葉志剛

（內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

0 引言

經(jīng)過長期的實際應(yīng)用經(jīng)驗和相應(yīng)的技術(shù)完善，無人機低空攝影技術(shù)已經(jīng)在我國城市測繪行業(yè)奠定了好的基礎(chǔ)。這項技術(shù)在城市規(guī)劃以及三維數(shù)字建模方面有著較好優(yōu)勢，結(jié)合智能化時代建設(shè)發(fā)展，無人機低空攝影技術(shù)在地理信息測繪分析中有很高的應(yīng)用價值。

1 無人機概念

利用電腦遙控系統(tǒng)對無人機進行遙控，可實現(xiàn)人不能逾越的障礙物，再進行全景拍攝的效果，且操作原理十分簡單，拍攝的圖像更清晰、準(zhǔn)確，因此在城市測繪工程中常被用作低空攝影測量工具。利用無人駕駛飛機測量城市地形，不僅方便快捷，而且能全方位、立體化地測量城市地形，給城市測繪工作帶來極大的方便，具有傳統(tǒng)測繪無法比擬的優(yōu)勢。

2 無人機的種類簡述

無人機主要包含兩種不同類型:其中一種是跟軍用戰(zhàn)斗機的外形差不多，可以在其中安裝高速攝像機，然后快速抓拍指定區(qū)域場景，飛行速度很快，一般人察覺不到，大多也應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，森林防火工作有時也會使用這種無人機，但是不太適用于城市測繪工作，因為城市例樓房較多而且高低錯落，布局規(guī)律也比較多樣，這種類型的無人機速度太快，無法良好運行。用于城市測繪的無人機是第二種叫做擺臂式的帶有幾個螺旋槳的無人機，這種無人機成本不高。它的特點時飛行速度比較慢，穩(wěn)定性強，可用于低空攝影測量，結(jié)合高清拍攝儀器和一定的防抖措施，能夠拍到高清的城市面貌圖。

3 無人機低空攝影測量的特點及優(yōu)勢

結(jié)合導(dǎo)航技術(shù)以及攝影技術(shù)，無人機低空攝影技術(shù)有以下特點。首先，測量方式簡單，可以實現(xiàn)自動化測量，且設(shè)備輕便。其次，測量精度高，可以對數(shù)據(jù)進行精確控制，整個操作系統(tǒng)靈活，方便，適用范圍廣。最后，無人機低空攝影技術(shù)可以實現(xiàn)方便用戶操作的應(yīng)急保護措施。

無人機低空攝影技術(shù)具有很強的適應(yīng)性，在特殊的運行環(huán)境中，能克服氣候影響，該技術(shù)靈活，易于操作，可應(yīng)用于多個場景和多個建筑的角度。即使無人機設(shè)備發(fā)生故障，它也不會對周圍人員造成危害。并且能夠及時保存部分特殊數(shù)據(jù)并向操作員提供幫助?？梢钥闯觯瑹o人機的測量具有很高的安全性和實用性。

該技術(shù)在城市測繪的運用中，主要由以下優(yōu)勢。

首先，無人機低空攝影技術(shù)的高精度可以通過降低成本，改善人力和物力方面的浪費，優(yōu)化設(shè)備的運行質(zhì)量，同時降低測繪成本。

其次，測繪技術(shù)在數(shù)字信息技術(shù)的影響下，具有更準(zhǔn)確的分辨率。過去，城市測繪技術(shù)使用GNSS 和遙感技術(shù)進行數(shù)據(jù)收集和制圖，并且測試結(jié)果易受外部環(huán)境的影響，從而降低了測繪的質(zhì)量，而低分辨率也很難保證測繪的質(zhì)量。但是，無人機低空攝影測量技術(shù)可以減少物理因素對測試結(jié)果的影響，并且可以對各種結(jié)構(gòu)進行多角度測量，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，并將其高分辨率呈現(xiàn)。

4 無人機在城市測繪中的應(yīng)用

4.1 智能化城市建設(shè)

21世紀(jì)的智慧城市建設(shè)隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，主要具有以下特點。

第一，可以實時跟蹤城市數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)多方位的準(zhǔn)確檢測，建立準(zhǔn)確的3D城市模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，減少手動操作難度并最終改善測繪效率。

第二，在進行無人機低空攝影時，必須由相關(guān)人員將測繪數(shù)據(jù)需求相結(jié)合，以增強合理區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)測量控制，并選擇具有代表性的數(shù)據(jù)點，例如城市地標(biāo)點與邊境區(qū)域點。測量點的選取是提高整個測量過程中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性并提高操作效率的關(guān)鍵。

此外，為了優(yōu)化智能城市的可視化建設(shè)，攝影人員使用無人機進行低空攝影測量時，需要注意測繪數(shù)據(jù)的綜合利用和重復(fù)使用。例如，可以通過在無人機機身上安裝全角鏡頭并結(jié)合鏡頭安裝和旋轉(zhuǎn)設(shè)置，使勘測員可以模擬全景鏡頭，為數(shù)據(jù)分析和后期建模提供更準(zhǔn)確和可視的數(shù)據(jù)。在后處理過程中將色調(diào)匹配和采集到精確的數(shù)據(jù)參數(shù)相結(jié)合，可優(yōu)化遙感信息的采集，實現(xiàn)了精確的數(shù)據(jù)輸出和輸入。能夠有效支持?jǐn)?shù)據(jù)匹配和智能化建設(shè)，改善了數(shù)據(jù)連接點并結(jié)合區(qū)域網(wǎng)的計算和分析，優(yōu)化整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制質(zhì)量并實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)填充來簡化整個數(shù)據(jù)。

