无人机在城市勘察中的工作指导书

无人机在城市勘察中的工作指导书一、无人机在城市勘察中的工作概述

城市勘察是城市规划、建设和管理的重要基础工作，无人机作为一种高效、灵活的空中观测工具，在城市勘察中发挥着越来越重要的作用。本指导书旨在规范无人机在城市勘察中的操作流程、技术要求和应用方法，确保勘察工作的高效、安全与精准。

（一）无人机在城市勘察中的优势

1.高空作业能力强，可快速获取大范围数据

2.成本相对较低，减少人力和物力投入

3.可适应复杂地形，如山区、水域等

4.数据获取实时性强，便于动态监测

（二）适用勘察场景

1.城市地形测绘

2.基础设施现状调查

3.环境监测与评估

4.突发事件应急响应

二、无人机城市勘察的技术要求

为确保勘察数据的质量和安全性，需遵循以下技术要求。

（一）设备准备

1.选择合适的无人机型号，如测绘级无人机（如大疆M300RTK、ParrotSequoia等）

2.检查无人机电池容量，确保单次飞行时间不少于30分钟

3.配备高精度GNSS接收机，如RTK（实时动态定位）系统

4.使用专业级相机，分辨率不低于4000万像素

（二）数据采集规范

1.飞行前进行地面控制点（GCP）布设，数量不少于3个

2.采用倾斜摄影技术，飞行高度控制在80-150米之间

3.相机曝光参数设置：ISO100-200，快门速度1/500秒以上

4.获取数据时需避开强电磁干扰区域

三、无人机城市勘察的操作流程

按照以下步骤进行操作，确保勘察工作有序开展。

（一）勘察前准备

1.确定勘察区域范围，绘制飞行计划图

2.规划飞行航线，设置重叠率不低于80%

3.检查天气条件，风力小于5级，能见度大于10公里

4.进行无人机系统自检，包括电机、传感器等

（二）数据采集实施

1.启动无人机，沿预定航线进行匀速飞行

2.实时监控飞行状态，避免碰撞障碍物

3.采集过程中记录GPS坐标、时间戳等信息

4.飞行结束后进行数据备份，存储于安全设备

（三）数据处理与输出

1.使用专业软件（如ContextCapture、AgisoftMetashape）进行点云生成

2.对影像进行拼接，生成高精度正射影像图

3.提取关键数据，如建筑物高度、道路坡度等

4.输出标准化成果文件，包括DWG、JPEG等格式

四、安全与质量控制措施

为保障勘察工作安全，需严格执行以下措施。

（一）安全操作规范

1.飞行前检查无人机电池电量，剩余电量不低于50%

2.避开人口密集区、军事设施等禁飞区域

3.使用反光标识或无人机灯光，增强夜间可见性

4.随时关注空域动态，避免与其他飞行器冲突

（二）质量控制要点

1.数据采集时保持相对湿度在50%-70%之间

2.定期校准GNSS接收机，误差控制在厘米级

3.对采集影像进行亮度、对比度一致性检查

4.成果输出前进行第三方复核，确保数据准确性

五、注意事项

1.飞行前需获取相关空域许可（如适用）

2.数据采集期间避免使用金属工具干扰信号

3.长时间作业需配备备用电池和充电设备

4.勘察完成后及时整理归档所有数据

**一、无人机在城市勘察中的工作概述**

（一）无人机在城市勘察中的优势

1.**高空作业能力强，可快速获取大范围数据**：无人机能够飞越地形障碍，在相对安全的高度进行观测，单次飞行可覆盖数平方公里甚至数十平方公里，远超传统地面测量效率。例如，在测绘城市新区地形时，使用测绘级无人机配合RTK技术，几小时内即可获取数平方公里的高精度点云和影像数据，极大缩短了传统测量所需的时间（传统方法可能需要数天甚至数周）。

2.**成本相对较低，减少人力和物力投入**：相较于传统航空测量或人工测绘，无人机作业的综合成本（包括设备折旧、人员、燃油/电力、数据处理等）通常更低。特别是在人力成本较高的地区或需要多次重复测量（如监测变化）的场景下，经济性优势更为明显。例如，进行一次典型的城市道路现状测绘，使用无人机可能只需传统方法的1/3到1/2成本。

3.**可适应复杂地形，如山区、水域等**：传统测量方法在山区、林区、滩涂、桥梁、陡坡等危险或难以进入的区域作业难度大、风险高。无人机具有较好的机动性，能够贴近目标区域进行低空、倾斜甚至悬停拍摄，有效获取这些区域的详细数据。例如，在勘察跨海大桥时，无人机可低空掠过桥面和桥墩，获取高分辨率影像，而无需搭建危险的测量平台。

4.**数据获取实时性强，便于动态监测**：无人机可快速部署，短时间内完成数据采集，且获取的数据（如视频流、实时定位信息）可即时传输回地面站。这对于需要快速响应的场景至关重要，如灾害（滑坡、洪水）aftermath勘察、施工进度跟踪、植被生长变化监测等。例如，在发生城市内涝后，可立即派无人机前往积水区域，实时评估范围和深度，为应急决策提供依据。

（二）适用勘察场景

1.**城市地形测绘**：快速获取城市建成区及郊区的高精度数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）和三维模型。包括道路、建筑物、植被、水体等地物要素的测绘，为城市规划、土地管理提供基础地理信息。具体可包括：新建区域的地形图测绘、老城区现状地形数据更新、特殊地貌（如洼地、陡坎）的精细测绘。

2.**基础设施现状调查**：对城市道路、桥梁、隧道、管线（如电力、通信、供水、燃气）、公共设施（路灯、座椅、标识牌）等基础设施进行现状调查和三维建模。例如，对全市主要道路网进行现状测绘，建立道路中心线、边界线、纵断面、横断面数据库；对关键桥梁进行结构形态测绘和建模，用于健康监测前期数据采集。

3.**环境监测与评估**：监测城市绿地覆盖范围与变化、水体水质与岸线形态、城市热岛效应（结合热成像相机）、空气污染扩散（结合气体传感器，视设备能力）等环境要素。例如，定期对城市公园和绿地进行无人机航拍，评估植被长势和面积变化；对河流、湖泊进行岸线变迁和水质状况（如漂浮物）的监测。

