无人机低空摄影测量技术在城镇地籍测量中的应用

袁维波 何志强

摘要：城市建设水平不断提升，城镇地籍测量技术也在不断地更新。在城市化建设过程中，城镇地籍测量极具现实意义，是国家土地资源管理与城市建设规划决策的重要数据支撑。因此，必须确保城镇地籍测量数据、测量结果的高度准确，这就对测量技术提出了较高要求。无人机低空摄影技术在城镇地籍测量中的应用得到了越来越广泛的应用。基于此，本文对无人机低空摄影测量技术的应用及注意事项进行了深入地分析、探讨，希望能够为相关人员提供有益参考。

关键词：无人机；低空摄影测量技术；城鎮地籍测量

近年来城镇化发展不断加快，在一定程度上提高了对城镇地基测量工作的要求。以往人工测量的方式极易受到多方因素的影响，精准度低且成本较高，难以与现代化发展的要求相符。无人机低空摄影测量技术凭借其灵活性强、精准程度高、安全性能佳等优势在城镇地籍测量中获得了有效的应用，发挥了重要效用。

1.无人机低空摄影测量技术相关概述

无人机低空遥感技术是无人机低空摄影测量技术的应用核心，主要是将高清数码摄像机安装在无人机上，借助无人机运行的灵活性、机动性，实现对任意角度、较远距离的拍摄，完成测绘信息收集。无人机低空摄影测量技术在实际运用过程中，需要面对雾雨天气、云层、树木、建筑等环境因素的干扰，这就需要确保无人机及其配置摄像机具备较为卓越的性能，同时要求操作人员具备较为娴熟的技术。随着现代科技不断发展，无人机低空摄影测量技术已经克服了大部分环境因素影响，结合对GPS系统与远程操控系统的整合融合，在城镇地籍测量中得到了较为广泛应用。

2.无人机低空摄影测量技术应用优势

（1）较高测绘速率

一般来说，在地籍测绘工作中出现突然状况需要在较短时间内完成测绘工作，在第一时间内有效控制事态，这就要求测绘工作具有较高速率。与传统人工测绘相比，无人机低空摄影测量技术无论是在速度、拍摄角度，还是在信息传递速度方面，都有着较大应用优势，可以使测绘人员在第一时间内掌握事态信息。例如，运用无人机低空摄影测量技术可以在较短时间内完成2000km2的范围拍摄测量，在此过程中对于突发状况可以较为快速反应并提供较好的技术支持。

（2）较大测绘范围

无人机具备高低空飞行能力，进而能够实现对地面的多角度、远距离、大范围拍摄，克服了人工测绘在角度、地形等方面的限制，尤其是其灵活性、适应性、低空作业的特性使得测绘数据更具层次性，为数据分析提供更为详实的基础数据。无人机低空摄影测量技术同时兼顾了大范围、高精度、实时性的地籍测绘要求，尤其是能够借助3D仿真模拟技术与立体图形分析技术，实现了对较高的测绘分辨率与数据准确传递。

（3）明显的测量周期优势

在确保日常维护与正常休息的前提下，无人机可以实现长时间使用，较之人工作业具备明显的周期性优势，由此带来较为高效的工作效率。除了无人机本身正常运行与正确的人工操作之外，还有一系列措施、系统作为支撑，确保测绘工作综合性得到有效提升，为无人机测绘技术应用的较强周期性提供保障。

（4）更为便捷的摄影操作

无人机空中导航系统相较于普通地面测量技术具有操作更为便捷、对操作人员要求不高，大多数工作人员都能够胜任。而且相较于以往的人工地籍测量方式，其成本更低，能够大幅降低调查与开发土地所需成本费用。同时无人机操作系统维护起来较为简单，操作系统不复杂，有效减少了测量人员的工作压力。

（5）测绘数据更加精准

使用无人机低空摄影能够大大提升土地测量数据参数的精准程度。即便此项技术原来便可精确测量所得参数到亚米级，不过在对土地精度实施测量过程中，能够有效满足1∶1000标度的测量精度。在大部分城镇地籍测量工作中都要求提升测量精准程度，而研究与应用无人值守机摄影测量技术就能够有效弥补了国内以往地籍调查准确度不高的问题，大幅提升了城镇调查的质量。

