无人机城市景观分离测绘工程技术研究

无人机城市景观分离测绘工程技术研究

唐文

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    ［摘要］针对城市景观测绘涉及元素较多，测绘元素之间相互影响较大，测绘工作限制条件较多等因素，本文提出了城市景观分离测绘技术，旨在通过减少测绘元素的维度来降低测绘工作的难度，从而提高测绘成果的精度。通过无人机航测技术，分别提取不同类别的城市景观元素进行分离测绘，以根据不同测绘元素的特点分别采集、处理、输出，从而降低测绘误差，提高测绘精度。此外，城市景观分离测绘技术的测绘成果元素独立，既可以分别输出，又可以矢量叠加，成果处理灵活多样，可以满足更多的测绘需求，以适应测绘事业的高速发展。

［关键词］无人机（ＵＡＶ）；城市景观；分离测绘

城市景观测绘工作涉及水利景观、城市建筑景观、城市生态景观等诸多方面，结构多样、高层建筑层叠紧密，交错布局，给测绘工作带来非常大的难度，用全站仪、ＲＴＫ等传统的测绘手段无法满足各个景观节点的测绘要求，卫星遥感测绘又无法满足景观测绘的精度要求，那么无人机航测技术的应用将对解决上述问题做出重要贡献［１－２］。为此，本文提出无人机城市景观分离测绘技术，以研究如何发挥无人机的优势，将各类城市景观独立输出、矢量叠加，以更好地完成城市景观测绘工作。

１测绘空间分离原理

测绘空间分离技术旨在对测绘空间内的待测绘对象进行分离测绘、分别输出。本文所述的分离测绘方法，根据测绘元素的特点，独立测绘同一类别的元素，可以有效避免其他测绘元素的影响，以满足测绘图纸的图层输出精度要求与测绘成果矢量叠加要求［３］。具体如图１所示。针对不同的测绘元素而存在，以满足无人机测绘过程中，各类测绘元素互不影响，可以独立输出并矢量叠加的要求，也是进一步满足城市景观测绘工作的特殊要求［４－６］。

２案例背景分析

ＧＡ河流域景观规划区为城市河道景观升级打造项目，旨在以现有流域水利景观为基础，结合当地文化元素，优化建筑布局，升级景观结构，打造旅游风景区，该区域包含生态公园、居住区、度假小镇、湿地公园、商业街区等多个板块，现阶段ＧＡ河流域景观规划区可简要分为三大板块：度假小镇、度假村组团、度假酒店系统，各个板块中景观元素尚不明晰，需要通过景观测绘逐一提取景观元素，从而识别景观规划区的升级打造方向和具体措施。

现状测绘通道主要依附于原有交通道路，外围道路为高速公路和国、省干路，以上三种道路与测绘区交错程度较低，且快速路测绘条件受诸多因素限制，不便作为测绘通道。内部实线道路为城乡基础路网，虚线道路为沿河步行道路，以上两种道路与测绘区交错程度高，且测绘条件相对较好。原项目测绘团队即通过城乡基础路网和沿河步行道路对整个流域景观规划区进行了测绘，但测绘成果并不理想。一方面，虽然测绘路径分布条件良好，但是传统的测量手段无法满足景观节点的多维度取景要求；另一方面，该区域景观特色围绕度假特色和流域水环境特色展开，建筑景观规模相对较大，将会影响测绘元素提取，河道对景观的切割影响明显，将会影响测绘元素的整合。该类问题为诸多城市景观测绘工作带来了较大影响。为解决上述问题，本文将无人机城市景观测绘技术应用于本案例。

