無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用實(shí)踐研究

萬德恩

【摘? 要】工程測量是各大城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中必不可少的一項(xiàng)工作。在工程測量工作的開展過程中，地形測量又是最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。無人機(jī)是一種非常先進(jìn)、非常實(shí)用的測量工具，將其應(yīng)用到地形測量當(dāng)中具有十分重要的意義。基于此，論文對無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供參考。

【Abstract】Engineering measurement is an essential work in the infrastructure construction engineering in major cities. In the development process of engineering measurement work， topographic measurement is the most critical link. UAV is a very advanced and practical measurement tool. It is of great significance to apply it to topographic measurement. Based on this， this paper analyzes the application practice of UAV in urban planning measurement in detail， for reference.

【關(guān)鍵詞】無人機(jī);城市規(guī)劃測量;應(yīng)用

【Keywords】UAV; urban planning measurement; application

【中圖分類號】P231;TU984.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）09-0188-03

1 引言

在社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的形勢下，城市規(guī)劃測量中應(yīng)用的測量技術(shù)的智能化程度也越來越高。在傳統(tǒng)的城市規(guī)劃測量當(dāng)中，主要是先借助飛機(jī)完成高空航拍，然后在衛(wèi)星定位技術(shù)的輔助下，利用航拍所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)模型的繪制以及地形平面圖的制作。但是，這種技術(shù)的應(yīng)用受到空域管理、云層等因素的影響較大，其整體成本較高，測量人員的生命安全也容易受到威脅。無人機(jī)技術(shù)是近年來興起的一項(xiàng)技術(shù)，具有操作簡便、成本低廉等特點(diǎn)，在我國城市規(guī)劃測量當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。

2 無人機(jī)的發(fā)展歷程

無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用可以追溯到1980年。當(dāng)時(shí)，國外的城市規(guī)劃測量就已經(jīng)開始對無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。但是，由于GPS技術(shù)水平相對不足，所以在無人機(jī)的操控方面，主要是借助遙感技術(shù)來完成。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)較之以前也有了很大的不同，其在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用也越來越廣泛。

在過去的一段時(shí)間內(nèi)，我國的技術(shù)發(fā)展水平整體偏低，同時(shí)，受到國外在無人機(jī)核心技術(shù)方面的壟斷的影響，我國的無人機(jī)技術(shù)發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài)。但是，隨著科技興國戰(zhàn)略的實(shí)施，多次無人機(jī)航測推廣會議的召開，最大限度地彌補(bǔ)了我國無人機(jī)技術(shù)起步較晚的不足。截至目前，我國已經(jīng)擁有100套以上的無人機(jī)航拍系統(tǒng)。目前，我國的無人機(jī)技術(shù)發(fā)展水平已經(jīng)居于世界前列，即便是在天氣惡劣、地形地貌特征復(fù)雜的情況下，都可以借助無人機(jī)技術(shù)來進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)獲取。

3 無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中應(yīng)用的特點(diǎn)

作為一種新興的科學(xué)技術(shù)，無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用有著廣泛和明朗是前景，且無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用，表現(xiàn)出了高效性、直觀性、機(jī)動性、靈活性、分辨率高以及對場地要求較低等特點(diǎn)。

3.1 高效性

在以往的城市規(guī)劃測量工作當(dāng)中，人力測量是最主要的測量方式。但是，受到地形等因素的影響，不僅測量時(shí)間較長，測量效率也非常低。而將無人機(jī)應(yīng)用到城市規(guī)劃測量工作當(dāng)中，就可以在不受地形條件限制的情況下開展測量工作，不僅測量方式更加靈活、自由，測量時(shí)間也明顯縮短，測量效率有了大幅度的提升。

3.2 直觀性

將無人機(jī)應(yīng)用到城市規(guī)劃測量中，不僅可以從整體上保證城市規(guī)劃測量工作的質(zhì)量，還可以在近景拍攝過程中提升測量效果的直觀性。即便是測量區(qū)域的地形地貌相對復(fù)雜，拍攝出來的圖像也具有較高的清晰度。與此同時(shí)，無人機(jī)還可以根據(jù)要求展開更為細(xì)致的測量，并將測量結(jié)果傳輸至地面的工作人員。

3.3 機(jī)動性與靈活性

無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的機(jī)動性與靈活性。首先，在利用無人機(jī)進(jìn)行低空拍攝的過程中，整個(gè)拍攝過程不容易受到外界氣候條件的影響，且可以靈活地進(jìn)行升空或者下降。其次，無人機(jī)的操作方式比較簡單，且可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲取測量數(shù)據(jù)。工作人員也可以在最短的時(shí)間完成工作任務(wù)，對所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、處理、分析以及傳輸。

