一、前言

烏魯木齊是現代化高速發(fā)展的新興城市，近幾年，為了提高土地利用率，促進城市的持續(xù)發(fā)展，政府加強了土地收儲工作，通過土地收儲增加了財政收入，改善了城市基礎設施建設。

2018年6月底，根據市政府要求，做好城南經貿合作區(qū)中某一片區(qū)的土地收儲工作前期規(guī)劃，要求以7月某日為征收時間節(jié)點，急需獲取時間節(jié)點前該區(qū)域高分辨率影像圖，作為該片區(qū)土地收儲、征收補償等的重要依據，概算統(tǒng)計出片區(qū)內建筑量。烏魯木齊市城市勘察測繪院承擔本項目，由于時間很緊，影像圖分辨率、現勢性要求高，傳統(tǒng)航測無法滿足工期要求，因此，本項目采用無人機低空航空攝影測量技術，快速獲取影像圖，并利用地理信息軟件對片區(qū)內建筑物面積進行概算統(tǒng)計。

本文以烏魯木齊首次在土地收儲工作中應用無人機為案例，探討快速取得土地收儲前期規(guī)劃需求成果的方法，以期在今后此類似工作中更好地發(fā)揮無人機航測系統(tǒng)的作用，為無人機在本地的應用提供實踐參考。

二、測區(qū)概況

測區(qū)位于烏魯木齊市城南，雅瑪里克山南麓，東經87°27'-87°33'，北緯43°40'-43°47'，地貌以山地及丘陵地為主，海拔一般在1000-1200米。測區(qū)內建筑以村鎮(zhèn)民居及廠房、庫房為主，G216、G30穿過片區(qū)，分布有農田，植被較少。居住有漢族、回族、維吾爾族等居民。該區(qū)域屬中溫帶大陸性干旱氣候，處于城市南郊風口，常年風力4級以上。

三、軟硬件投入

（1）飛馬機器人科技有限公司的F300、F200固定翼電動無人機各一套，Leica GS12 RTK流動站一臺，工作站2臺。

（2）飛馬 “無人機管家”一套，ArcGIS軟件3套。

四、技術路線

結合測區(qū)特點，按照項目要求，提出了技術路線：采用F300、F200無人機獲取影像數據,通過飛馬無人機管家軟件處理，生成數字正射影像圖、數字表面模型，導入ArcGIS軟件中，進行建筑物面積量算，計算建筑物高度，概算統(tǒng)計出片區(qū)建筑面積，技術路線如圖1：

圖1 技術路線

五、無人機航空攝影測量

在土地收儲工作中影像圖主要用于新增建筑的判別，要求現勢性好，影像清晰，對數學精度要求不高，因此，為了提高外業(yè)航攝效率，在航攝時未布設像控點，后期需要高精度成果時，選擇明顯地物點，再測量像控點。

航測區(qū)域處于烏魯木齊連續(xù)運行衛(wèi)星定位綜合服務系統(tǒng)（URCORS）范圍內，測區(qū)控制可連接URCORS進行網絡RTK測點完成。

5.1航空攝影

為提高效率，飛馬F300、F200航空攝影采用PPK模式，都搭載了SONYDSC-RX1R II相機，7952*5304有效像素，35mm定焦，飛行高度為250-350米，影像地面分辨率為0.04m，航向重疊度80%，旁向重疊度60%，劃分7個區(qū)塊，區(qū)塊航線如圖2所示。

圖2：區(qū)塊航線規(guī)劃

航測區(qū)域處于烏魯木齊市南郊風口，飛行時間段選擇至關重要，每日午后開始風力逐漸加強，11:30至16:00為最佳飛行時間，起飛降落區(qū)域選擇南北各一處空地上，共飛行了13架次，獲取了相片10990張,外業(yè)航飛現場如圖3所示。

