第73~74期：无人机 “瞰”增城
由于微小型无人机的经济性、安全性和易操作性，在很多民用领域都有着较大的发展需求，随之，民众对无人机的应用也已不再陌生。在民用领域中，航空测绘、地质环境勘察、土地利用监测、气象与灾害监测、空中交通监管、高压线路巡检以及植保农药喷洒等无人机服务在我省部分城市已有大量开展。
增城区城乡规划测绘院(以下简称“测绘院”)是增城区国土资源和规划局下属事业单位，拥有测绘航空摄影和摄影测量与遥感乙级资质，具备中国航空器拥有者及驾驶员协会(AOPA-CHINA)颁发的《民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证》的无人机操控人员，单位现有固定翼型无人机和多旋翼型无人机多架(如图1所示)，并取得航拍数据后期制作的两项专利成果。近两年来，我测绘院立足城乡规划建设，培养技术创新能力，致力于服务我区科技信息化建设，开展了多元化的航拍服务。完成了我区重点项目航拍监测、辅助重点项目航拍选址、低空全数字化摄影测量、倾斜摄影测量建设三维城市、违法用地和违法建设查证服务、美丽乡村建设成果和历史建筑航拍宣传以及自然灾害应急勘察等航拍工作。让我们一起来了解无人机在增城的应用成果吧。
图1 固定翼无人机和多旋翼无人机
1、无人机辅助重点项目监测
增城安置区建设项目是我区的重点民生建设项目，自安置区项目启动建设以来，一直受到区政府的高度重视。日前，挂绿湖周边11个安置区的建设正在紧张有序的进行，建设进度不断加快。为能够定期、全面、实时的掌握每个安置区的建设施工情况，确保政府对安置区建设进度的有效控制，需要加大对安置区全面监察工作的力度，采取创新的技术手段，实现安置区建设的快速监察。
我院用多旋翼无人机每个月定期对安置区上空“定点盘旋”拍摄空中三维影像，并制作成全景高清影像和720度全景浏览系统，通过该全景浏览系统，可以在PC端或者移动设备端(手机或平板电脑)随时随地查看每个安置区不同时期的建设情况，并可以分享。以实现定期、全面、多方位的监察，辅助区政府及相关部门及时掌握安置区建设情况和决策，国规局移动规划平台航拍全景浏览系统建设成果如图2所示。
图2 安置区4-8月建设监察图(明星村)
2、无人机辅助重点项目选址
近年来，增城区充分发挥开发区的主引擎作用，着力推进挂绿新城、广州东部交通枢纽中心、电子五所现代科技产业园、低碳总部园经济区的建设和优化提升北部生态旅游度假区，各类重点项目和主题公园的选址要求显得尤为突出。
2016年3-7月，我院用无人机先后对东北货车外绕线(仙村段)、挂绿新城某地块的主题公园、广惠高速南辅道线路等规划项目选址进行航拍，制作高分辨率正射影像图和低空多视角宣传片及全景影像，并统计规划铁路沿线40米的用地建筑面积，辅助选址工作的顺利开展。如图3所示。
图3 规划选址航拍
3、低空航测技术在高速公路测量中的应用
传统的测量方法在高速公路上作业存在一定的局限性和安全隐患，在测量申请批复后，要作好安全防护措施，同时也要错开高峰期的车辆通行时间。如果选用无人机低空摄影测量可以很好的解决以上问题，2015年10月，我测绘院用固定翼无人机先后对广惠高速和增莞高速增城段47.7公里的飞行路段进行航线设计和像控点布设，获得了0.08米分辨率的航拍影像，通过INPHO UASMaster和航天远景MapMatrix软件进行空中三角测量和立体采集，精编完成高速公路的1:1000地形图，并提取了道路中心线和建筑控制线。如图4所示。
图4 高速公路航摄立体测图
4、倾斜摄影测量建设三维城市
三维城市信息化建设是利用城市空间地物的三维坐标数据和空间地物表面纹理数据，对城市建筑、园林绿化、道路桥梁等进行直观显示。通过三维建模，能直观反映报审项目与其周边城市现状环境的空间关系。传统的城市三维建模工作存在建设成本高，项目周期长，虚拟模型纹理与现实建筑之间色差大等的问题。如果采用无人机低空倾斜摄影辅助三维城市建模可以较好的解决以上问题。
我院用多旋翼无人机配带多视频镜头低空倾斜摄影，获取挂绿湖、区政府、科技博物馆、万达广场等区域的真彩色影像，利用自动建模软件，制作完成了高分辨率正射影像图和高精度三维模型。与传统的手工建模相比，提高建模效率，保留了原始建筑的真实外立面纹理。三维模型效果展示如图5所示。
图5 中心城区部分建筑三维模型
5、违法用地查证服务
增城区从2015年6月起，在全区范围内开展严查严控违法建设专项整治工作。专项整治的范围是，正在实施或停工尚未建成的违法建设，包括违法新建、拆旧建新和扩建等情况。为进一步完善全区严查严控违法建设的长效管理机制，确保违法建设得到有效控制，需要继续加大对查控违法建设的工作力度，创新措拖，铁腕治违，以新招查控违法建设。