（6）有效提高了地籍测绘工作的安全系数

在运用无人机低空摄影技术进行城镇地籍测绘调查过程中能够有效保障了测量人员的安全，无须采取人工的方式进行测量。而且此项技术具有较强的灵活性，自然因素并不会干扰测量的准确程度。

3.无人机低空摄影测量技术应用于城镇地籍测量的可行性

当前在城镇地籍测量中无人机低空摄影测量技术获得了普遍使用，为了切实提升城镇调查的效率，则需要将无人机的优势有效发挥出来。第一，无人机低空摄影测量能够使用高分辨率与多角度图像来完成。具有垂直、倾斜照片水平的高精度数字成像设备，还能够利用低空飞行，从不同角度摄影得到多平面图像，不受高层建筑阻碍。这是遥感技术与卫星技术所无法达到的。第二，无人机灵活性较强，同时操作便捷、成本低、起飞时间短，所以其使用频率极高。相较于有人飞机来说，无人飞机能够根据事先制订的线路飞行，具有较强稳定性。通常而言，无人机最大可运送燃料重量为5kg，所以能够在空中不间断飞行1600km，停留时长超过16h。加上无人机能够马上将新的数据上传，所以能够切实防止飞机着陆后数据重复录入的情况出现。第三，数据处理成本较低。通常载人航天飞机价格在无人机的5倍左右，并且无人机操作人员能够较为简单的获取飞行许可证，工作效率较高。此外无人机主要采取的是高强度轻量碳纤维复合材料作为机身材料，维修较为便捷。图像处理装置兼容性较强，硬件成本较低，这均在城镇地籍测量中奠定了基础。

4.无人机低空摄影技术测量数据处理流程分析

借助无人机完成低空测量之后，需对测量所得的数据进行全面的收集、处理。在现代无人机技术不断发展推动下，相关的数据影像处理技术也在不断提升，当前已经具备了较为全面的与无人机配套使用的影像匹配技术、影像处理技术、自动控制技术。测量所得的数据资料提取水平也越来越高，对于地理环境的测量准确性也在不断提升。目前，我国较为流行的DPGrid和PixelGrid系统，其操作流程主要为：在利用无人机完成数据采集之后，从数据平台中导出相应的航拍数据，对数据进行有效的重新整理之后采用智能匹配的方式检查数据的异常，再将准确的数据进行相关的计算分析，得到影像具体位置。然后协助密集匹配技术获得三维DSM点云，对DSM数据进行分析、筛选、删除之后，得到规格格网的DEM信息，进而完成数据提取生成得到完整的地理图像。

5.无人机低空摄影技术在城镇地籍测量中的应用

无人机低空摄影技术在各个领域中普遍应用，如测量领域、军事领域、建筑、旅游等，无人机技术的应用大大减轻了相关测量工作的压力，也为各个行业的发展提供了推动力。在城镇地籍测量过程中，无人机低空摄影技术的应用主要分为以下五个部分。

（1）城镇地籍数据信息采集

数据采集中无人机低空摄影技术的应用减少人力成本，危险性低，较之普通的航空摄影与人工测绘有着较大优势。城镇地籍数据测量通常涉及对危险区域、特殊区域的测量，人力测量方式需要大量人力成本，效率较低，甚至具有较大危险性。而航天摄影技术在精准度上难以保障，设备也经常受到云层、建筑影响而导致测量效果不理想。采用无人机低空摄影技术能够有效提高城镇地籍数据测量工作质量与效率。无人机体积较小，而且操作较为灵活，能够飞行到一些人工测量困难的特殊区域采集数据，不会受到高空云层、建筑物的影响，加上无人机飞行速度较快，摄像角度能够结合地形情况进行自动调整，提高测量数据准确性的同时提高数据采集速度。

