低空航空摄影测量在城市更新测绘中的实践应用探究

曾良帅

湖北德势弘房地资产评估咨询有限公司  湖北省武汉市  430000

摘要：我国城市更新已经进入存量提质改造的重要时期，老旧城区建筑密集、街巷狭窄、权属复杂的情况，对传统测绘工作带来了极大的困难。为了克服城市更新测绘效率低、精度差、成本高这些难题，本文基于小型无人机低空倾斜摄影测量技术，对城市更新实际工程案例进行了系统的分析，并提出了相应的应用流程和效果。通过与传统人工测绘方法进行对比，得出低空航测在效率、成本、平面精度、高程精度等各方面均具有明显优势。从研究结果可知，低空航空摄影测量技术可以满足城市更新测绘的精度和效率要求，有着较好的工程应用前景。

关键词：低空航空摄影测量；城市更新；实践应用

引言

城市更新是城市高质量发展的有效途径，也是改善人居环境、提高城市功能的必然选择，随着城市更新工作全面展开，对测绘数据的时效性、准确性、全面性提出了更高的要求。城市的可持续发展过程中，智能化、信息化测绘新技术的应用将为城市建设提供可靠的测绘数据参考，使城市规划建设部门能充分利用已有的测绘数据，保障城市测绘工作的有效性。低空航空摄影测量技术由于具有机动灵活、快速高效、数据丰富等特点，正在成为城市更新测绘的主要技术手段，能够为城市更新工作提供有力的技术支持。

1低空航空摄影测量技术原理与设备选型

低空航空摄影测量技术主要凭借无人机搭载的多镜头倾斜摄影相机，从垂直以及四个倾斜角度同步获取地面影像数据，借助计算机视觉算法并配合空三加密技术，解算出影像的外方位元素及地面点的三维坐标，从而得到数字正射影像（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）以及实景三维模型等测绘成果。这种技术突破了传统航空摄影测量只能从垂直角度拍摄的束缚，可以得到建筑立面、街巷内部等隐蔽地点的详细情况^[1]。

城市更新测绘项目处于建成区内，空域环境复杂，应选择轻小型多旋翼无人机。大疆M300RTK无人机配备五镜头倾斜摄影相机，续航时长较长，抗风性好，适合于1到5平方公里的大中型城市更新区域测绘；大疆精灵4RTK无人机体积小、操作灵活，适用于老旧小区、街巷等小范围精细化测绘。两类设备都使用了RTK实时差分定位技术，不需要大量的地面控制点便可以得到厘米级的测绘精度。

2低空航空摄影测量在城市更新测绘中的实践应用价值

2.1优化数据采集流程，缩短外业作业周期

城市更新项目工期短、任务重，传统的测绘方式需要大量测量人员携带仪器到各个地方去进行数据的采集，受到天气、地形、人为等各方面的因素的影响，外业工作周期很难控制。低空航空摄影测量是利用非接触式的数据采集方式，使用一架无人机一次飞行便可以对0.5～1平方公里的范围进行采集，在短时间内可以完成大面积的数据采集工作。

2.2精准识别隐蔽要素，提升权属调查精度

老旧城区建筑密度大、权属关系复杂，一直被当作测绘工作的难点。传统人工测绘很难全面获取建筑阳台、飘窗、空调外机、附属搭建物等隐蔽要素的信息，容易造成漏测、错测，造成权属面积核算不准确，引发拆迁补偿纠纷。低空倾斜摄影测量可以从不同角度对建筑进行拍摄，从而生成出一个完整的实景三维模型，这一模型能够清楚地显示出建筑上的每一个角落、每一个细节，测量人员可以通过三维模型准确地测量出各种隐蔽元素的大小以及所在位置。三维模型也能够作为权属调查的可视化依据，使产权人对房屋现状有直观的认识，从而减少权属纠纷的发生。

2.3构建实景三维模型，支撑全流程决策

城市更新牵涉规划、设计、施工、验收等诸多环节，对于数据的可视化需求也比较高。传统二维地形图很难直观地反映出城市的现状，也无法满足各个部门之间的协同决策，低空航空摄影测量生成的实景三维模型可以1:1再现城市全貌，为城市更新的全过程带来可视化的支持。规划部门在三维模型上可以对方案进行比选、模拟推演，评价改造方案是否可行；设计部门根据三维模型开展精细化设计，防止设计与实际相违背；施工部门利用三维模型完成施工交底及进度把控，提升施工速度^[2]。