4.**突发事件应急响应**：在自然灾害（地震、洪水、台风）、事故（火灾、爆炸、泄漏）等突发事件后，快速评估灾区范围、基础设施损毁情况、人员被困风险点等，为应急指挥和救援行动提供及时、准确的信息支持。例如，洪水过后，无人机可进入地面交通中断区域，评估道路、桥梁、房屋淹没情况，寻找被困人员可能的位置。

**二、无人机城市勘察的技术要求**

（一）设备准备

1.**选择合适的无人机型号**：根据勘察任务的具体需求，选择性能匹配的无人机。测绘级无人机通常具备更高的飞行稳定性、更强的抗风能力、更长的续航时间以及内置高精度GNSS模块和IMU。例如，选用如大疆M300RTK、AutelEVOIIR40TRTK、ParrotSequoia等具备专业级飞行性能和测绘功能的无人机。对于小范围、高精度单体建模，也可考虑使用搭载高分辨率相机的多旋翼无人机。

***性能考量**：

***最大起飞重量**：需满足搭载相机、RTK模块、GCP标记器等设备的总重量要求。

***续航时间**：根据单次任务所需飞行时长选择，一般专业测绘无人机续航在30-60分钟或更长。

***抗风等级**：城市环境可能遇到不稳定风场，选择抗风能力强的无人机（如5级或以上）。

***载重能力**：确保能搭载所需载荷，如双镜头倾斜摄影相机、激光雷达等。

2.**检查无人机电池容量与状态**：确保所有作业电池容量充足，符合安全飞行标准。建议配备至少3块可充电电池，以支持较长时间的连续作业。使用专业充电器，并定期使用电池检测仪检查电池健康度（容量衰减情况），及时更换老化电池。记录每块电池的飞行时长，合理分配任务。

3.**配备高精度GNSS接收机**：对于需要厘米级定位精度的测绘任务，必须使用RTK（实时动态定位）或PPK（后处理动态定位）技术。通常无人机自带RTK天线，但需确保RTK基站（固定站）工作正常，或使用商业化的PPK服务（如徕卡、Trimble、Reseeker提供的云服务）。RTK基站应架设在已知精确坐标的稳定位置，并持续观测。

4.**使用专业级相机**：相机的分辨率、传感器尺寸、镜头质量直接影响数据成果的细节和精度。建议使用分辨率不低于4000万像素的全画幅或半画幅相机，具备高动态范围（HDR）拍摄能力，以适应城市复杂光照环境。镜头焦段宜选择广角和倾斜镜头组合的倾斜摄影系统，或高分辨率的广角相机配合独立倾斜相机。确保相机GND（地平线检测）功能开启，以获取更准确的影像姿态。

（二）数据采集规范

1.**地面控制点（GCP）布设**：GCP是连接无人机影像与地面真实坐标的关键。根据项目精度要求（厘米级、分米级），合理布设数量和分布。一般城市测绘项目，面积大于1平方公里，建议布设至少3-5个GCP。GCP应分布均匀，覆盖整个测区，并尽量靠近测区边缘。选择稳固、无遮挡、易于标记和观测的地点。

***GCP布设要点**：

***位置选择**：应选在地面平坦、开阔、不易被后续施工或环境变化破坏的地方。

***标记**：使用醒目的颜色（如白色或黄色）和尺寸（如20x20cm的矩形或圆形标记板），确保无人机相机能清晰识别。标记中心需精确对应真实地面坐标。

***坐标测量**：使用精密测量仪器（如全站仪）精确测量每个GCP的X、Y、Z坐标，精度应优于厘米级。同时测量GCP之间的边长，用于检核。

***观测**：在无人机采集数据时，GCP需被清晰拍摄到，至少在50%以上飞行航线（航向和倾斜）的视场内可见。

2.**采用倾斜摄影技术**：倾斜摄影是通过无人机搭载至少两台相机（一个垂直向下，一个倾斜向下，通常为45度），从垂直和多个倾斜角度同步采集影像，结合GNSS/IMU数据，自动生成高精度点云和正射影像的技术。

***技术参数设置**：

***飞行高度**：根据测区范围和所需的地面分辨率（GDOP）确定。一般城市测绘，飞行高度H与地面分辨率d的关系可近似为：d≈(H*0.0006)/sin(视角角/2)。例如，要达到5cm地面分辨率，飞行高度（相对于地面）大约在120-150米。具体高度需结合相机焦距、传感器尺寸计算。

***相机视角**：垂直相机镜头朝下，倾斜相机镜头朝下倾斜45度。

***影像重叠度**：航向重叠度（相邻航线间的影像重叠部分）建议为70%-80%；旁向重叠度（同一航线内相邻影像间的重叠部分）建议为60%-80%。影像重叠度不足会影响点云和影像的自动匹配精度。

***曝光参数**：设置合适的ISO、快门速度和光圈值，确保在不同光照条件下影像曝光正确、噪声低。建议使用手动（M）模式，固定参数。例如：ISO100-200，快门速度不低于1/500秒，光圈优先（Av）或手动（M）模式。

3.**获取数据时需避开强电磁干扰区域**：无人机及其GNSS接收机对强电磁场敏感。在以下区域作业前需评估风险或调整计划：变电站、高压线附近、大型通信基站、雷达站、无轨电车沿线、金属结构密集区等。可通过关闭无人机部分功能（如5G/Wi-Fi）或使用屏蔽措施进行尝试，但需确保不影响飞行安全。