（2）测量和布设像控点

进行航拍过程中，一个重要的步骤就是对摄像控点进行科学布设，首先要将其设置在地形平坦、视野开阔的、交通便利的地区，而且附近没有强电磁辐射源，同时要确保实际设置的点位不低于五度重叠。在布设试验区像控点时应当运用区域网法，顺着航线设计方向，控制像控点的间距为200m。实际设置的点位应当要在单层平顶房顶中间部位或是开阔平坦的地面上。此外需要在楼顶或地面使用黄色或蓝色油漆绘制十字交叉图案，同时在交叉部位绘制圆形来代表像控点的点位。采取CORE网络RTK技术测量点位的空间位置，同时需要数次测量各个像素点，把结果在3cm以内的数值取平均值。

（3）相关图像初步处理

传统摄影测量技术在完成数据采集之后需要人工进行测量数据处理，会对测量精度造成较大影响。传统测量方式的数据采集极易受到环境、自然条件等的影响，后期数据处理也会出现数据失真问题，影响测量数据准确性。无人机低空摄影测量技术的应用很好地解决这一问题。无人机内部自载数据处理系统，能够实现对失真数据初步处理，尤其是近年来智能技术的不断应用能够实现对照相关资料对测量数据进行修改，对修改事项进行标注。无人机低空摄像测量技术能够实现对拍摄图片初步加工处理，提高图片质量，减轻后期操作强度，进而提高城镇地籍测量工作效率。

（4）信息初步修正

摄像测量技术测量的数据关联性较低，普通航空摄影系统失误现象较为常见，难以有效提升城镇地籍测量工作效率。无人机低空摄影技术能够有效解决这一问题，尤其是无人机技术已经初步实现了智能化，实现对摄像内容的详细修改，加上与GIS/GPS系统的有效结合，借助网络技术实现对测量区域地形地貌的图像对比，找到差异之处，进而实现对图像信息的初步修正，提高图像準确性与测量工作效率。

（5）数据加密处理

无人机上装配的是高清晰摄像装置并不是专用测量相机，极易受到光反射、折射现象影响，导致图像内容发生光纤畸变，造成摄像图片与实际情况不符。因此应通过技术更新实现对光线对摄影成像影响的严格控制。自动空三加密技术的应用能够较好解决这一问题。采用空中三角测量技术，对区域内定位与姿态测量进行准确确定，以获取相应的空间点坐标。空三加密技术在无人机测量中的应用能够有效提升城镇地籍测量准确性。现阶段，Pix4D+EPS+CASS系统普遍应用于我国城镇地籍测量工作中，进而产生三种数据，借助数据加密技术实现数据汇总与地形、地貌图有效整合。

6.无人机低空摄像技术测量应用注意事项

在实际应用过程中，无人机低空摄像技术也存在许多缺陷，应对以下几个方面予以高度重视：一是做好测量范围规划，做好飞行测量准备，如风速测量、航高确定，确保航线空间安全。二是要特别注意像控布设，结合当地实际情况合理布设，400m正方形网格布设多以像控点布控方式为主，也可在此方式的基础上在测量区域外合理地添加像控点。三是由于无人机低空摄像技术使用的并非专业测量摄像装置，因此在避免出现光学畸变方面应在空三加密前对图像进行变差调整；四是对DLG精度进行提升。在实际测量环节需要做好外业点的收集工作，同时让此外业点具备一定特点。将此外业点引入测图工作站内部，结合立体模型对地物与点位间的联系进行观测，进而让测绘工作者找出准确位置，随后开展测量工作，需要对光标切准误差进行严格把控，控制误差不超过8cm；五是强化部门组织与管理意识。由于在城镇地籍测量中无人机低空摄影技术有突出优势，所以有关部门与工作人员需要予以充分关注，不但要有效组织开展城镇地籍测绘工作，根据实际测绘环节遇到的问题进行针对性的处理，而且还需要完善优化有关管理制度，和测绘部门积极配合与协调，从而推动测绘技术更好更快的发展。需要科学培训与考核相关测绘工作者，不断提高操作无人机的能力，确保实际测量所得数据的规范与有效。

7.结论

近年来，我国航天航空技术得到了较大发展，无人机技术的应用也越来越广泛，无人机低空摄影摄像技术在城镇地籍测量领域得到较为深入地应用，对于提高测量操作便捷性与准确率都有着较好的应用效果，大大突破了普通摄影技术清晰度不足的缺陷，在提高测量工作质量与效率的同时提高了对地貌测量的准确性，在城镇地籍测量中应用价值很大。

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