2.4量化作业投入成本，提高项目经济效益

工程建设项目的成本控制贯穿于整个实施过程中，测绘环节的成本优化也不能忽略。传统手工测绘需要耗费大量的精力、物力、时间，由于劳动力成本的不断提高，测绘成本也随之上升，低空航空摄影测量前期设备投资大，但是单次作业成本低，可以明显减少人力和外业时间。低空航测还会减少外业人员安全风险，即便是在复杂的环境中作业，也可以预防发生安全事故，避免安全问题导致成本的上升。

3低空航空摄影测量在城市更新测绘中的实践应用

3.1老旧小区改造现状摸底测绘

老旧小区改造是城市更新的重要内容，前期现状摸底工作直接关系到改造方案的制订。传统现状摸底主要是由人工现场测量和拍照来完成，效率低且数据不全面，无法很好地掌握小区建筑布局、绿化面积、停车位数量、管线走向等信息。从测绘地理信息学角度而言，老旧小区属于典型的“复杂建成环境”，空间异质性高、遮挡物密布，传统单点测量方式存在着空间采样率低的先天不足。低空倾斜摄影经过多视角成像达成“面状全覆盖”采样，融合运动恢复结构（SfM）算法，可以将分散的影像转变成连续的三维空间数据，从根源上解决了传统测绘对于隐蔽空间信息采集不完整的问题，契合城市更新对基础数据“全要素、精细化”的主要需求。利用低空航空摄影测量技术可以快速得到小区的正射影像、实景三维模型，测量人员在室内便能够完成小区总平面图的绘制以及各种要素的统计工作。以广州市天河区柯木塱城中村改造为例，该区域处在广深港、广珠澳两大科技创新走廊的交汇处，总面积为多个地块所组成，建筑密度大、街巷狭窄、电线纵横交错，传统人工测绘很难做到全覆盖。项目团队创新性地采用了无人机倾斜摄影、三维激光扫描、人工实地核验三者相结合的立体化测绘方式，将飞行高度降到80米，旁向重叠率达到80%，从2024年2月开始基础数据调查工作，到2025年3月为止已经完成了80%的无人机航摄任务，创建包括房屋、土地、人口等在内的10多个种类的数据库，效率提高了40%以上。

3.2征地拆迁面积精准核算

征地拆迁是城市更新项目中矛盾最集中的部分，面积核算是否准确直接影响到群众的切身利益以及项目正常开展。传统手工测量容易受到人的主观因素影响而产生测量误差，并且测量结果无法进行复核，容易引起群众的质疑，征地拆迁测绘属于法定测绘范围，测绘成果具有法律效力，数据需要具备客观性、可追溯性、可复核性。传统人工测量成果是分散的坐标点、手绘的草图，没有直观的空间证据，容易产生争议，低空航测得到的正射影像是真实地表数字投影，每一个像素都对应着唯一的地理坐标，其面积量算结果可以通过影像像素坐标来反向验证，从技术上杜绝了人为篡改数据的可能性，所以能够作为征地拆迁面积核算的权威依据^[3]。比如，广州市荔湾区坑口村城中村改造项目总用地面积为147.71公顷，拆迁安置房屋数量为1140宗，项目团队利用无人机航测技术对整个片区进行全方位的拍摄，在拆迁之前便创设了高精度的正射影像和实景三维模型。测量人员在正射影像上准确测量出每一个建筑的占地面积、建筑面积、围墙、树木、水井等附着物的数量及面积，准确率99.2%。该成果是拆迁补偿的主要依据，有效减少拆迁纠纷，加快项目推进速度，相关工作进展已经在广州市规划和自然资源局官网公布，得到了社会的广泛认可。

3.3建筑外立面整治三维存档

城市更新中建筑外立面整治工程，需要对整治前后效果做出对比并存档，传统存档方式主要是拍摄照片，数量多且管理难，而且无法全面地反映建筑外立面的细节。建筑外立面整治的核心是对建筑物的立面形态、材质、构件进行保护和更新，传统二维照片存档存在着视角单一、尺度失真、空间关系缺失等问题，不能满足历史建筑修缮的精细化要求。低空倾斜摄影利用五个不同的视角进行同步拍摄，可以全面地获取建筑立面的纹理、几何信息，得到的实景三维模型具有真实尺度和纹理，能够在任意角度进行量测以及漫游，为历史建筑的数字化存档和修缮设计提供了一个准确的三维空间载体。使用低空倾斜摄影测量技术，在整治前、整治后分别对建筑进行航测，得到高精度的实景三维模型。比如，在江门市历史建筑保护项目中，江门市住房和城乡建设局组织专业团队使用大疆M300RTK无人机与五镜头倾斜相机，对全市157处共200多栋历史建筑进行全覆盖航测，生成立面精度达到±2cm的实景三维模型，为每栋历史建筑提供了“3D身份证”。三维模型既可以用于开展历史建筑修缮设计、工程量核算，也可以作为永久档案保存起来，方便以后的维护和管理。