**三、无人机城市勘察的操作流程**

（一）勘察前准备

1.**确定勘察区域范围，绘制飞行计划图**：

***步骤**：

*根据任务需求，在电子地图上圈定精确的勘察范围。

*使用专业飞行计划软件（如大疆智图、Pix4DCapture、DroneDeploy等）导入测区范围。

*在软件中设定飞行参数：飞行高度、相机角度（垂直、倾斜）、影像重叠度、航线间距等。

*生成规划的飞行航线图，检查航线是否覆盖整个测区，有无遗漏或重叠过大/过小之处。

*导出飞行计划文件（如Job文件），用于无人机载入执行。

2.**规划飞行航线，设置重叠率**：

***要点**：

*确保航线规划充分考虑地形起伏和目标物体大小。复杂地形或密集城市建筑区，需要更高的重叠度（如航向90%）。

*对于需要高精度建模的局部区域，可设置平行加密航线。

*飞行计划应避免在测区边缘产生盲区，可适当延伸航线。

3.**检查天气条件**：

***要点**：作业前必须查询测区近期的天气预报。选择晴朗、无云或少云、风力稳定（通常要求小于5级，风速小于10m/s）、能见度良好（大于10公里）的天气。避免在雨、雪、雾、大风天气下飞行。实时关注天气变化，如遇突发恶劣天气，应立即中止飞行。

4.**进行无人机系统自检**：

***步骤**：

*在起飞前，按照出厂要求，使用地面站软件或遥控器对无人机进行系统检查：电机运转是否正常、桨叶有无损伤、云台是否稳定、电池电量是否充足（建议不低于80%）、GPS信号强度是否良好（信号格数或HDOP/RMC信息）、RTK状态是否正常（如连接基站、固定解）。

*检查相机状态：是否已正确安装、镜头是否清洁、GND功能是否开启。

*确认所有设备连接牢固。

（二）数据采集实施

1.**启动无人机，沿预定航线进行匀速飞行**：

***步骤**：

*在安全、平坦的开阔地带，按照操作手册启动无人机。

*检查遥控器与无人机连接是否正常，电量显示是否准确。

*启动飞行计划任务，无人机将自动按照预设航线飞行。

*飞行过程中，操作员需通过地面站或遥控器实时监控无人机状态：位置（是否偏离航线）、高度（是否稳定）、速度（是否匀速）、电池电量、RTK固定解状态（如RTK-F）、影像采集进度等。

*保持与无人机的视线内（VLOS）飞行，随时准备接管控制权。

2.**实时监控飞行状态，避免碰撞障碍物**：

***要点**：

*时刻关注无人机周围环境，特别是起飞降落点、航线两侧、上空有无障碍物（如电线、树枝、建筑物突出部分）。

*利用无人机及地面站提供的障碍物感知功能（如有）。

*如遇突发情况（如信号丢失、低电量、GPS失锁），立即执行预设应急程序或手动安全返航。

*在城市复杂环境中，建议降低飞行高度，提高警惕性。

3.**采集过程中记录GPS坐标、时间戳等信息**：

***重要性**：确保每张影像、每个点云数据都带有精确的地理位置和时间信息，这是后续数据处理和成果应用的基础。

***实现方式**：无人机GNSS/IMU系统会自动记录每个数据点的三维坐标（X,Y,Z）和精确的时间戳（Timestamp）。确保GNSS信号良好，RTK状态稳定（对于厘米级精度数据）。

4.**飞行结束后进行数据备份**：

***步骤**：

*无人机安全降落后，立即断开与无人机的连接。

*检查存储卡（SD卡）容量，确保所有数据已成功存储。

*将存储卡取出，使用读卡器将数据备份到电脑硬盘或其他安全存储介质。

*建议采用“3-2-1备份策略”：原始数据至少有3份副本，存储在2种不同类型的介质上，其中至少1份异地存储。

*彻底删除存储卡上的原始数据，或使用写保护卡槽防止误删。

（三）数据处理与输出

1.**使用专业软件进行点云生成**：

***步骤**：

*将备份的原始影像数据（如RAW格式或JPEG格式）和GCP测量数据导入专业点云处理软件（如ContextCapture,Metashape,AgisoftMetashape,Pix4Dmapper）。

