无人机低空遥感技术在城市测绘规划中的应用研究

王培云 代硕

1. 华芯拓远（天津）科技有限公司 天津 300450；2. 山东工商学院 山东 烟台 264003

引言

长期以来，城市规划都是我国研究学者关注的焦点问题，而城市测绘工程更是受到了学者的格外关注，针对如何提高测绘成效以为城市规划提供精确数据这一问题我国学者开展了多项研究，并切实提出了一些具有建设性的建议。但根据本文对现有研究文献的梳理与总结发现，目前针对无人机低空遥感技术的研究相对较少，更鲜有人将关注点放在该技术在城市测绘规划中的应用这一领域，基于此，本文的研究内容具有较高的创新意义和研究价值。

1 无人机低空遥感技术的优势、发展及其限制

1.1 无人机低空遥感技术的技术优势

遥感技术一直是测绘工程使用的核心技术之一，而无人机低空遥感技术作为遥感技术的一种，要在城市测绘规划中合理利用该技术，就必须明确该技术同传统遥感技术及航空遥感技术间的区别在哪里，以此来明确该技术的独特优势，找到技术优势同城市测绘应用需求间的交叉边界，才能最大限度发挥无人机低空遥感技术的技术优势，强化城市测绘规划成效。

我们可以对无人机低空遥感技术的技术优势进行简要分析。具体而言，无人机低空遥感技术具有以下几点技术优势：

1.1.1 无人机低空遥感技术便携性强、灵活性高，测量范围更广。无人机设备体积小、质量轻，这决定其具备较高的灵活性，测绘人员可以很方便地携带无人机设备，可以满足大部分城市测绘规划需要，相较于大型测绘设备或航天卫星测绘技术，无人机设备具备更强的适用性与适用范围[1]。

1.1.2 无人机低空遥感技术应用成本低。随着我国无人机技术的发展渐趋完善，无人机低空遥感设备的运行成本也在降低，相较于航天遥感测绘技术而言，无人机遥感技术具备低成本的特殊优势，而其测绘范围、测绘效率以及测绘精准度都相对较高，运用无人机低空遥感技术开展测绘工作，不仅可以提升测绘效率，还可以有效降低测绘成本，减少不必要的人力资源和经济资源投入。

1.1.3 无人机低空遥感技术可以实现即时性数据反馈。应用无人机设备进行测绘，可以保证对特殊区域进行高频率跟踪监测，从而为测绘人员提供实时数据反馈，而航天航空遥感技术只能开展周期性遥感数据采集，无人机低空遥感技术无疑可以弥补这一技术缺陷，这也是该技术的应用优势之一。

1.2 无人机低空遥感技术的发展现状

无人机低空遥感技术的发展现状也是我们需要了解的关键因素之一，在明确其技术发展现状的基础上，才能够制定合理的技术应用战略，并合理投入资源，进一步推动无人机低空遥感技术的发展与应用。总的来说，我国无人机低空遥感技术的发展速度很快，时至今日，我国无人机设备及相关的低空遥感技术已经发展得极为完善了，不仅无人机性能越来越优秀，同时无人机制造成本也在不断下降，这使得无人机低空遥感技术的应用成本也在不断下降，其应用效益提高了，应用成本下降了，这使得无人机低空遥感技术已经成为我国测绘工程必不可少的核心技术之一，而无人机产业也成了我国国民经济发展的重要推动力。具体而言，作为无人机低空遥感技术最主要的设备，我国无人机已经发展出多个种类，可以适用于多种测绘工程，而依照不同的平台结构型号基本可以将其划分为如下3种类型：

第一，固定翼无人机。固定翼无人机根据起落方式的不同还可以分为两类，一类是利用跑道实现滑翔起落的固定翼无人机，另一种则是利用弹射方式实现起飞，利用降落伞实现下降的固定翼无人机。

