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[摘要]本文主要就无人机在数字化城市建设中的应用领域、应用原理以及应用前景作了进一步的分析和探讨。
[关键词]无人机 数字化城市建设 应用
[中图分类号] P271 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-168-1
无人机航拍摄影技术作为一项空间数据获取的重要手段，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充。目前，我国的无人机在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造等方面的技术日渐成熟，应用也日益增多。尤其是近几年，我国民用无人机市场的应用不断拓展，不仅在空管、适航标准等因素突破后实现跨越式发展，在数字化城市建设领域的应用前景也越来越广阔。
1无人机在数字化城市建设中的应用范围及工作原理
无人机空间信息采集完整的工作平台可分为四个部分，飞行器系统部分、测控及信息传输系统部分、信息获取与处理部分、保障系统部分。无人机低空航拍摄影广泛应用于国家基础地图测绘、在数字化城市勘探与测绘、海防监视巡查、国土资源调查、土地地籍管理、城市规划、突发事件实时监测、灾害预测与评估、城市交通、网线铺设、环境治理、生态保护等领域都具有广阔的应用前景，对国民经济的发展具有十分重要的现实意义。下面就无人机在数字化城市的部分应用场景作一简单说明。
1.1街景应用
利用携带拍摄装置的无人机，开展大规模街景航拍，实现空中俯瞰城市实景的效果。街景拍摄目前有遥感卫星拍摄和无人机拍摄等几种方案，但在有些地区由于云雾天气等因素，遥感卫生的拍摄质量以及成果无法满足要求的时候，低空无人机拍摄街景就成了首要选择。
1.2电力巡检
装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机，可沿电网进行定位自主巡航，实时传送拍摄影像，监控人员可在电脑上同步收看与操控。采用传统的人工电力巡线方式，条件艰苦，效率低。无人机实现了电子化、信息化、智能化巡检，提高了电力线路巡检的工作效率、应急抢险水平和供电可靠率。而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下，无人机可对线路的潜在危险，如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查，丝毫不受路面状况影响，既免去攀爬杆塔之苦，又能勘测到人眼的视觉死角，对于迅速恢复供电很有帮助。
1.3灾后救援
利用搭载了高清拍摄装置的无人机对受灾地区进行航拍，提供一手的最新影像。无人机动作迅速，起飞至降落仅需几分钟，就能完成100，000平方米的航拍，对于争分夺秒的灾后救援工作意义重大。此外，通过无人机拍摄还能充分保障救援工作的安全，通过航拍的形式，避免了那些可能存在塌方的危险地带，将为合理分配救援力量、确定救灾重点区域、选择安全救援路线以及灾后重建选址等提供很有价值的参考。此外，无人机还可实时全方位地监测受灾地区的情况，以防引发次生灾害。
2无人机数字化城市测绘实例应用探讨
2.1某小区基础测绘应用
测区概况：有效影像总数：526；总控制点数量：84个；每条航带有效影像数量：约48张片子；有效航带数量：11条；有效控制点数量：76个（有部分点湖南那边没有给刺点片）；每张影像大小：3744*5616个像素，60.1M计算机存储空间。
作业概况：
2.1.1 空三加密
采用英特尔i7 920处理器电脑处理，除了前期建工程和添加像控点平差解算外，其余部分全自动处理，整个空中三角测量加密自动化程度达80%以上，周期为电脑自动处理12个小时加单作业员人工刺像控点平差4个小时。
2.1.2 DEM和DOM 生产
采用同一区段百兆局域网内5台电脑解算，DEM（物方匹配）生产耗时约4个小时，单作业员人工编辑8个小时。DOM生产耗时约1小时40分钟，匀光匀色耗时3小时21分钟，拼接裁切一体化耗时45分钟，部分拼接线单作业员人工重新干预耗时半个工作日。
2.1.3 DLG生产
采集1：1000（城区人工建筑物密集）3个工作日+编辑半个工作日；采集1：2000（城区人工建筑物密集）不到3个工作日+编辑0.75个工作日。
2.2某县城城区无控快速成图应用