3.4工程施工过程动态监测

城市更新工程施工期间，应该对周边的建筑、道路、管线实施动态监测，保证施工安全。传统监测方式是将传感器安放在监测点上，定时进行人工读数，监测范围小、数据更新慢，施工安全监测本质是对空间形变的时序开展分析，点式监测只能得到离散点的形变数据，很难反映区域整体的形变趋势^[4]。低空航测得到的DSM是地表所有物体的三维表面模型，采用多期DSM的差分计算可以得到整个施工区域的形变场分布，发现传统点式监测漏掉的局部形变区域。面状监测和点式监测相结合形成点面结合的立体化监测系统，大幅提高施工安全预警的全面性、及时性。低空航空摄影测量技术还能够对施工区段实施定时航测，得到不同时间段的数字表面模型，经由对比分析可迅速找出地面沉降、建筑位移、边坡变形等安全问题。比如，东莞市桥头镇重大项目建设监管中，2023年11月开始推行“低空+重大项目进度航拍”应用模式，采用无人机智能机库，创建自动化低空巡查体系。截止2025年10月，该系统已经完成了23架次的飞行任务，总飞行时间为46小时，飞行距离达到230公里，一共获得高清照片1087张，视频5条。经过定时航测得到的数字表面模型进行对比，可以及时对深基坑沉降、施工进度、安全情况进行监测，发现并及时处理问题，监管效率提高80%以上。

3.5更新项目竣工验收测绘

竣工验收是城市更新项目交付使用前的最后一环，应该对工程实际完成情况开展全面测绘，传统竣工验收测绘需要测量人员到现场逐项核对工程内容，工作量大、效率低。竣工验收测绘核心是检验工程建设成果与设计方案是否一致，手工核验存在漏检、错检等问题，低空航测产生的竣工三维模型和BIM设计模型均使用同一个地理坐标系，利用三维叠加比对功能可以自动得到建筑位置、尺寸、标高与设计值的差异情况，进而达到对工程成果进行量化核验的目的^[5]。数字化验收模式既加快了验收速度，也为之后数字城市建设带来了精确的竣工数据基础。低空航空摄影测量技术能够迅速得到项目竣工后的正射影像和三维模型，与设计图纸进行叠加对比，便可以直观地看出工程是否按照设计要求完成。以上海市浦东新区张江科学城城市更新项目为例，浦东新区建设和交通委员会于2023年印发了《浦东新区建设工程无人机辅助检查试点工作方案》，将无人机技术运用到建设工程竣工验收之中，与手工测绘方法相比，不但可以明显缩短工期，而且还会得到可以直接用于后期物业管理的三维竣工模型。

结语

低空航空摄影测量技术凭借高效、精准、全面的特点，在城市更新测绘的各个环节中都起到了重要的作用，很好地解决了传统测绘技术在老旧城区应用过程中存在的诸多问题。当前伴随着智能化时代的发展以及测绘法的重新修订，在城市更新测绘测量工作的日常进展中，无人机低空航摄技术作为新型测绘数据采集手段，具有重要作用，已成为基础测绘管理中常用的技术。未来，伴随人工智能、大数据等技术与低空航测技术的深度融合，测绘数据的自动化处理、智能化分析水平会不断提高，低空航空摄影测量技术将会为城市更新工作带来更强的技术支持，助力城市更新事业高质量发展。

参考文献

[1]廖书文.无人机低空测绘在城市更新中的精细化应用路径[J].张江科技评论,2025,(12):34-36.

[2]李奕诺,刘姚.浅析无人机遥感测绘技术在智慧城市更新中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2025,(06):44-46.

[3]王慧君.新型数字化测绘在城市更新项目中的应用研究[J].新城建科技,2025,34(04):86-88.

[4]杨斌.信息化测绘在城市更新基础数据调查中的应用研究[J].中国战略新兴产业,2024,(18):46-48.

[5]林付,袁福怀.无人机倾斜摄影测量在城市更新基础数据调查中的应用[J].测绘与空间地理信息,2022,45(12):236-239+242.

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