3.4 分辨率高

如果使用傳統(tǒng)的衛(wèi)星拍攝方式，一旦遇到高層建筑物，拍攝過程將會受到阻礙。所以傳統(tǒng)的衛(wèi)星拍攝方式經(jīng)常出現(xiàn)遙感盲區(qū)，且所獲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也得不到保證。也就是說，如果選擇這種測量方式，不僅會產(chǎn)生大量的人力消耗和物力消耗，還無法對測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度進(jìn)行保證，一些測量區(qū)域的地形地貌無法被精準(zhǔn)地呈現(xiàn)出來。而通過無人機(jī)的應(yīng)用則可以展開多角度航拍，將測量區(qū)域的地形地貌特點(diǎn)全方位地呈現(xiàn)出來，不會受到高層建筑物等遮擋物的影響。

3.5 對場地要求低

近年來，在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的形勢下，絕大多數(shù)的無人機(jī)除了滑翔起飛方式之外，還增加了手動拋擲起飛方式和彈射起飛方式。無人機(jī)的降落便捷性較之以前也有了很大的提升，因此，無人機(jī)在應(yīng)用過程中對場地要求不高。

4 無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中應(yīng)用的原理

無人機(jī)，其實(shí)就是不需要人員駕駛的一種飛機(jī)，主要由以下3部分構(gòu)成：第一，飛機(jī)平臺系統(tǒng);第二，地面控制系統(tǒng);第三，有效載荷系統(tǒng)。無人機(jī)可以應(yīng)用到各種地圖測繪與地質(zhì)勘測工作當(dāng)中。以飛行高度為標(biāo)準(zhǔn)，無人機(jī)主要有3種飛行模式，即高空飛行模式、中空飛行模式以及低空飛行模式。在實(shí)際的城市規(guī)劃測量工作當(dāng)中，可以根據(jù)具體的工作需求進(jìn)行飛行高度的選擇。

4.1 擬定測量區(qū)域

在城市規(guī)劃測量當(dāng)中，如果要應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，需要先擬定需要測量的區(qū)域，并對測量區(qū)域的住戶情況、氣候條件、公路運(yùn)行情況、水庫運(yùn)行情況以及海拔情況等進(jìn)行全面、細(xì)致的調(diào)研，并以此為基礎(chǔ)制定出合理的規(guī)劃測量方案。

4.2 確定相關(guān)工具參數(shù)

無人機(jī)在應(yīng)用過程中先由無人機(jī)航拍獲取一組數(shù)據(jù)，然后結(jié)合航拍面積選擇相應(yīng)的工具參數(shù)。如果航拍面積為60km2，要使用像素為2000萬的SDV-4561相機(jī)，將鏡頭調(diào)整為廣角鏡頭，將分辨率調(diào)整為1920×1080。同時(shí)，使用RTK測量儀作為輔助。

4.3 開展無人機(jī)航拍

要想利用無人機(jī)進(jìn)行航拍，需要在無人機(jī)上安裝專用攝影機(jī)，然后借助專用攝影機(jī)的高分辨率來進(jìn)行高清晰度圖片的獲取。在實(shí)際航拍過程中，需要利用GPS導(dǎo)航技術(shù)和遙控技術(shù)對無人機(jī)進(jìn)行指揮和控制，使其沿著特定的線路，按照特定的速度進(jìn)行飛行，并完成實(shí)地拍攝。之后，再對這些影像資料進(jìn)行整理，做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄和分析，保證無人機(jī)航拍的實(shí)效性。如圖1為無人機(jī)拍攝的德興新旅明樾府總平圖。

4.4 布置像控點(diǎn)

一般情況下，在無人機(jī)完成航拍任務(wù)之后，就需要進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)。所謂像控點(diǎn)，其實(shí)就是無人機(jī)航拍攝影測量控制加密與測量工作的基礎(chǔ)。像控點(diǎn)的布設(shè)數(shù)量與布設(shè)精準(zhǔn)度，對于無人機(jī)航測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與有效性有著直接的影響。在布設(shè)像控點(diǎn)的過程中，需要注意以下幾方面：

首先，對測量區(qū)域進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行像控點(diǎn)的統(tǒng)一部署，以高平點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)。

其次，相鄰像對和相鄰航線之間的像控點(diǎn)應(yīng)盡量公用。如果像控點(diǎn)位于邊緣區(qū)域，可以在輪廓線外面進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)。

最后，如果測量區(qū)域的建筑物相對密集，那么要適當(dāng)增加像控點(diǎn)的布設(shè)數(shù)量。例如，如果利用無人機(jī)拍攝測制1∶10000地形圖，需要測量區(qū)域的航拍面積是10km2，這就需要擬定10個(gè)像控點(diǎn)。如果測量區(qū)域的地勢相對平坦，那么需要將像控點(diǎn)的高度與平面差都控制在20cm以內(nèi)。另外，這些像控點(diǎn)還需要使用標(biāo)靶板進(jìn)行標(biāo)記。

4.5 數(shù)據(jù)的分析和處理

針對數(shù)據(jù)的分析和處理，需要使用到影像處理軟件。在數(shù)據(jù)分析與處理的過程中，還需要結(jié)合這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)模型的生成和信息坐標(biāo)圖片的確定。只有這樣，才能夠充分發(fā)揮出這些影像信息資料的應(yīng)用價(jià)值，保證城市規(guī)劃測量工作的順利開展。

