(yīng)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。

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