*在软件中加载GCP，设置GCP坐标系统和投影信息。

*启动软件的自动化处理流程，软件将自动进行影像匹配、稀疏点云生成、密集点云生成、相机参数优化等步骤。

*监控处理进度，检查关键节点（如点云密度、相机标定结果）的质量。

*处理完成后，导出高精度的测区点云数据（常用格式为LAS,LAZ,PLY,ASCII点云）。

2.**对影像进行拼接，生成高精度正射影像图**：

***步骤**：

*在点云处理软件或专业的正射影像制作软件（如Terrasolid,SURE,或集成在点云软件中的模块）中加载原始影像数据和GCP信息。

*启动正射纠正和镶嵌流程。软件将根据GCP信息和影像匹配结果，对影像进行几何纠正，消除透视变形，并将多张影像无缝拼接。

*进行色彩平衡和匀光处理，生成自然、均匀的正射影像图。

*导出高分辨率的正射影像图（DOM），常用格式为GeoTIFF。

3.**提取关键数据，如建筑物高度、道路坡度等**：

***方法**：

***建筑物高度**：在点云数据或三维模型中，利用软件的自动或手动工具提取建筑物屋顶点云，计算最高点和最低点的高度差。对于独立建筑物，也可在正射影像上量测建筑物轮廓，结合高程数据计算。对于连续建筑区，可使用软件的“建筑物提取”功能。

***道路坡度**：在点云数据或正射影像上选取道路中心线或边界线，软件可自动计算沿线点的高程，进而计算道路的纵坡和横坡。也可在三维模型中直接量测坡度。

***其他数据**：根据需求，可提取道路长度、宽度、面积、体积（如水体面积、土方量）、植被覆盖度、地面沉降（多期数据对比）等多种地物参数。

4.**输出标准化成果文件**：

***要点**：

*根据项目要求或行业规范，选择合适的成果文件格式。常见的格式包括：

***点云**：LAS,LAZ,E57,PLY,ASCII点云

***影像**：GeoTIFF,JPEG2000

***正射影像图**：GeoTIFF

***三维模型**：OBJ,FBX,glTF,或带有地理参考信息的模型

***数据表**：CSV,Excel(包含提取的参数数据)

*成果文件应包含必要的元数据（Metadata），如项目名称、测区范围、坐标系、高程基准、数据采集时间、处理方法、精度信息等。

*所有成果应进行归档，建立清晰的成果目录和说明文档。

**四、安全与质量控制措施**

（一）安全操作规范

1.**飞行前检查无人机电池电量**：

***要求**：每次飞行前，必须使用专业电池充电器充满电。起飞前，确认无人机电池电量显示正常，通常要求剩余电量不低于50%，对于长时间或复杂环境作业，建议不低于70%。严禁使用电量不足或老化、损坏的电池飞行。

2.**避开禁飞区域**：

***要点**：严格遵守当地关于无人机飞行的管理规定。主动查询并避开禁飞区、限飞区、军事管理区、机场净空区、重要设施周边等区域。在城市环境中，尤其要避开高层建筑密集区、变电站、政府机关、医院、学校等敏感区域。

3.**使用反光标识或无人机灯光**：

***目的**：提高无人机在复杂环境（如黄昏、黎明、阴天）或夜间飞行的可见性，降低碰撞风险。

***方法**：在无人机机体外部粘贴反光条或使用带有LED灯光的无人机设备。飞行时开启灯光，并保持一定的频率闪烁。

4.**随时关注空域动态**：

***要点**：飞行前了解当地的空域分类和通行规则。在飞行过程中，保持对周围环境的观察，注意有无其他飞行器（如载人飞机、其他无人机）进入作业空域。如遇其他飞行器接近，应立即停止飞行并安全悬停或返航。

（二）质量控制要点

1.**数据采集时保持相对湿度在50%-70%之间**：

***原因**：高湿度或雾气会降低相机传感器的工作效率，影响影像质量和点云匹配精度。极端湿度也可能影响RTK接收机性能。

***措施**：尽量避免在雨、雪、雾、露水等高湿度天气下进行外业数据采集。选择晴朗、相对干燥的天气。

2.**定期校准GNSS接收机**：

***重要性**：GNSS接收机长时间使用或环境变化可能导致内部参数漂移，影响定位精度。

***方法**：按照设备说明书的指导，定期进行GNSS接收机校准，特别是天线相位中心校准（APC校准）。对于要求厘米级精度的RTK/PPK作业，确保基站和流动站（无人机）的GNSS天线都进行了正确的校准。

3.**对采集影像进行亮度、对比度一致性检查**：

***目的**：确保多张影像在不同光照条件下具有一致的光谱响应，这是后续影像拼接和点云生成的基础。

***方法**：在飞行前和飞行中，检查相机曝光是否均匀，避免过曝或欠曝。对于长时间、多时段的作业，可使用相机的自动白平衡或手动设置保持一致性。在处理软件中，可使用影像质量检查工具或手动调整参数，确保影像间色调、亮度匹配良好。

4.**成果输出前进行第三方复核**：

***意义**：独立验证处理成果的精度和完整性，是保证数据质量的重要环节。

***方式**：可选取测区内的若干个特征点（最好是地面标志物或建筑物角点），使用全站仪等高精度测量设备进行实地复测。将实地测量坐标与无人机数据处理生成的坐标进行比对，计算误差，评估成果精度是否满足项目要求。也可抽取部分影像或点云数据进行人工检查。