圖3：外業(yè)航飛現場

5.2影像數據處理

影像數據處理軟件采用飛馬無人機管家專業(yè)版，分為智檢圖、智理圖、智拼圖軟件，工作流程如圖4所示。

圖4：影像數據處理工作流程

（1）利用智檢圖，基于GPU的并行計算模式，快速提供質量報告，展示影像曝光點，腳印圖，影像連接強度等信息，剔除冗余影像。

（2）航測期間有多云天氣，相片顏色有差異，利用智理圖，基于自適應的勻光勻色處理算法，消除了影像間色彩、光照不一致現象。

（3）空三加密是整個航測內業(yè)數據處理的核心部分，利用特征匹配和最小二乘匹配相結合的多級影像金字塔匹配算法，進行同名像點匹配。利用智拼圖，一鍵式操作完成影像從空三到鑲嵌出圖的全部流程，本項目采用高精度 GPS 輔助空三直接定向成圖的方法，空三計算過程如圖5所示。

圖5: 空三計算過程

（4）原始影像制作為1:8000比例尺影像圖，為方便工作使用，將正射影像圖（DOM）分幅為31幅，按1:3000比例尺噴繪，原始影像如圖6所示，數字表面模型如圖7所示，分幅成果影像圖如圖8所示。

圖6: 原始影像

圖7: DSM

圖8: 分幅成果圖

六、建筑量概算統(tǒng)計

為土地收儲前期規(guī)劃提供收儲片區(qū)內建筑量概算數據，通過無人機影像數據處理獲取了正射影像圖（DOM）和數字表面模型（DSM），利用ArcGIS軟件快速計算出單體建筑面積，概算統(tǒng)計出了片區(qū)內建筑總量，建筑物量算個數為10065棟，建筑物錄入信息個數為9899條。主要生產過程：

（1）將DOM加載入ArcGIS中，按建筑物表面繪制成面狀要素，由于規(guī)劃要求概算建筑量，屋檐忽略不計。

（2）將DSM加載到ArcGIS中，量取建筑物頂部高程與底部高程，計算出高差，根據房屋性質判斷層高，用高差除以層高得出層數（如圖9所示，1為房屋高度、2為地面高度），民宅層高基本在3米廠房層高在5米，以此為閾值統(tǒng)計出建筑物層數。

圖9: 建筑物層數計算

（3）將房屋層數、屬性等數據錄入ARCGIS。

（4）利用ArcGIS將建筑物單層面積以及建筑面積計算出來（建筑面積=單層面積*層數），將數據導出至Excel表格，提供成果圖如圖10所示。

七、成果評價

（1）正射影像圖（DOM）及分幅圖交付給市土地儲備領導小組辦公室、沙區(qū)征收辦、市規(guī)劃設計院，影像清晰，現勢性好，得到市領導及使用單位認可。

（2）建筑量概算數據提供給市規(guī)劃設計院，已用于土地收儲前期規(guī)劃中。

八、結語

（1）通過無人機航測系統(tǒng)在土地收儲工作中應用實踐，解決了快速獲取土地收儲片區(qū)高分

圖10: 建筑量概算成果圖

辨率影像圖的問題，作為土地收儲、征收等工作的重要依據，高效的進行了建筑量概算統(tǒng)計，滿足了前期規(guī)劃需要，獲得了良好的社會效益、經濟效益。

（2）通過項目的實施，充分發(fā)揮了無人機航測使用成本低、操作簡單、機動快速、高分辨率的技術優(yōu)勢，滿足了政府部門對地理信息的需求。烏魯木齊市城市勘察測繪院2018年引入了飛馬F300智能航測系統(tǒng)，進行了大比例尺地形圖測繪、傾斜三維測量等生產實踐，具備了無人機航空攝影測量生產能力，極大提高了烏魯木齊地區(qū)測繪保障服務能力，示范效應顯著。

（3）由于地窩堡國際機場離烏魯木齊市城區(qū)較近，空域和航高協(xié)調難度極大，采用有人機進行高分辨率影像獲取非常困難，無人機航測技術將成為烏魯木齊市獲取高分辨率影像的重要手段，應用前景廣泛。