5 無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的具體應(yīng)用

近年來，在我國城鄉(xiāng)一體化建設(shè)進(jìn)程逐漸加快的形勢下，各大城市當(dāng)中的城市規(guī)劃測量工作也越來越多。與此同時(shí)，無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用也越來越廣泛，發(fā)揮的作用也越來越重要。

5.1 無人機(jī)在大比例尺測圖中的應(yīng)用

在城市建設(shè)與改造工程當(dāng)中，大比例尺的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)圖是必不可少的。但是，如果使用傳統(tǒng)的測量技術(shù)，很難提供能夠滿足城市建設(shè)與改造工程需求的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)圖。例如，如果某一城市決定改造一個(gè)面積為20km2的區(qū)域，單純使用傳統(tǒng)的數(shù)字化測量技術(shù)，是無法在短時(shí)間內(nèi)完成大比例尺地形圖的繪制的。而無人機(jī)的應(yīng)用，則可以借助其航拍功能進(jìn)行150余個(gè)像控點(diǎn)的布設(shè)與測量，并構(gòu)建出具有針對性的數(shù)字立體模型，進(jìn)而高效、高質(zhì)地完成大比例尺圖的繪制。

5.2 無人機(jī)在工程建設(shè)中的應(yīng)用

在土地出讓工作當(dāng)中，只有先對土地進(jìn)行全面而細(xì)致的勘查與測量，才能夠完成相應(yīng)手續(xù)的辦理。但是，給予土地勘查與測量的時(shí)間又非常有限，再加上土地勘查與測量的工作任務(wù)十分繁重，要想高質(zhì)量地完成土地勘查與測量工作具有較大的難度。而無人機(jī)的應(yīng)用，則可以周期性地拍攝相關(guān)影像資料，從而既可以縮短各部門的核查時(shí)間，還可以實(shí)現(xiàn)人力成本與物質(zhì)資源的有效節(jié)約。另外，無人機(jī)具有高效性特點(diǎn)，可以幫助工作人員更好地了解城市周邊的生態(tài)環(huán)境條件，了解相關(guān)區(qū)域土壤、植被等狀態(tài)。這樣一來，工作人員也就可以對這一區(qū)域做出客觀、真實(shí)、有效的評價(jià)工作，進(jìn)而推進(jìn)工程建設(shè)的進(jìn)度。如圖2為無人機(jī)在新旅明樾府驗(yàn)線中的應(yīng)用。

5.3 無人機(jī)在城市監(jiān)管中的應(yīng)用

做好城市監(jiān)管工作，在保證城市規(guī)劃建設(shè)達(dá)到規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)方面，發(fā)揮著十分重要的作用。而要想做好城市監(jiān)管工作，就必須加大違章建筑的取締力度。但是，受到各種因素的影響，各大城市當(dāng)中針對違章建筑的監(jiān)管工作通常存在各種各樣的問題，違章建筑施工依然普遍存在。而利用無人機(jī)在空中進(jìn)行巡回拍攝，就可以有效發(fā)現(xiàn)各種違章建設(shè)行為，進(jìn)而美化城市環(huán)境，促進(jìn)城市穩(wěn)定健康發(fā)展。

5.4 無人機(jī)在城市其他方面中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，無人機(jī)測量技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，并發(fā)揮著舉足輕重的作用。

首先，在城市環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中，無人機(jī)的應(yīng)用不僅可以對海洋、水質(zhì)、固體污染物進(jìn)行有效的監(jiān)測，還可以通過對相關(guān)航拍圖像數(shù)據(jù)的獲取，鎖定這些環(huán)境影響因素的具體位置，為環(huán)境保護(hù)質(zhì)量的提升提供保證。

其次，在城市國土測繪方面，無人機(jī)的應(yīng)用可以幫助工作人員準(zhǔn)確地了解當(dāng)?shù)氐耐恋厥褂们闆r，進(jìn)而為國土資源的優(yōu)化打好基礎(chǔ)。

最后，在災(zāi)情救援方面，無人機(jī)的應(yīng)用也可以憑借其機(jī)動性與靈活性較強(qiáng)的特點(diǎn)，鎖定待救人員的準(zhǔn)確位置，進(jìn)而提高人員救援效率。

6 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)在城市規(guī)劃測量工作當(dāng)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。但是，受到各種因素的影響，無人機(jī)在我國的發(fā)展水平還十分有限。為進(jìn)一步挖掘無人機(jī)在城市規(guī)劃測量中的應(yīng)用潛力，借助無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，提高城市規(guī)劃測量的工作質(zhì)量，還需要不斷地加強(qiáng)對無人機(jī)技術(shù)的研究，加強(qiáng)對城市規(guī)劃測量工作的研究，有效地找出無人機(jī)技術(shù)與城市規(guī)劃測量工作的融合點(diǎn)。只有這樣，才能夠促進(jìn)無人機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，并為城市的建設(shè)與發(fā)展提供有力保障。

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