**五、注意事项**

1.**作业前获取相关空域许可（如适用）**：

***说明**：根据当地管理规定，在某些特定区域或进行大规模、长时间无人机作业前，可能需要向相关管理部门（如空管部门、行业主管部门）申请空域使用许可或进行报备。

2.**数据采集期间避免使用金属工具干扰信号**：

***原因**：金属物体可能产生电磁干扰，影响GNSS信号的接收和稳定性。

***措施**：在无人机附近操作时，避免使用手机、金属剪刀、铁锹等强干扰源。操作遥控器时，尽量使用非金属材质的设备包或手柄。

3.**长时间作业需配备备用电池和充电设备**：

***准备**：对于大范围或长时间的勘察任务，除了携带足够的电池外，还应准备相应的充电器、充电座、备用电池包装盒等，并确保充电设备能在野外环境下正常工作。

4.**勘察完成后及时整理归档所有数据**：

***要求**：每次任务结束后，应立即整理原始数据、处理过程记录、成果文件、元数据、质量检查报告等，建立规范的档案体系。确保数据安全存储，方便后续查阅或调阅。对涉密或敏感数据，需按相关规定进行加密处理和保管。

**六、设备维护与保养**

（一）定期检查与校准

1.(1)每次飞行后，检查机身结构、桨叶磨损情况，及时更换损坏部件。

2.(2)每月对相机镜头进行彻底清洁，去除指纹、灰尘和污渍。

3.(3)每季度检查GNSS天线连接是否牢固，天线罩是否完好。

4.(4)每半年进行一次电机、电调的绝缘电阻和电机空载测试。

（二）电池维护

1.(1)使用原装或认证的充电器为电池充电，避免过充或过放。

2.(2)避免将电池存放在过冷（低于0℃）、过热（高于35℃）或潮湿的环境中。

3.(3)每月进行一次电池容量测试，记录电池性能衰减情况。

4.(4)对于容量衰减超过20%的电池，应及时更换。

（三）软件更新

1.(1)定期检查无人机固件、地面站软件、处理软件是否有更新版本，及时进行升级，以获得更好的性能和功能。

2.(2)确保所有软件都运行在兼容的操作系统版本上。

**七、人员培训与资质**

（一）操作人员培训

1.(1)所有操作人员必须经过专业培训，熟悉无人机操作手册、飞行计划软件使用方法、应急处理流程。

2.(2)掌握基本的航空知识和气象学知识，能够判断飞行天气条件。

3.(3)具备一定的地理信息科学基础知识，理解数据采集和处理的基本原理。

（二）资质要求

1.(1)根据不同国家和地区的法规，无人机操作可能需要特定的操作资质或许可证。操作人员应了解并遵守相关规定。

2.(2)对于需要厘米级高精度测绘的作业，操作人员应接受过专门的RTK/PPK操作和数据处理培训。

**八、应急预案**

（一）信号丢失/失控

1.(1)保持冷静，立即尝试重新连接无人机。

2.(2)若无法恢复连接，立即执行安全降落程序，将无人机降落至安全区域。

3.(3)若处于失控状态，根据情况判断是否手动接管控制，尝试引导无人机安全返航或紧急降落。

（二）低电量报警

1.(1)接收到低电量警告后，立即停止当前任务，执行安全返航程序。

2.(2)若电量不足以安全返航，选择地面障碍物较少、相对平坦的开阔地带进行紧急迫降。

3.(3)迫降前尽量将无人机悬停，确认周围环境安全。

（三）设备故障

1.(1)飞行中如遇电机、云台等关键部件故障，立即尝试安全降落。

2.(2)记录故障现象和发生时间，分析可能原因，避免重复发生。

3.(3)对于无法修复的故障，将损坏设备带回维修，同时使用备用设备完成剩余任务或进行二次作业。

（四）环境突发变化

1.(1)如遇突遇强风、雷雨、鸟击等不可抗力因素，立即停止飞行并尝试安全降落。

2.(2)观察周围环境变化，确保自身安全。

3.(3)评估损失情况，必要时联系相关部门或保险公司。

**九、数据安全与保密**

（一）数据备份

1.(1)严格执行数据备份制度，确保原始数据、处理过程、成果数据均有至少两份独立备份。

2.(2)备份数据应存储在安全的环境中，如加密硬盘、云存储服务（选择信誉良好、安全性高的服务商）。

3.(3)定期检查备份数据的完整性和可用性。

（二）数据访问控制

1.(1)对勘察数据采取访问权限管理，只有授权人员才能查看、修改或导出数据。

2.(2)使用密码保护存储数据的文件和系统。

3.(3)记录所有数据访问日志，便于审计追踪。

（三）数据传输安全

1.(1)在无线传输数据时，使用加密通道或VPN，防止数据被窃听。

2.(2)避免在公共网络环境下传输敏感数据。

3.(3)使用安全的文件传输协议（如SFTP）。

（四）保密要求

1.(1)对于涉及商业秘密或特定行业规定的敏感数据，需按照相关保密规定进行管理。

2.(2)操作人员需签订保密协议，明确保密责任。

3.(3)数据存储和传输设备应采取物理隔离或加密措施。

**十、持续改进**

（一）任务复盘

1.(1)每次任务结束后，组织操作人员、数据处理人员、项目经理等进行复盘会议。

2.(2)总结本次任务的优点和不足，分析数据质量、效率、成本等方面的情况。

3.(3)记录改进措施，并在后续任务中落实。

（二）技术跟踪

1.(1)持续关注无人机技术、传感器技术、数据处理软件的发展动态。

2.(2)适时引进新技术、新设备，提升勘察能力和效率。

3.(3)参加行业交流和技术培训，保持知识和技能的更新。

（三）流程优化

1.(1)根据实际操作经验和复盘结果，不断优化数据采集方案、处理流程和管理制度。

2.(2)引入标准化作业指导书、检查表等工具，规范操作行为。

3.(3)探索自动化、智能化数据处理方法，提高自动化水平。

一、无人机在城市勘察中的工作概述

城市勘察是城市规划、建设和管理的重要基础工作，无人机作为一种高效、灵活的空中观测工具，在城市勘察中发挥着越来越重要的作用。本指导书旨在规范无人机在城市勘察中的操作流程、技术要求和应用方法，确保勘察工作的高效、安全与精准。

（一）无人机在城市勘察中的优势

1.高空作业能力强，可快速获取大范围数据

2.成本相对较低，减少人力和物力投入

3.可适应复杂地形，如山区、水域等

4.数据获取实时性强，便于动态监测

（二）适用勘察场景

1.城市地形测绘

2.基础设施现状调查

3.环境监测与评估

4.突发事件应急响应

二、无人机城市勘察的技术要求

为确保勘察数据的质量和安全性，需遵循以下技术要求。

（一）设备准备

1.选择合适的无人机型号，如测绘级无人机（如大疆M300RTK、ParrotSequoia等）

2.检查无人机电池容量，确保单次飞行时间不少于30分钟

3.配备高精度GNSS接收机，如RTK（实时动态定位）系统

4.使用专业级相机，分辨率不低于4000万像素

（二）数据采集规范

1.飞行前进行地面控制点（GCP）布设，数量不少于3个

2.采用倾斜摄影技术，飞行高度控制在80-150米之间

3.相机曝光参数设置：ISO100-200，快门速度1/500秒以上

4.获取数据时需避开强电磁干扰区域

三、无人机城市勘察的操作流程

按照以下步骤进行操作，确保勘察工作有序开展。

（一）勘察前准备

1.确定勘察区域范围，绘制飞行计划图

2.规划飞行航线，设置重叠率不低于80%

3.检查天气条件，风力小于5级，能见度大于10公里

4.进行无人机系统自检，包括电机、传感器等

（二）数据采集实施

1.启动无人机，沿预定航线进行匀速飞行

2.实时监控飞行状态，避免碰撞障碍物

3.采集过程中记录GPS坐标、时间戳等信息

4.飞行结束后进行数据备份，存储于安全设备

（三）数据处理与输出

1.使用专业软件（如ContextCapture、AgisoftMetashape）进行点云生成

2.对影像进行拼接，生成高精度正射影像图

3.提取关键数据，如建筑物高度、道路坡度等

4.输出标准化成果文件，包括DWG、JPEG等格式

四、安全与质量控制措施

为保障勘察工作安全，需严格执行以下措施。

（一）安全操作规范

1.飞行前检查无人机电池电量，剩余电量不低于50%

2.避开人口密集区、军事设施等禁飞区域

3.使用反光标识或无人机灯光，增强夜间可见性

4.随时关注空域动态，避免与其他飞行器冲突

（二）质量控制要点

1.数据采集时保持相对湿度在50%-70%之间

2.定期校准GNSS接收机，误差控制在厘米级

3.对采集影像进行亮度、对比度一致性检查

4.成果输出前进行第三方复核，确保数据准确性

五、注意事项

1.飞行前需获取相关空域许可（如适用）

2.数据采集期间避免使用金属工具干扰信号

3.长时间作业需配备备用电池和充电设备

4.勘察完成后及时整理归档所有数据

**一、无人机在城市勘察中的工作概述**

（一）无人机在城市勘察中的优势

1.**高空作业能力强，可快速获取大范围数据**：无人机能够飞越地形障碍，在相对安全的高度进行观测，单次飞行可覆盖数平方公里甚至数十平方公里，远超传统地面测量效率。例如，在测绘城市新区地形时，使用测绘级无人机配合RTK技术，几小时内即可获取数平方公里的高精度点云和影像数据，极大缩短了传统测量所需的时间（传统方法可能需要数天甚至数周）。