今年5-8月，我院先后对违法建设较为严重的村、镇进行航拍取证，拍摄6个行政村的违法建设现状视频，并对我区南部25平方公里的范围内开展航空摄影测量，快速获取了0.1米分辨率的正射影像图。并将无人机影像与2015年9月获取的卫星影像进行叠加比对，划出用地变化图斑，并与我区的“国有土地使用权登记”和“集体土地使用权登记”两类合法用地审批数据进行套合，查证新增违法建筑情况，供执法部门决策，如图6所示。
图6 违法建设调查图
6、美丽乡村建设成果航拍宣传
美丽乡村的建设是系统工程，涵盖农村经济、社会、文化、生态及农民素质提升。自2012年以来，增城启动美丽乡村的建设，计划创建28个试点村，其建设成果显著。测绘院结合增城区新农办在美丽乡村建设方面的工作意见，为更好地展示美丽乡村建设，采用无人机对部分美丽乡村进行航拍，结合航拍与地面照片，制作了精美图文集。采用720度全方位拍摄方法，制作村庄的720度全景展示系统，无论是在手机、平板，还是PC电脑端，都能够轻松在线浏览体验，俯瞰村庄全貌，并可通过本浏览展示系统体验VR(虚拟现实)的魅力，只需佩戴一幅VR眼镜，将浏览模式设置为VR，即可观看。同时拍摄了村庄的视频素材，并制作了“俯瞰增城之美丽乡村”系列宣传片。目前拍摄的美丽乡村主要有：瓜岭村、大埔围村、莲塘村、西园村等。
在“全域村庄地图集”与“村庄信息采集”项目中，用无人机对村庄全貌拍摄，并以图文并茂形式展现村庄的魅力与特色。目前拍摄成果有荔城街(蒋村、莲塘村、桥头村、庆东村)、增江街(初溪村、大埔围村、光耀村、联益村)、小楼镇(东境村、二龙村、九益村、西境村、西园村、约场村)以及石滩镇(仙塘村)，如图7所示。
图7 村庄航拍全景图
7、历史建筑和传统风貌建筑航拍宣传
2016年5月在我区举办的“为文化遗产点赞，为美丽增城添彩——增城区不可移动文化遗产普查成果图片展”活动中，我测绘院采用多旋翼无人机对增城区瓜岭村、黄屋村、何屋村、坑贝村以及中新镇莲塘村等村庄历史建筑进行拍摄。拍摄时，从“正面拍摄”、“俯瞰拍摄”、“斜侧拍摄”、“垂直拍摄”等多角度进行拍摄，运用“环绕飞行”、“由远及近”、“由近到远”、“横穿建筑”等飞行方式，多角度全方位展示增城文化遗产资源，挖掘埋藏在城里乡间古建筑的美，领略古建筑的独特魅力。并将无人机获取的低空视角素材提供相关部门，制作成历史文化遗产宣传片，展示效果得到认可。如图8所示。
图8历史建筑航拍照片
8、灾后勘察应急响应
我们在2015年天津爆炸案看到了无人机的身影，在各种消防演练中也看到了无人机。这也就说明无人机救灾救援已经开始被有关部门所重视，可以在恶劣的环境下，不受空间与地形限制是无人机的最大优势也是救灾救援的最大难点。
增城地质古老，北部主要以山地为主，为自然灾害多发地。2016年5月，阴雨天气连续多日，在温南公路路段发生小部分山体滑坡灾害，造成道路中断，且灾害发生在深夜，采用传统的技术手段难以快速获取灾害情况。我院用无人机搭载照明设备对灾害现场进行低空航拍，大致掌握灾害情况，天微亮后第一时间获取了灾害全貌图片及视频，提高了灾情勘察效率。
2016年8月，在响应“2016广州市突发地质灾害应急演练”工作中，我院参与应急演练中的无人机模拟灾害发生地的低空航拍，顺利完成全程5分钟的航拍任务，体现出了无人机在灾后勘察工作的优势，如图9所示。
图9无人机救灾响应照片
科技改变生活，灵活智能的空中机器人正逐渐影响着我们的生活。2016年，天津宁河供电抢险队员开展重要排水泵站供电线路无人机协同巡检工作，确保供电安全稳定。宁波宁海配备了森林消防扑救指挥无人机监控系统，实现森林防火由“人防”向“技防”转变，提高森林消防的监测效率。深圳交警组织无人机航拍早高峰主要道路的车流变化，通过微博直播，网民可以实时观看多组多地交通情况。广州从化区良口锦村用无人机航拍千泷沟大瀑布，助推从化旅游。
无人机正在逐步与各行业进行深度结合，各行业把专业传感器和机械设备搭载至无人机平台，结合目前无人机配有的通讯模块、导航系统、避障系统、视觉识别系统和专业应用软件，使无人机的应用进一步扩大，成为三维世界的空中智能节点。如今城市发展日新月异，充满机遇，无人机的应用也会愈加广泛，为增城的信息化建设增添一份力量。
作者：史经 赵海强 宋胤锋
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