无人机倾斜摄影在城市规划中的应用

朱婉莹

陕西地建土地勘测规划设计院有限责任公司  陕西省西安市 710075

摘要：无人机倾斜摄影测量技术是近年来新兴的一种地理信息获取手段，具有机动灵活、成本低、高效快速等优点，可以有效、逼真地将城市实景三维影像进行展示。目前我国城市基础建设较为迅猛，本文主要对无人机倾斜摄影在城市规划中的应用进行了分析，通过像控点布设、倾斜摄影，制作实景三维模型、数字线划图，为城市数据更新提供了全新的数据模型。后期可用于制作城市建设地形图、城市建筑物数据库以及违法建筑物的识别、新农村建设等领域。

关键词：无人机倾斜摄影；城市规划；应用

引言

在城市建设高速发展的同时，倾斜摄影测量技术已逐渐运用到城市内部测量中，由于该技术带有诸多优势，如性价比高、精准度高与使用方便等，相关企业应加强该技术的研究工作，设置科学的技术审核流程，建立对应的三维数字模型，保障城市测量项目的准确度

1无人机倾斜摄影测量技术概述

无人机倾斜摄影测量技术的核心是通过对传感器的装载进行合理的分配，其中4个需要设置规定的倾斜角度，另一个设置成垂直的角度，这样就可以从多个角度开展摄影工作，还能够对摄影设备所搭载的无人机的多种参数进行实时监测，当无人机相关数据出现问题时，可以有效对相关数据进行调整。无人机倾斜摄影测量技术一般由3个部分组成，即POS系统、无人机和倾斜摄影设备。其中，POS系统是倾斜摄影设备所搭载的导航定位定向系统，能够实现对相关三维建模数据的实时跟踪和收集，并对三维建模过程中摄影中心的核心坐标以及无人机的飞行数据进行整理，在无人机倾斜摄影技术应用于三维建模过程中发挥着至关重要的作用。无人机的作用是搭载摄影设备，协助相关设备进行拍摄，按照事先预定好的航线进行飞行，从而实现实时拍摄。

无人机倾斜摄影技术与传统的人工进行数据测量相比，具有以下几个特点。（1）更加真实地反映建筑三维建模的实际情况。无人机倾斜摄影技术主要的特点就是通过多角度的拍摄，更加真实地反映相关建筑的实际情况，能够保证数据收集的准确性，有利于相关工作人员更加高效地判断建筑位置以及相关参数。与传统的人工数据测量技术相比，无人机倾斜摄影技术的仿真度较高，能够有效解决传统数据测量技术存在的弊端。此外，无人机倾斜摄影技术还在不断地优化与更新中，未来无人机倾斜摄影技术在数据测量乃至三维建模工作开展过程中的应用效果将会更加理想。（2）无人机倾斜摄影技术能够输出多样化数据。与传统的数据测量技术相比，无人机倾斜摄影技术的摄影角度更多，所收集到的数据和信息更加丰富，能够实现对建筑工程全方位、多角度的信息和数据采集，有效解决了传统数据测量工作中信息和数据不够全面的问题，通过多种数据和信息融合进行三维建模，进一步提高三维建模的效率和准确性，从而保证后续建筑施工高效开展。

2无人机倾斜摄影在城市规划中的应用

无人机倾斜摄影测量系统主要由导航与控制系统、无人飞行平台、摄影测量平台、地面控制系统、数据传输系统等。并利用倾斜摄影的数据制作实景三维模型､数字线划图,进行数学精度的验证,并分析倾斜摄影测量技术在城市规划中的应用。

无人机倾斜摄影在城市规划具体的流程包括：

1）测区资料的收集和准备。收集测区居民区、工业区、农田的相关资料，了解测区的实际情况以及限制飞行区域的分布，确定无人机航测区域，了解测区近期的气候条件，为进行无人机倾斜摄影做好准备。

2）倾斜摄影测量数据采集。在测区布设若干像控点，利用测量仪器测量像控点的精准坐标。无人机地面控制站设置航线、重叠率、飞行高度，分多架次进行无人机低空倾斜摄影测量。

3）内业数据处理。利用外业获取到的像控点坐标文件、航测影像、影像的位置姿态信息，通过专业的地理信息制作平台，制作实景三维模型及数字线划图产品，并对生产的地理信息产品进行精度验证。

3无人机倾斜摄影实施过程

某项目的航测区域按照1∶500的成图比例,空间基准为2000国家大地坐标系,以2cm的地面分辨率进行倾斜摄影,并利用倾斜摄影的数据制作实景三维模型､数字线划图,进行数学精度的验证,并分析倾斜摄影测量技术在城市规划中的应用。