2.**成本相对较低，减少人力和物力投入**：相较于传统航空测量或人工测绘，无人机作业的综合成本（包括设备折旧、人员、燃油/电力、数据处理等）通常更低。特别是在人力成本较高的地区或需要多次重复测量（如监测变化）的场景下，经济性优势更为明显。例如，进行一次典型的城市道路现状测绘，使用无人机可能只需传统方法的1/3到1/2成本。

3.**可适应复杂地形，如山区、水域等**：传统测量方法在山区、林区、滩涂、桥梁、陡坡等危险或难以进入的区域作业难度大、风险高。无人机具有较好的机动性，能够贴近目标区域进行低空、倾斜甚至悬停拍摄，有效获取这些区域的详细数据。例如，在勘察跨海大桥时，无人机可低空掠过桥面和桥墩，获取高分辨率影像，而无需搭建危险的测量平台。

4.**数据获取实时性强，便于动态监测**：无人机可快速部署，短时间内完成数据采集，且获取的数据（如视频流、实时定位信息）可即时传输回地面站。这对于需要快速响应的场景至关重要，如灾害（滑坡、洪水）aftermath勘察、施工进度跟踪、植被生长变化监测等。例如，在发生城市内涝后，可立即派无人机前往积水区域，实时评估范围和深度，为应急决策提供依据。

（二）适用勘察场景

1.**城市地形测绘**：快速获取城市建成区及郊区的高精度数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）和三维模型。包括道路、建筑物、植被、水体等地物要素的测绘，为城市规划、土地管理提供基础地理信息。具体可包括：新建区域的地形图测绘、老城区现状地形数据更新、特殊地貌（如洼地、陡坎）的精细测绘。

2.**基础设施现状调查**：对城市道路、桥梁、隧道、管线（如电力、通信、供水、燃气）、公共设施（路灯、座椅、标识牌）等基础设施进行现状调查和三维建模。例如，对全市主要道路网进行现状测绘，建立道路中心线、边界线、纵断面、横断面数据库；对关键桥梁进行结构形态测绘和建模，用于健康监测前期数据采集。

3.**环境监测与评估**：监测城市绿地覆盖范围与变化、水体水质与岸线形态、城市热岛效应（结合热成像相机）、空气污染扩散（结合气体传感器，视设备能力）等环境要素。例如，定期对城市公园和绿地进行无人机航拍，评估植被长势和面积变化；对河流、湖泊进行岸线变迁和水质状况（如漂浮物）的监测。

4.**突发事件应急响应**：在自然灾害（地震、洪水、台风）、事故（火灾、爆炸、泄漏）等突发事件后，快速评估灾区范围、基础设施损毁情况、人员被困风险点等，为应急指挥和救援行动提供及时、准确的信息支持。例如，洪水过后，无人机可进入地面交通中断区域，评估道路、桥梁、房屋淹没情况，寻找被困人员可能的位置。

**二、无人机城市勘察的技术要求**

（一）设备准备

1.**选择合适的无人机型号**：根据勘察任务的具体需求，选择性能匹配的无人机。测绘级无人机通常具备更高的飞行稳定性、更强的抗风能力、更长的续航时间以及内置高精度GNSS模块和IMU。例如，选用如大疆M300RTK、AutelEVOIIR40TRTK、ParrotSequoia等具备专业级飞行性能和测绘功能的无人机。对于小范围、高精度单体建模，也可考虑使用搭载高分辨率相机的多旋翼无人机。

***性能考量**：

***最大起飞重量**：需满足搭载相机、RTK模块、GCP标记器等设备的总重量要求。

***续航时间**：根据单次任务所需飞行时长选择，一般专业测绘无人机续航在30-60分钟或更长。

***抗风等级**：城市环境可能遇到不稳定风场，选择抗风能力强的无人机（如5级或以上）。

***载重能力**：确保能搭载所需载荷，如双镜头倾斜摄影相机、激光雷达等。

2.**检查无人机电池容量与状态**：确保所有作业电池容量充足，符合安全飞行标准。建议配备至少3块可充电电池，以支持较长时间的连续作业。使用专业充电器，并定期使用电池检测仪检查电池健康度（容量衰减情况），及时更换老化电池。记录每块电池的飞行时长，合理分配任务。

3.**配备高精度GNSS接收机**：对于需要厘米级定位精度的测绘任务，必须使用RTK（实时动态定位）或PPK（后处理动态定位）技术。通常无人机自带RTK天线，但需确保RTK基站（固定站）工作正常，或使用商业化的PPK服务（如徕卡、Trimble、Reseeker提供的云服务）。RTK基站应架设在已知精确坐标的稳定位置，并持续观测。

4.**使用专业级相机**：相机的分辨率、传感器尺寸、镜头质量直接影响数据成果的细节和精度。建议使用分辨率不低于4000万像素的全画幅或半画幅相机，具备高动态范围（HDR）拍摄能力，以适应城市复杂光照环境。镜头焦段宜选择广角和倾斜镜头组合的倾斜摄影系统，或高分辨率的广角相机配合独立倾斜相机。确保相机GND（地平线检测）功能开启，以获取更准确的影像姿态。

（二）数据采集规范

1.**地面控制点（GCP）布设**：GCP是连接无人机影像与地面真实坐标的关键。根据项目精度要求（厘米级、分米级），合理布设数量和分布。一般城市测绘项目，面积大于1平方公里，建议布设至少3-5个GCP。GCP应分布均匀，覆盖整个测区，并尽量靠近测区边缘。选择稳固、无遮挡、易于标记和观测的地点。