测区概况：测区总共265张影像，重叠度为70%、40%，拍摄相机为佳能5D MARK II，24mm定焦，航高约为550米（相对地面）。利用到的数据为：JPG格式影像，对应的POS参数，相机文件。
处理：直接使用JPG格式影像，没有对影像做去畸变改正，利用POS参数自动划分航带，添加相机文件自动内定向，然后程序全自动处理，处理过程中自动提点，自动利用POS数据减去相对航高，作为像主点位置的地面点的大地坐标当作地面像控点坐标值，自动调用PATB进行平差解算，自动利用空三加密生成的点云内插生成DEM，然后利用DEM纠正影像得DOM，自动匀光匀色，自动拼接DOM得全区影像图。整个过程全自动进行，无需人工干预（软件也提供了人工干预功能）。从建工程到得全区影像图3小时49分，人工调整全区影像图拼接线约30分钟。
3数字城市建设无人机应用综述
为使城市发展能够适应经济高速发展的需要，城市规划的作用日益明显。城市规划地图数字化的要求越来越高，对地图的更新周期要求越来越短。航拍航测不仅能为城市制作大比例尺地图提供有效数据，而且为及时更新这些数据提供极大便利。我国的航拍航测大部分依靠有人飞机，这种手段无论在效率、成本及快速性上都不能满足要求，而无人机正适合于这样的应用。无人机使用方便灵活，成本低廉，维护方便，尤其适合小面积航空影象的获取，可为需要测量的部门提供高分辨率的影像数据，可测到1：500的高精度地形图。无人机拍摄覆盖面广，一次起落可覆盖20～80平方公里，大大提高了堪测工作的效率；无人机可在空中实现GPS定高、定距、拍摄，提高成图效率，能在交通不便、地貌复杂、人迹很难到达的区域执行拍摄任务，与传统全野外测量相比，无人机低空遥感技术可大大减少野外工作量，而且超视距自动驾驶，图像实时传输，全面提高了国土资源动态监测的能力。
4结论与总结
无人机在空间数据采集方面应用优势明显，已成为数字化城市建设中应用前景最为广阔的一种测绘手段。现阶段，我国的无人机测绘总体上仍处于起步阶段，应用的范围还较为狭窄，随着数字化城市建设对数字测绘信息的需求越来越高，无人机应用将会发挥巨大的作用。
参考文献
[1]孙朝阳，郑彦春，徐秀云等.无人机航空摄影测量技术在风能开发勘测方面的应用[J].电力勘测设计，2011，（5）：24-29.
[2]马超，常青，夏广等.基于快眼无人机技术的应用探讨[J].能源与节能，2014，（5）：133-134.
[关键词]无人机 数字化城市建设 应用
[中图分类号] P271 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-168-1
无人机航拍摄影技术作为一项空间数据获取的重要手段，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充。目前，我国的无人机在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造等方面的技术日渐成熟，应用也日益增多。尤其是近几年，我国民用无人机市场的应用不断拓展，不仅在空管、适航标准等因素突破后实现跨越式发展，在数字化城市建设领域的应用前景也越来越广阔。
1无人机在数字化城市建设中的应用范围及工作原理
无人机空间信息采集完整的工作平台可分为四个部分，飞行器系统部分、测控及信息传输系统部分、信息获取与处理部分、保障系统部分。无人机低空航拍摄影广泛应用于国家基础地图测绘、在数字化城市勘探与测绘、海防监视巡查、国土资源调查、土地地籍管理、城市规划、突发事件实时监测、灾害预测与评估、城市交通、网线铺设、环境治理、生态保护等领域都具有广阔的应用前景，对国民经济的发展具有十分重要的现实意义。下面就无人机在数字化城市的部分应用场景作一简单说明。
1.1街景应用
利用携带拍摄装置的无人机，开展大规模街景航拍，实现空中俯瞰城市实景的效果。街景拍摄目前有遥感卫星拍摄和无人机拍摄等几种方案，但在有些地区由于云雾天气等因素，遥感卫生的拍摄质量以及成果无法满足要求的时候，低空无人机拍摄街景就成了首要选择。
1.2电力巡检
装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机，可沿电网进行定位自主巡航，实时传送拍摄影像，监控人员可在电脑上同步收看与操控。采用传统的人工电力巡线方式，条件艰苦，效率低。无人机实现了电子化、信息化、智能化巡检，提高了电力线路巡检的工作效率、应急抢险水平和供电可靠率。而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下，无人机可对线路的潜在危险，如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查，丝毫不受路面状况影响，既免去攀爬杆塔之苦，又能勘测到人眼的视觉死角，对于迅速恢复供电很有帮助。