4.2 區(qū)域測繪

關(guān)于基于3D 建模基礎(chǔ)架構(gòu)的無人機技術(shù)的操作，該技術(shù)可應(yīng)用于特殊高度的測繪，對于突破當(dāng)?shù)亟ㄖ锏臉?biāo)高具有重要意義。例如，無人機低空攝影技術(shù)可以消除地理缺陷，并在某些高海拔地區(qū)獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)分析和技術(shù)創(chuàng)新中，測繪技術(shù)已經(jīng)可以測量海拔5500 米以上的建筑物并保持城鄉(xiāng)顯示很清楚，以后可以用作測繪數(shù)據(jù)中介的基礎(chǔ)。

同時，借助無人機技術(shù)和安裝在機身上的攝像機，可以隨時采集地理信息，以實現(xiàn)測量1:2000 平方公里約6800 平方公里的大比例尺地地形圖，為中國的城市化規(guī)劃和土地改革奠定了基礎(chǔ)。借助無人機技術(shù)，全面提高了測繪的效率和質(zhì)量，并且為多區(qū)域的建筑提供了更清晰的數(shù)據(jù)規(guī)劃圖，以減少外業(yè)數(shù)據(jù)測量造成的人力資源浪費。

5 無人機低空攝影的發(fā)展前景

5.1 有序化測繪調(diào)控技術(shù)

使用無人機進行地形測量時，可控制影像數(shù)據(jù)以提高控制水平。當(dāng)前，無人機不僅有效地結(jié)合了攝影和遙控飛行技術(shù)，而且還使用特定的導(dǎo)航系統(tǒng)來劃分飛行區(qū)域。如果條件允許，還可以對拍攝時間進行定時。使用導(dǎo)航功能，可以更精確地設(shè)置拍攝位置。對于需要更高精確度的測量，必須首先執(zhí)行控制點的定位。最好將控制點設(shè)置在拐角處，并在該點周圍添加一個更加明確的參考對象，以方便后續(xù)的測量和定位。

5.2 空中三角測繪技術(shù)

作為一項較為發(fā)達的技術(shù)，空中三角測量技術(shù)也是低空攝影技術(shù)轉(zhuǎn)換的一個重要渠道。首先，航空攝影三角技術(shù)結(jié)合數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)的分析，能夠?qū)y量控制進行二次化加密。其次，借助攝影分析的方式，并結(jié)合測繪內(nèi)業(yè)和數(shù)字化產(chǎn)品的分析，可優(yōu)化整個數(shù)字測繪。最后，結(jié)合攝影測量法，可以向外方位處理所有數(shù)據(jù)以進行分析，并且無人機測繪幾何翻轉(zhuǎn)處理可以優(yōu)化整個內(nèi)業(yè)結(jié)構(gòu)，并提高無人機攝影和制圖技術(shù)的實用性。

5.3 在智能建筑變形監(jiān)測的應(yīng)用

信息社會背景下，智慧城市快速發(fā)展。把攝影測量和遙感技術(shù)結(jié)合起來，可以有效地對城市建筑的變形進行監(jiān)測。在信息化建設(shè)過程中，能有效地對高層建筑的傳感設(shè)備數(shù)據(jù)進行檢測和監(jiān)測建筑變形。并利用地面坐標(biāo)系將其轉(zhuǎn)化為施工圖。根據(jù)具體的地標(biāo)數(shù)據(jù)建立坐標(biāo)系統(tǒng)和采集工作。若資料的內(nèi)部變形周期穩(wěn)定，則施工或工程變形均可正常進行。智能建筑系統(tǒng)在出現(xiàn)新的變數(shù)時，會向應(yīng)急中心傳送數(shù)據(jù)，應(yīng)急中心會發(fā)出警報，提醒城市智能系統(tǒng)自動打開安全通道，實現(xiàn)疏散和應(yīng)急響應(yīng)。

5.4 在城市變化信息提取中的作用

計算機信息技術(shù)的攝影測量與遙感技術(shù)，在測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，與其它類型的傳感器直接相關(guān)，如高分辨率遙感衛(wèi)星攝影測量物體密集點云、密集點云的動作攝影掃描儀、城市建筑測繪 POS 系統(tǒng)、山形等，最終實現(xiàn)統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)。利用照相測量和遙感技術(shù)，直接確定地面點云提取的特征對象結(jié)構(gòu)，基于三維點云的特征點，再進行顏色繪圖，提取特征點，構(gòu)成金字塔形圖像。

5.5 在智能建筑與智慧城市中的應(yīng)用

對于一般的對象來說，對象模型可以由數(shù)學(xué)模型組成，當(dāng)規(guī)則不同，表面粗糙時，對象模型無法通過簡單的構(gòu)造實體模型計算出來。照相測量遙感技術(shù)、智能建筑、智能化及應(yīng)用，主要是利用透視法來確定觀察對象周圍各點的坐標(biāo)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)的調(diào)整來建立模型，測量傳遞點的基準(zhǔn)面，最后對模型進行精度處理，確定適當(dāng)?shù)墓ぞ咚?，建立?fù)雜的三維實體模型。

6 結(jié)束語

綜上所述，無人機低空攝影測量技術(shù)在城市測繪中發(fā)揮了重要作用。其拍攝的照片清晰度高，立體感強，操作全面，操作簡便，成本低廉，對傳統(tǒng)的城市測繪方法進行了優(yōu)化。中國在軍事和民用領(lǐng)域?qū)o人機進行了深入的研究和應(yīng)用，大大提高了無人機的使用價值，為中國的安全工作和城市發(fā)展做出了巨大貢獻。由于發(fā)展?jié)摿薮?，無人機的應(yīng)用范圍將在未來繼續(xù)加深。