第二，旋翼无人机。旋翼无人机的根据其旋翼数量也可以被划分为两类，即无人直升机以及旋翼无人机两种，而相较于无人直升机，旋翼无人机因其便携性高、稳定性强等一系列优点而成为应用最广的旋翼无人机，尤其是在城市测绘工程中，旋翼无人机的应用频率要远远高于无人直升机。

第三，无人飞艇。无人飞艇是指借由其腔体之中的气体实现升降，该设备相较于前两种无人机设备而言，其可以装载的设备更多，同时飞行也更为平稳，但由于其是通过发动设备开展动力飞行，所以极容易受到气候条件的影响，其应用范围具有一定局限性。

1.3 无人机低空遥感技术在应用过程中受到的多方面应用限制

在明确了无人机低空遥感技术的优势及其发展现状后，还需进一步明确该技术的应用限制，以期在应用过程中规避其缺陷，并根据其限制进一步明确无人机低空遥感技术的未来优化方向。具体而言，无人机低空遥感技术发展至今，仍存在诸多现实问题没有得到解决，其主要体现在以下几个方面：

第一，无人机遥感系统缺乏自主性。随着信息技术的快速发展，无人机对信息技术的应用程度也在不断上升，无人机呈现出明显的自动化与信息化发展趋势，但根据本文的研究与分析发现，无人机技术当下的智能化发展程度仍然相对较低，信息技术的主要应用领域在于信息的处理与传输方面，而无人机进行测绘作业时仍需要人工制定飞行路线与测绘路线。同时，由于无人机设备缺乏自主性，因此当其出现一定故障问题或航线偏离问题时，其无法进行自我处理，而一旦操作人员控制不及时，无人机设备就可能出现坠毁问题。

第二，无人机遥感系统信息安全性有待提高。自信息技术得到广泛应用以来，信息安全就一直备受人们关注，而无人机遥感系统在信息安全方面存在一定的风险性。无人机采集到的地理信息的传输也多是通过信息设备和互联网渠道，其在传输过程中容易受到黑客的攻击，进而导致信息数据被破坏或窃取，这也是无人机遥感技术发展与应用需要考虑到的问题。

2 无人机低空遥感技术在城市测绘规划中的应用价值分析

2.1 测绘影像分辨率高

测绘影像分辨率高是无人机低空遥感技术的突出优势，也是其在城市测绘规划中得以应用的关键。城市测绘规划活动对测绘影像分辨率的要求本就相对较高，而传统的航空航天遥感技术会受到云层等的影响，其测绘影响的分辨率相对较低。而无人机低空遥感技术的飞行高度相对较低，是在云层之下进行遥感测绘工作，免除了云层的影响，其影像分辨率无疑可以得到有效提升。除此之外，随着我国城市化进程的不断推进，高层或超高层建筑在城市中的分布越来越广，这些建筑也会遮挡原有的多层建筑，进而影响测绘成效，而无人机低空遥感技术借助无人机设备体系小、灵活性强的优势，可以绕过高层建筑对城市进行有效测绘，进而为城市规划提供充足的测绘数据支持。

2.2 测绘操作难度低，操作便捷性强

随着无人机遥感技术的快速发展，无人机设备也在不断更新换代，而为适应实际测绘需要，无人机设备的操作难度也在不断简化，发展到今天，无人机设备的操作难度已经可以适应大部分测绘人员的工作需求，测绘人员只需要提前规划并设置好无人机的飞行线路，无人机就可以自行完成测绘工作并将测绘数据传回控制总台。总体而言，无人机遥感技术的应用难度相对较低，对测绘人员的专业素质没有较高要求，其测绘操作难度低，操作便捷性强，测绘人员可以快速学习并掌握无人机操控技术，可以有效提升测绘人员的工作效率。

2.3 测绘精确度更高

无人机的摄影测绘精度目前已经能够达到国际精细测绘标准，实际测量图的精度也有1‰，目前的无人机设备在50m-1km的范围内都能够拍摄出极为高清、精细的画面。从这一角度来看，无人机低空遥感技术的测绘精度是要高于传统航空航天遥感测绘的，这也是其被应用于对测绘精度要求极高的城市测绘规划活动中的重要原因。