３应用效果分析

无人机城市景观分离测绘技术可以完全依据测绘区域航测元素分布情况对航测路径进行规划，根据航测路径逐次对测绘区域内的景观元素进行测绘。外围点划线路径为无人机航测边线，通过该路径可以对待测绘区域进行整体测绘，确定规划区范围，建立航测基础底图。内部环状路径为根据景观密度以及核心景观位置逐层递进的无人机航测圈层，用于航测影像加密，这种测绘路径加密方式可以根据景观布局形式、景观节点分布特点等控制各圈层的形状与圈层之间的包含或叠加状态，以最大限度的满足景观航测需求。虚线路径为河道景观航测路径，主要用于测绘河道景观，满足河道线性测量的特殊需求；图中点状标记为河道航测路径控制点位，一方面是用于确定无人机河道景观航测控制节点，另一方面是作为区域景观内部坐标基准点位。以建筑景观和生态景观分离测绘为例，通过上述方法，按建筑景观、生态景观对ＧＡ河流域景观进行逐圈层分别测绘输出，即可实现景观分离测绘需求。

经过景观分离测绘的生态景观测绘成果，成果中可以清晰识别公园绿地、宅间绿地等的具体情况，同时可以将公园绿地景观中的面域空节点提取为广场开放空间，将绿地空间用的线状空节点提取为步行道路，同时通过局部景观节点复核，该分离测绘方法效果较好，基本与实际情况相符。

经过景观分离测绘的建筑景观测绘成果，成果中可以清晰识别不同高程的建筑景观，同时可以通过建筑景观高程初步识别民用住宅、度假别墅和民宿等景观内容。通过对该景观片区的具体分析可知，景观分离测绘效果显著，不同景观独立测绘，对测绘工作互不影响，景观节点区位表达明晰，同时通过无人机进行测量，效率高，灵活性强。将生态景观测绘成果与建筑景观测绘整体成果通过图层叠加，即可完成ＧＡ河流域景观多元素整体测绘成果。

混合测绘方法，即无人机大面域整体测绘方法测绘精度较低，航测元素误差不满足亚米级要求。传统全站仪测绘精度最高，元素分离测绘精度次之，但是无人机元素分离航测的测绘精度与传统测绘手段基本相当，满足亚米级精度要求，在城市景观测绘工作中可以发挥其高精度、高效率的综合优势。

４结束语

通过本文分析研究，城市景观管分离测绘技术在城市景观测绘中的应用效果较好。一方面解决了传统测绘手段对测绘路径依赖性较大的问题；另一方面解决了传统测绘手段各测绘元素之间相互遮挡与干扰较大的问题。此外，无人机航测效率较高，航测成果自动识别与处理技术相对成熟，可以大大提高测绘的效率与精度，在城市景观测绘这种景观结构多样、景观层叠紧密、测绘元素交错复杂的情况下，可以有效减少限制条件，降低测绘难度。同时，城市景观分离测绘方法的测绘精度明显高于大面域无人机测绘方法，其测绘精度与传统的全站仪测绘方法相当，满足亚米级测绘精度要求。又能有效发挥无人机灵活可控、效率高的优势。此外，城市景观分离测绘技术所生产的测绘结果相对独立，既可以对不同的测绘元素分别输出，又可以对测绘元素矢量叠加，成果处理灵活多样，可以满足更多的测绘成果需求，以适应测绘事业的高速发展，为城市景观测绘，乃至更多子类测绘工作提供技术支持。

参考文献

［１］张青萍，梁慧琳，李卫正，等．数字化测绘技术在私家园林中的应用研究［Ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２０20，４２（１）：１－６．

［２］刘通，黎展荣．基于无人机三维重建现状模型的风景园林设计研究与教学探索［Ｊ］．风景园林，２０20，２５（６）：１３０－１３４．

［３］李腾腾，唐新明，高小明．资源三号影像朵云识别中云雪分离研究［Ｊ］．测绘通报，２０１9（２）：４６－４９，６８．

［４］刘悦来，董楠楠，王敏，等．传承与渗透———同济大学风景园林学科的实践教学剖析———以景观环境测绘实习为例［Ｊ］．中国园林，２０１8，２９（１２）：７１－７５．

［５］张新长，张志强，孙颖，等．模式识别的空间数据联动更新技术研究［Ｊ］．测绘科学，２０１９，４４（１）：６６－７２．

［６］方留杨，杨成，杨涛，等．高山峡谷区带状地形图空地一体化测绘方法研究［Ｊ］．人民长江，２０１９，５０（１）：１３０－１３５．