1.3灾后救援
利用搭载了高清拍摄装置的无人机对受灾地区进行航拍，提供一手的最新影像。无人机动作迅速，起飞至降落仅需几分钟，就能完成100，000平方米的航拍，对于争分夺秒的灾后救援工作意义重大。此外，通过无人机拍摄还能充分保障救援工作的安全，通过航拍的形式，避免了那些可能存在塌方的危险地带，将为合理分配救援力量、确定救灾重点区域、选择安全救援路线以及灾后重建选址等提供很有价值的参考。此外，无人机还可实时全方位地监测受灾地区的情况，以防引发次生灾害。
2无人机数字化城市测绘实例应用探讨
2.1某小区基础测绘应用
测区概况：有效影像总数：526；总控制点数量：84个；每条航带有效影像数量：约48张片子；有效航带数量：11条；有效控制点数量：76个（有部分点湖南那边没有给刺点片）；每张影像大小：3744*5616个像素，60.1M计算机存储空间。
作业概况：
2.1.1 空三加密
采用英特尔i7 920处理器电脑处理，除了前期建工程和添加像控点平差解算外，其余部分全自动处理，整个空中三角测量加密自动化程度达80%以上，周期为电脑自动处理12个小时加单作业员人工刺像控点平差4个小时。
2.1.2 DEM和DOM 生产
采用同一区段百兆局域网内5台电脑解算，DEM（物方匹配）生产耗时约4个小时，单作业员人工编辑8个小时。DOM生产耗时约1小时40分钟，匀光匀色耗时3小时21分钟，拼接裁切一体化耗时45分钟，部分拼接线单作业员人工重新干预耗时半个工作日。
2.1.3 DLG生产
采集1：1000（城区人工建筑物密集）3个工作日+编辑半个工作日；采集1：2000（城区人工建筑物密集）不到3个工作日+编辑0.75个工作日。
2.2某县城城区无控快速成图应用
测区概况：测区总共265张影像，重叠度为70%、40%，拍摄相机为佳能5D MARK II，24mm定焦，航高约为550米（相对地面）。利用到的数据为：JPG格式影像，对应的POS参数，相机文件。
处理：直接使用JPG格式影像，没有对影像做去畸变改正，利用POS参数自动划分航带，添加相机文件自动内定向，然后程序全自动处理，处理过程中自动提点，自动利用POS数据减去相对航高，作为像主点位置的地面点的大地坐标当作地面像控点坐标值，自动调用PATB进行平差解算，自动利用空三加密生成的点云内插生成DEM，然后利用DEM纠正影像得DOM，自动匀光匀色，自动拼接DOM得全区影像图。整个过程全自动进行，无需人工干预（软件也提供了人工干预功能）。从建工程到得全区影像图3小时49分，人工调整全区影像图拼接线约30分钟。
3数字城市建设无人机应用综述
为使城市发展能够适应经济高速发展的需要，城市规划的作用日益明显。城市规划地图数字化的要求越来越高，对地图的更新周期要求越来越短。航拍航测不仅能为城市制作大比例尺地图提供有效数据，而且为及时更新这些数据提供极大便利。我国的航拍航测大部分依靠有人飞机，这种手段无论在效率、成本及快速性上都不能满足要求，而无人机正适合于这样的应用。无人机使用方便灵活，成本低廉，维护方便，尤其适合小面积航空影象的获取，可为需要测量的部门提供高分辨率的影像数据，可测到1：500的高精度地形图。无人机拍摄覆盖面广，一次起落可覆盖20～80平方公里，大大提高了堪测工作的效率；无人机可在空中实现GPS定高、定距、拍摄，提高成图效率，能在交通不便、地貌复杂、人迹很难到达的区域执行拍摄任务，与传统全野外测量相比，无人机低空遥感技术可大大减少野外工作量，而且超视距自动驾驶，图像实时传输，全面提高了国土资源动态监测的能力。
4结论与总结
无人机在空间数据采集方面应用优势明显，已成为数字化城市建设中应用前景最为广阔的一种测绘手段。现阶段，我国的无人机测绘总体上仍处于起步阶段，应用的范围还较为狭窄，随着数字化城市建设对数字测绘信息的需求越来越高，无人机应用将会发挥巨大的作用。
参考文献
[1]孙朝阳，郑彦春，徐秀云等.无人机航空摄影测量技术在风能开发勘测方面的应用[J].电力勘测设计，2011，（5）：24-29.
[2]马超，常青，夏广等.基于快眼无人机技术的应用探讨[J].能源与节能，2014，（5）：133-134.