投稿单位：
乌鲁木齐市城市勘察测绘院
投稿人：白锋
2018年11月24日
1前言
乌鲁木齐是现代化高速发展的新兴城市，近几年，为了提高土地利用率，促进城市的持续发展，政府加强了土地收储工作，通过土地收储增加了财政收入，改善了城市基础设施建设。
2018年6月底，根据市政府要求，做好城南经贸合作区中某一片区的土地收储工作前期规划，要求以7月某日为征收时间节点，急需获取时间节点前该区域高分辨率影像图，作为该片区土地收储、征收补偿等的重要依据，概算统计出片区内建筑量。乌鲁木齐市城市勘察测绘院承担本项目，由于时间很紧，影像图分辨率、现势性要求高，传统航测无法满足工期要求，因此，本项目采用无人机低空航空摄影测量技术，快速获取影像图，并利用地理信息软件对片区内建筑物面积进行概算统计。
本文以乌鲁木齐首次在土地收储工作中应用无人机为案例，探讨快速取得土地收储前期规划需求成果的方法,以期在今后此类似工作中更好地发挥无人机航测系统的作用，为无人机在本地的应用提供实践参考。
2测区概况
测区位于乌鲁木齐市城南，雅玛里克山南麓，东经87°27′-87°33’，北纬43°40′-43°47’，地貌以山地及丘陵地为主，海拔一般在1000-1200米。测区内建筑以村镇民居及厂房、库房为主，G216、G30穿过片区，分布有农田，植被较少。居住有汉族、回族、维吾尔族等居民。该区域属中温带大陆性干旱气候，处于城市南郊风口，常年风力4级以上。
3软硬件投入
（1）飞马机器人科技有限公司的F300、F200固定翼电动无人机各一套，Leica GS12 RTK流动站一台，工作站2台。
（2）飞马 “无人机管家”一套，ArcGIS软件3套。
4技术路线
结合测区特点，按照项目要求，提出了技术路线：采用F300、F200无人机获取影像数据,通过飞马无人机管家软件处理，生成数字正射影像图、数字表面模型，导入ArcGIS软件中，进行建筑物面积量算，计算建筑物高度，概算统计出片区建筑面积，技术路线如图1：
技术设计
无人机航测
智检图
无人机管家
智理图
数字表面模型
智拼图
ArcGIS软件
数字正射影像图
建筑量概算统计
图1.技术路线
5无人机航空摄影测量
在土地收储工作中影像图主要用于新增建筑的判别，要求现势性好，影像清晰，对数学精度要求不高，因此，为了提高外业航摄效率，在航摄时未布设像控点，后期需要高精度成果时，选择明显地物点，再测量像控点。
航测区域处于乌鲁木齐连续运行卫星定位综合服务系统（URCORS）范围内，测区控制可连接URCORS进行网络RTK测点完成。
5.1 航空摄影
为提高效率，飞马F300、F200航空摄影采用PPK模式，都搭载了SONY DSC-RX1R II相机，7952*5304有效像素，35mm定焦，飞行高度为250-350米，影像地面分辨率为0.04m，航向重叠度80%，旁向重叠度60%，划分7个区块，区块航线如图2所示。
图2:区块航线规划
航测区域处于乌鲁木齐市南郊风口，飞行时间段选择至关重要，每日午后开始风力逐渐加强，11:30至16:00为最佳飞行时间，起飞降落区域选择南北各一处空地上，共飞行了13架次，获取了相片10990张,外业航飞现场如图3所示。
图3: 外业航飞现场
5.2 影像数据处理
影像数据处理软件采用飞马无人机管家专业版，分为智检图、智理图、智拼图软件，工作流程如图4所示。
数据准备
原始影像
POS信息
相机信息
建立工程
影像质检
影像预处理
空三加密
DSM/DEM生成
正射纠正
匀光匀色
镶嵌拼接
影像图
图4: 影像数据处理工作流程
（1）利用智检图，基于GPU的并行计算模式，快速提供质量报告，展示影像曝光点，脚印图，影像连接强度等信息，剔除冗余影像。
（2）航测期间有多云天气，相片颜色有差异，利用智理图，基于自适应的匀光匀色处理算法，消除了影像间色彩、光照不一致现象。
（3）空三加密是整个航测内业数据处理的核心部分，利用特征匹配和最小二乘匹配相结合的多级影像金字塔匹配算法，进行同名像点匹配。利用智拼图，一键式操作完成影像从空三到镶嵌出图的全部流程，本项目采用高精度 GPS 辅助空三直接定向成图的方法，空三计算过程如图5所示。
图5: 空三计算过程
（4）原始影像制作为1:8000比例尺影像图，为方便工作使用，将正射影像图（DOM）分幅为31幅，按1:3000比例尺喷绘，原始影像如图6所示，数字表面模型如图7所示，分幅成果影像图如图8所示。
图6: 原始影像 图7: DSM
图8: 分幅成果图
6建筑量概算统计
为土地收储前期规划提供收储片区内建筑量概算数据，通过无人机影像数据处理获取了正射影像图（DOM）和数字表面模型（DSM），利用ArcGIS软件快速计算出单体建筑面积，概算统计出了片区内建筑总量，建筑物量算个数为10065栋，建筑物录入信息个数为9899条。主要生产过程：
（1）将DOM加载入ArcGIS中，按建筑物表面绘制成面状要素，由于规划要求概算建筑量，屋檐忽略不计。
（2）将DSM加载到ArcGIS中，量取建筑物顶部高程与底部高程，计算出高差，根据房屋性质判断层高，用高差除以层高得出层数（如图9所示，1为房屋高度、2为地面高度），民宅层高基本在3米厂房层高在5米，以此为阈值统计出建筑物层数。
图9: 建筑物层数计算
（3）将房屋层数、属性等数据录入ARCGIS。
（4）利用ArcGIS将建筑物单层面积以及建筑面积计算出来（建筑面积=单层面积*层数），将数据导出至Excel表格，提供成果图如图10所示。
7成果评价
（1）正射影像图（DOM）及分幅图交付给市土地储备领导小组办公室、沙区征收办、市规划设计院，影像清晰，现势性好，得到市领导及使用单位认可。
（2）建筑量概算数据提供给市规划设计院，已用于土地收储前期规划中。
8结语
（1）通过无人机航测系统在土地收储工作中应用实践，解决了快速获取土地收储片区高分 图10: 建筑量概算成果图
辨率影像图的问题，作为土地收储、征收等工作的重要依据，高效的进行了建筑量概算统计，满足了前期规划需要，获得了良好的社会效益、经济效益。
（2）通过项目的实施，充分发挥了无人机航测使用成本低、操作简单、机动快速、高分辨率的技术优势，满足了政府部门对地理信息的需求。乌鲁木齐市城市勘察测绘院2018年引入了飞马F300智能航测系统，进行了大比例尺地形图测绘、倾斜三维测量等生产实践，具备了无人机航空摄影测量生产能力，极大提高了乌鲁木齐地区测绘保障服务能力，示范效应显著。
（3）由于地窝堡国际机场离乌鲁木齐市城区较近，空域和航高协调难度极大，采用有人机进行高分辨率影像获取非常困难，无人机航测技术将成为乌鲁木齐市获取高分辨率影像的重要手段，应用前景广泛。
