基于无人机测绘技术的城市地形测绘应用研究

摘要：无人机测绘技术以其灵活、高效、成本低等优势在城市地形测绘中得到广泛应用。通过搭载高精度相机与激光雷达，无人机可快速获取地形数据，提升测绘精度和效率。本文结合当前城市地形测绘的特点，探讨无人机测绘的技术原理、操作流程及优势，分析其在城市规划、基础设施建设和灾害预警等方面的应用成效，并针对存在的问题提出优化路径，以期为城市地理信息系统建设提供支持。

关键词：无人机测绘；城市地形；数据建模

一、城市地形测绘的现状问题与技术革新诉求

（一）传统测绘方法在城市复杂地形中的局限性

在传统地形测绘中，地面人工勘测和GPS定位方法因人为操作、视距受限等因素，效率较低，且在高楼密集区、道路立体交叉区域难以有效采集数据。部分区域因交通阻隔或地形起伏复杂，传统仪器难以部署测点，导致测量数据断层，影响整体图像拼接质量。数据处理周期长，人工整理难度大，常出现成果图分辨率低、更新频率低等问题。在城市快速发展背景下，原有测绘方法已难以满足高频率、大范围、高精度地形测绘需求。对具备快速响应、多源采集能力的现代测绘手段需求愈发迫切，城市测绘亟需引入新型高效测绘技术进行技术更新和体系重构。

（二）城市快速发展对高精度测绘数据提出更高要求

城市建设速度加快带来了建筑密度的上升与功能分区的多样化，城市地形结构日益复杂。对测绘成果的精度、更新频率、三维立体表现能力提出了更高要求，尤其在基础设施规划、交通设计与地下空间利用中，对数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）等数据需求显著增长。常规测绘数据往往难以满足上述领域的深度使用场景，在精度控制、时效响应及面状表达能力方面存在短板。管理部门与规划单位需依赖更高分辨率、更快速获取和处理的测绘数据实现动态管理与模拟决策，测绘手段的智能化、自动化与集成化需求日益突出，为无人机技术的大规模介入提供了广阔空间。

（三）无人机测绘技术对传统城市地形测绘的革新价值

无人机搭载高性能传感器进行城市地形测绘，可实现低空高密度影像采集，生成精细化的二维正射影像图与三维点云模型，在精度与时效性方面优于传统方法。通过航线规划与自动飞控系统，无人机能够在短时间内覆盖大面积目标区域，采集数据连续性强，适应性广。在建筑密集、交通繁忙区域亦可灵活飞行，规避传统测绘“盲区”。通过后期影像处理与地面控制点校准，可生成满足城市设计所需的高精度地形数据成果。无人机测绘技术还具备部署灵活、操作便捷、成本控制合理等优势，推动城市地形测绘由静态描述向动态感知、从二维平面向三维建模方向转型升级。

二、无人机测绘技术在城市地形测绘中的应用实践

（一）基于正射影像图的城市地形快速建模

无人机通过多架次航拍获取城市地表影像，结合数字摄影测量技术快速生成高分辨率正射影像图（DOM），实现地形的可视化表达与精准建模。正射影像通过将倾斜影像几何纠正、辐射平衡、地面控制点校正等环节处理，使其具备精确的地理坐标，适用于GIS平台的数据接入。图像像素精度可控制在5cm以内，广泛应用于城市总体规划、绿地评估、道路排布设计等领域。在城市新区开发中，通过对建筑密度、道路高程、地表覆盖状况的精准识别，可辅助分析区域可建设性与风险等级。在旧城区改造中，正射影像可为历史建筑、管线布局的识别提供客观依据，避免误判与重复调查。系统通过自动建模与叠加分析，可显著缩短测绘周期，提高数据利用率与服务效率。该方法也为应急管理与市政监管提供实时图像支撑，提升城市管理数字化水平。

（二）三维点云数据在城市地形精细还原中的作用

无人机搭载激光雷达（LiDAR）获取的三维点云数据，可全面反映城市复杂地形起伏与地物形态，为构建城市三维地形模型提供高精度基础。点云数据具备稠密、连续、空间精度高的特点，单次飞行可采集上千万个空间点，通过后处理形成真实反映地形特征的数字高程模型（DEM）与数字表面模型（DSM）。在立交桥、山地住宅区等高差显著地段，点云数据可准确表达坡度、边坡结构与建筑轮廓，为道路设计、排水系统建设提供精确依据。在地下空间开发、地质灾害评估等工作中，三维点云技术可还原断面结构，实现视点切换与断层识别，增强可视化表达效果。对城市生态绿化与公共设施布局，点云数据亦可支持高空视角分析与绿量计算，实现绿色指标监控与评估。三维地形还原能力推动测绘从二维图解向三维仿真、动态表达迈进，提高测绘成果对城市设计和管理的实用价值。

（三）城市地形测绘中无人机航线规划与自动飞控系统应用

在城市地形测绘任务中，科学的航线规划与高效的飞控系统是保障无人机测绘精度与效率的关键要素。航线规划通过GIS平台预设飞行区域与边界范围，结合地形高差设定航高及重叠度，确保影像数据连续性与边缘拼接质量。城市区域飞行中，需避让高楼林立区域、设置高度缓冲带，以防图像倾斜或遮挡。自动飞控系统在飞行过程中可动态调整航迹，避开障碍物并保持航向稳定，减少人工干预造成的误差。系统集成IMU、GPS与姿态传感器，实时记录航拍路径与位置信息，为影像后期校正提供参照依据。任务执行前通过仿真飞行功能验证路径可行性，飞行中设置应急返航策略，保障数据安全与设备稳定。该系统可实现多架无人机编队作业，通过中控平台统一调度与任务分配，提升大区域测绘效率。在复杂城市地形环境中，航线科学性与飞控智能性对最终成果质量起着决定性作用。

（四）城市灾害监测与预警中的无人机测绘支持

在城市洪涝、滑坡、地面塌陷等自然灾害风险区域，无人机测绘技术为灾前评估、灾中应急与灾后重建提供精确、实时的地形数据支持。在暴雨易涝区，通过定期航拍建立地表高程变化模型，结合积水点统计与水流路径分析，识别洪水高风险点并优化排水系统设计。在地质滑坡隐患点布设定期飞行任务，采集多时相影像与点云数据进行对比分析，可捕捉地表微变形趋势，实现预警触发。在灾中阶段，无人机可迅速进入交通中断区域获取灾情图像，并生成三维场景模型，为指挥调度与抢险路径规划提供参考。在灾后重建中，测绘数据支持损毁评估、修复设计与地形恢复模拟。无人机作业速度快、部署灵活、数据精度高，是传统遥感与地面勘查手段的重要补充。通过与城市应急管理系统对接，构建“空—地—图”联动机制，可实现城市灾害风险的全过程监测与动态响应，提升城市韧性与抗灾能力。

结束语：无人机测绘技术已成为城市地形测绘中不可或缺的重要手段。其高精度、高效率、多样化成果输出能力，显著提升了城市测绘的工作效率与成果质量。未来应继续推进无人机测绘与GIS、BIM、AI等系统的深度融合，构建智能化、多源融合的城市空间信息平台，为精细化城市治理和智慧城市建设提供坚实的地理信息基础支撑。

参考文献

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