3.1倾斜摄影测量

倾斜摄影是利用哈瓦特种无人机,搭载5镜头倾斜摄影模块,分多架次对鹅埠镇进行倾斜摄影｡5镜头分别为正视､左视､右视､前视､后视,在进行航测的过程中,其搭载的IMU系统会实时记录像片的位置及姿态信息｡通过地面控制系统,设置倾斜摄影的航向重叠率为80%,旁向重叠率设置为70%｡相对航高设置为80m｡平均地面分辨率为2cm,成图比例尺为1∶500,根据地面分辨率与成图比例尺满足公式GDS≤0.1M(cm),M为成图比例尺分母｡

此次航空倾斜摄影项目,首先要进行像控点的布设及坐标测量,再进行无人机倾斜摄影｡根据《低空数字航空摄影测量外业规范》,利用GPS—RTK对各个像控点进行测量｡

3.2实景三维模型的制作

通过无人机低空倾斜摄影，获取到了高分辨率的航摄影像及对应的POS数据,对起飞和降落阶段不合格的数据进行剔除,在此基础上利用Smart3D软件建模,过程如下:1)建立项目,导入原始影像及POS数据；2)添加像控点数据文件;3)像控点刺点；4)全自动空中三角测量；5)模型生成。最终，生成测区实景三维模型。

3.3数字线画图制作

Smart3D软件生成的实景三维模型，可通过EPS软件导入，可直接在实景三维模型上进行三维测图，绘制建筑物、道路、河流及注记。将测区的所有地物以点、线、面的形式显示出来。

3.4精度验证

为了检验实景三维模型和数字线画图的数学精度，在测区内均匀选取了50个有明显地物特征的平面检查点､30个有明显地图特征的高程检查点｡用GPS—RTK精准测量其精准的位置数据，再通过与地形图上的量测坐标进行相关计算，得到平面及高程误差的残差值，再根据平面及高程中误差计算公式，计算出平面点位中误差及高程中误差。

4在城市规划中的应用措施

4.1违法建筑物监控

城区及农村地区的私搭乱建现象较为严重，并且存在着大量的废弃建筑物进行圈地现象，特别是出现未批先建、违法加盖、扩建等现象。针对这一问题，住建部门往往以人工核查的方式进行监管，这样不仅耗费了大量的人力物力，而且效率较低，并且很多建筑物较为封闭，工作人员也难以在第一时间进行调查取证。使用无人机倾斜摄影测量技术，可以制作出航测区域高分辨率实景三维模型，可以快速获取到违法建筑的位置、形状、面积等信息。后期可录入到地理信息数据库，为监管部门提供强有力的执法依据。

6.2新农村建设

目前在农村地区，还存在着诸多的生态环境问题，如生活垃圾随意丢弃，垃圾堆未采取任何环保措施，遇到刮风下雨等恶劣天气，极易造成更大的环境问题。村民在自家宅基地进行基础建设，但修建完毕后，建筑垃圾并未进度及时处理，而是随意丢弃在周围，通过实景三维模型，可计算相关建筑材料、生活垃圾的土方量，方便相关部门执法的同时，提供了执法及处罚依据。

6.3城市生产建设资料

可采用无人机倾斜摄影技术，高效快速地制作出高精度大比例尺地形图，能够快速、精准确地进行城市规划测量，支持有关部门和人员做出科学的城市规划决策，推动城市健康发展。实景三维模型以逼真的地物展示、精确的空间位置及强大的空间三维分析能力等优势，为城市规划提供了新的一体化服务和解决方案，并逐步成为城市空间数据框架的重要内容，为城市地理信息的更新提供了新的数据来源。

结束语

无人机倾斜摄影技术应用的根本目的就是为了有效解决传统人工测量技术工作效率偏低、危险系数较高的问题，因此积极应用无人机倾斜摄像技术开展三维建模工作具有重要的实际意义。通过该技术的有效应用，不仅可以提高数据测量的准确性和工作效率，还可以为测量人员的人身安全提供充分保障。

参考文献

[1]李波.关于城市三维建模倾斜摄影测量技术的应用的分析[J].冶金管理,2020(17):125-126.

[2]李灿,曾宪锴.基于城市无人机倾斜摄影三维模型精细度的研究[J].测绘与空间地理信息,2020,43(08):205-207.

[3]谭俊杰.关于面向城市规划的倾斜摄影及三维建模技术浅析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2020(08):179-180.

[4]赵莹莹,杨志波.多旋翼无人机在城市规划勘测工作中的应用[J].资源信息与工程,2020,35(03):60-62.