***GCP布设要点**：

***位置选择**：应选在地面平坦、开阔、不易被后续施工或环境变化破坏的地方。

***标记**：使用醒目的颜色（如白色或黄色）和尺寸（如20x20cm的矩形或圆形标记板），确保无人机相机能清晰识别。标记中心需精确对应真实地面坐标。

***坐标测量**：使用精密测量仪器（如全站仪）精确测量每个GCP的X、Y、Z坐标，精度应优于厘米级。同时测量GCP之间的边长，用于检核。

***观测**：在无人机采集数据时，GCP需被清晰拍摄到，至少在50%以上飞行航线（航向和倾斜）的视场内可见。

2.**采用倾斜摄影技术**：倾斜摄影是通过无人机搭载至少两台相机（一个垂直向下，一个倾斜向下，通常为45度），从垂直和多个倾斜角度同步采集影像，结合GNSS/IMU数据，自动生成高精度点云和正射影像的技术。

***技术参数设置**：

***飞行高度**：根据测区范围和所需的地面分辨率（GDOP）确定。一般城市测绘，飞行高度H与地面分辨率d的关系可近似为：d≈(H*0.0006)/sin(视角角/2)。例如，要达到5cm地面分辨率，飞行高度（相对于地面）大约在120-150米。具体高度需结合相机焦距、传感器尺寸计算。

***相机视角**：垂直相机镜头朝下，倾斜相机镜头朝下倾斜45度。

***影像重叠度**：航向重叠度（相邻航线间的影像重叠部分）建议为70%-80%；旁向重叠度（同一航线内相邻影像间的重叠部分）建议为60%-80%。影像重叠度不足会影响点云和影像的自动匹配精度。

***曝光参数**：设置合适的ISO、快门速度和光圈值，确保在不同光照条件下影像曝光正确、噪声低。建议使用手动（M）模式，固定参数。例如：ISO100-200，快门速度不低于1/500秒，光圈优先（Av）或手动（M）模式。

3.**获取数据时需避开强电磁干扰区域**：无人机及其GNSS接收机对强电磁场敏感。在以下区域作业前需评估风险或调整计划：变电站、高压线附近、大型通信基站、雷达站、无轨电车沿线、金属结构密集区等。可通过关闭无人机部分功能（如5G/Wi-Fi）或使用屏蔽措施进行尝试，但需确保不影响飞行安全。

**三、无人机城市勘察的操作流程**

（一）勘察前准备

1.**确定勘察区域范围，绘制飞行计划图**：

***步骤**：

*根据任务需求，在电子地图上圈定精确的勘察范围。

*使用专业飞行计划软件（如大疆智图、Pix4DCapture、DroneDeploy等）导入测区范围。

*在软件中设定飞行参数：飞行高度、相机角度（垂直、倾斜）、影像重叠度、航线间距等。

*生成规划的飞行航线图，检查航线是否覆盖整个测区，有无遗漏或重叠过大/过小之处。

*导出飞行计划文件（如Job文件），用于无人机载入执行。

2.**规划飞行航线，设置重叠率**：

***要点**：

*确保航线规划充分考虑地形起伏和目标物体大小。复杂地形或密集城市建筑区，需要更高的重叠度（如航向90%）。

*对于需要高精度建模的局部区域，可设置平行加密航线。

*飞行计划应避免在测区边缘产生盲区，可适当延伸航线。

3.**检查天气条件**：

***要点**：作业前必须查询测区近期的天气预报。选择晴朗、无云或少云、风力稳定（通常要求小于5级，风速小于10m/s）、能见度良好（大于10公里）的天气。避免在雨、雪、雾、大风天气下飞行。实时关注天气变化，如遇突发恶劣天气，应立即中止飞行。

4.**进行无人机系统自检**：

***步骤**：

*在起飞前，按照出厂要求，使用地面站软件或遥控器对无人机进行系统检查：电机运转是否正常、桨叶有无损伤、云台是否稳定、电池电量是否充足（建议不低于80%）、GPS信号强度是否良好（信号格数或HDOP/RMC信息）、RTK状态是否正常（如连接基站、固定解）。

*检查相机状态：是否已正确安装、镜头是否清洁、GND功能是否开启。

*确认所有设备连接牢固。

（二）数据采集实施

1.**启动无人机，沿预定航线进行匀速飞行**：

***步骤**：

*在安全、平坦的开阔地带，按照操作手册启动无人机。

*检查遥控器与无人机连接是否正常，电量显示是否准确。

*启动飞行计划任务，无人机将自动按照预设航线飞行。

*飞行过程中，操作员需通过地面站或遥控器实时监控无人机状态：位置（是否偏离航线）、高度（是否稳定）、速度（是否匀速）、电池电量、RTK固定解状态（如RTK-F）、影像采集进度等。

*保持与无人机的视线内（VLOS）飞行，随时准备接管控制权。

2.**实时监控飞行状态，避免碰撞障碍物**：

***要点**：

*时刻关注无人机周围环境，特别是起飞降落点、航线两侧、上空有无障碍物（如电线、树枝、建筑物突出部分）。

*利用无人机及地面站提供的障碍物感知功能（如有）。

*如遇突发情况（如信号丢失、低电量、GPS失锁），立即执行预设应急程序或手动安全返航。

*在城市复杂环境中，建议降低飞行高度，提高警惕性。

3.**采集过程中记录GPS坐标、时间戳等信息**：

***重要性**：确保每张影像、每个点云数据都带有精确的地理位置和时间信息，这是后续数据处理和成果应用的基础。

***实现方式**：无人机GNSS/IMU系统会自动记录每个数据点的三维坐标（X,Y,Z）和精确的时间戳（Timestamp）。确保GNSS信号良好，RTK状态稳定（对于厘米级精度数据）。

4.**飞行结束后进行数据备份**：

***步骤**：

*无人机安全降落后，立即断开与无人机的连接。

*检查存储卡（SD卡）容量，确保所有数据已成功存储。

*将存储卡取出，使用读卡器将数据备份到电脑硬盘或其他安全存储介质。

*建议采用“3-2-1备份策略”：原始数据至少有3份副本，存储在2种不同类型的介质上，其中至少1份异地存储。

*彻底删除存储卡上的原始数据，或使用写保护卡槽防止误删。

（三）数据处理与输出

1.**使用专业软件进行点云生成**：

***步骤**：

*将备份的原始影像数据（如RAW格式或JPEG格式）和GCP测量数据导入专业点云处理软件（如ContextCapture,Metashape,AgisoftMetashape,Pix4Dmapper）。