2.4 测绘更为灵活

运用无人机低空遥感技术进行城市规划测绘的安全性和灵活性都要更高。由于城市内人流量巨大，传统的人工测绘会受到多种因素的限制，如测绘点是公路、桥梁等等，为在不影响居民日常生活的情况下开展测绘工作，城市规划部门只能选择无人机低空遥感技术，无人机低空遥感技术在高空中对城市环境进行精准测绘，可以最大限度避开城市居民的日常生活，进而增强其灵活性，使其规避城市中的各种限制与影响因素。同时，无人机设备普遍体积小、质量轻，同时配备降落伞等安全防护措施，即使出现无人机坠毁等问题，也不会对城市居民的生命财产安全产生严重影响。其安全性与灵活性都要高于传统测绘技术。

3 无人机低空遥感技术在城市测绘规划中的应用途径分析

3.1 区域测绘应用

区域测绘是我国城市规划工作的重要组成部分，而无人机测绘技术可以对我国城市中的各个区域环境进行细致探查并提供精确的测绘数据，从而为城市规划工作提供充足的数据支持。我国城市的规模普遍相对较大，其中各区域的资源、地貌、地质环境等都有所不同，采用无人机低空遥感技术可以对各个区域进行针对性的测绘工作，例如针对一些高海拔城市，无人机低空遥感技术也有很强的适应性，目前我国无人机技术已经可以适应5000m以上的测绘需要，也可以很好地尽心高海拔区域的测绘活动，以助力高海拔城市规划难问题的解决。

3.2 应急监测应用

应急监测同样是无人机低空遥感技术的重要应用途径之一，在当前时代，城市人口密度极高，一些城市周边的公共安全事故给城市居民带来的损失也要更大，如洪水、泥石流等事故如果没有进行精准监测，将会给城市居民带来不可挽回的巨大损失[2]。而面对这种紧急安全事故，人工测绘的危险性太高，而航空航天遥感测绘的速度又慢，这时就需要采用无人机低空遥感技术对其进行有效监测，实时收集事故数据，判断事故强度，进而对周边居民采取合理的疏散或安抚措施，在保证居民生命安全的基础上，最大限度减少经济损失，保证城市的安全平稳运行。

3.3 智慧城市建设应用

智慧城市是近年来提出的一个新型理念，也是我国城市化的重要目标之一，而要建成智慧城市，无人机低空遥感技术的应用是必不可少的。智慧城市的建设需要无人机低空遥感技术收集的城市测绘数据，技术人员要通过测绘数据建立城市模型，并根据该模型对智慧城市建设方案进行测试，以判断智慧城市建设方案的可行性[3]。而要达到这一目的，测绘人员首先需要选择合适的测绘点，这要求测绘人员对城市区域具备深入了解，可以根据测绘需要选择高楼、地标建筑物等作为测绘点，进而减少不必要的飞行线路，还可以有效提升设计质量，优化测绘成效。

3.4 图像数据处理流程

图像数据处理是无人机低空遥感技术应用的关键环节，其数据处理的核心目标就是要将无人机收集到的参数进一步精确化，提出不必要的参数，一般测绘人员会采用DEM进行任务制作。测绘人员将采集到的数据利用平差法进行处理，并利用DPS进行解算，以精确其中的核心元素， 再利用密集匹配对云数据进行规整，进行滤波与分类，以有效提出多余测绘点，使测绘数据进一步精确化，为城市测绘规划工作提供更精确的数据支持。

4 结束语

综上所述，无人机设备具备独特的技术优势，同时其发展水平已经相对完善，可以被应用于实际测绘工程中。同时，无人机低空遥感技术还具有影像分辨率高、操作难度低、精确度高以及灵活性强等一系列应用价值，因此，将该技术应用于城市测绘规划活动中是可行的且必要的。基于此，本文针对其应用途径加以分析，明确了无人机低空遥感技术在城市测绘规划中的应用方式，并进一步分析了该技术的未来发展方向。