*在软件中加载GCP，设置GCP坐标系统和投影信息。

*启动软件的自动化处理流程，软件将自动进行影像匹配、稀疏点云生成、密集点云生成、相机参数优化等步骤。

*监控处理进度，检查关键节点（如点云密度、相机标定结果）的质量。

*处理完成后，导出高精度的测区点云数据（常用格式为LAS,LAZ,PLY,ASCII点云）。

2.**对影像进行拼接，生成高精度正射影像图**：

***步骤**：

*在点云处理软件或专业的正射影像制作软件（如Terrasolid,SURE,或集成在点云软件中的模块）中加载原始影像数据和GCP信息。

*启动正射纠正和镶嵌流程。软件将根据GCP信息和影像匹配结果，对影像进行几何纠正，消除透视变形，并将多张影像无缝拼接。

*进行色彩平衡和匀光处理，生成自然、均匀的正射影像图。

*导出高分辨率的正射影像图（DOM），常用格式为GeoTIFF。

3.**提取关键数据，如建筑物高度、道路坡度等**：

***方法**：

***建筑物高度**：在点云数据或三维模型中，利用软件的自动或手动工具提取建筑物屋顶点云，计算最高点和最低点的高度差。对于独立建筑物，也可在正射影像上量测建筑物轮廓，结合高程数据计算。对于连续建筑区，可使用软件的“建筑物提取”功能。

***道路坡度**：在点云数据或正射影像上选取道路中心线或边界线，软件可自动计算沿线点的高程，进而计算道路的纵坡和横坡。也可在三维模型中直接量测坡度。

***其他数据**：根据需求，可提取道路长度、宽度、面积、体积（如水体面积、土方量）、植被覆盖度、地面沉降（多期数据对比）等多种地物参数。

4.**输出标准化成果文件**：

***要点**：

*根据项目要求或行业规范，选择合适的成果文件格式。常见的格式包括：

***点云**：LAS,LAZ,E57,PLY,ASCII点云

***影像**：GeoTIFF,JPEG2000

***正射影像图**：GeoTIFF

***三维模型**：OBJ,FBX,glTF,或带有地理参考信息的模型

***数据表**：CSV,Excel(包含提取的参数数据)

*成果文件应包含必要的元数据（Metadata），如项目名称、测区范围、坐标系、高程基准、数据采集时间、处理方法、精度信息等。

*所有成果应进行归档，建立清晰的成果目录和说明文档。

**四、安全与质量控制措施**

（一）安全操作规范

1.**飞行前检查无人机电池电量**：

***要求**：每次飞行前，必须使用专业电池充电器充满电。起飞前，确认无人机电池电量显示正常，通常要求剩余电量不低于50%，对于长时间或复杂环境作业，建议不低于70%。严禁使用电量不足或老化、损坏的电池飞行。

2.**避开禁飞区域**：

***要点**：严格遵守当地关于无人机飞行的管理规定。主动查询并避开禁飞区、限飞区、军事管理区、机场净空区、重要设施周边等区域。在城市环境中，尤其要避开高层建筑密集区、变电站、政府机关、医院、学校等敏感区域。

3.**使用反光标识或无人机灯光**：

***目的**：提高无人机在复杂环境（如黄昏、黎明、阴天）或夜间飞行的可见性，降低碰撞风险。

***方法**：在无人机机体外部粘贴反光条或使用带有LED灯光的无人机设备。飞行时开启灯光，并保持一定的频率闪烁。

4.**随时关注空域动态**：

***要点**：飞行前了解当地的空域分类和通行规则。在飞行过程中，保持对周围环境的观察，注意有无其他飞行器（如载人飞机、其他无人机）进入作业空域。如遇其他飞行器接近，应立即停止飞行并安全悬停或返航。

（二）质量控制要点

1.**数据采集时保持相对湿度在50%-70%之间**：

***原因**：高湿度或雾气会降低相机传感器的工作效率，影响影像质量和点云匹配精度。极端湿度也可能影响RTK接收机性能。

***措施**：尽量避免在雨、雪、雾、露水等高湿度天气下进行外业数据采集。选择晴朗、相对干燥的天气。

2.**定期校准GNSS接收机**：

***重要性**：GNSS接收机长时间使用或环境变化可能导致内部参数漂移，影响定位精度。

***方法**：按照设备说明书的指导，定期进行GNSS接收机校准，特别是天线相位中心校准（APC校准）。对于要求厘米级精度的RTK/PPK作业，确保基站和流动站（无人机）的GNSS天线都进行了正确的校准。

3.**对采集影像进行亮度、对比度一致性检查**：

***目的**：确保多张影像在不同光照条件下具有一致的光谱响应，这是后续影像拼接和点云生成的基础。

***方法**：在飞行前和飞行中，检查相机曝光是否均匀，避免过曝或欠曝。对于长时间、多时段的作业，可使用相机的自动白平衡或手动设置保持一致性。在处理软件中，可使用影像质量检查工具或手动调整参数，确保影像间色调、亮度匹配良好。

4.**成果输出前进行第三方复核**：

***意义**：独立验证处理成果的精度和完整性，是保证数据质量的重要环节。

***方式**：可选取测区内的若干个特征点（最好是地面标志物或建筑物角点），使用全站仪等高精度测量设备进行实地复测。将实地测量坐标与无人机数据处理生成的坐标进行比对，计算误差，评估成果精度是否满足项目要求。也可抽取部分影像或点云数据进行人工检查。

**五、注意事项**

1.**作业前获取相关空域许可（如适用）**：

***说明**：根据当地管理规定，在某些特定区域或进行大规模、长时间无人机作业前，可能需要向相关管理部门（如空管部门、行业主管部门）申请空域使用许可或进行报备。

2.**数据采集期间避免使用金属工具干扰信号**：

***原因**：金属物体可能产生电磁干扰，影响GNSS信号的接收和稳定性。

***措施**：在无人机附