無人機遙測技術在水土保持規劃項目工作中的應用

徐宏萬+廖凱濤+張春杰

摘 要：目前水土保持規劃項目前期外業調查工作所采用的傳統技術手段已經無法很好滿足水土保持規劃準確性、及時性和完整性的要求。文章以常山縣水土保持科技示范園規劃項目為例，系統地介紹了應用無人機遙測技術獲取項目所需的高清晰航片、DEM、Tiled MODEL、以及正射影像的流程與方法，該技術具備機動靈活、視頻影像實時傳輸、不受地形地貌影響以及受天氣狀況影響較小等優勢特點，在未來開展水土保持規劃項目工作當中具有較大的應用前景。

關鍵詞：無人機遙測 水土保持規劃 外業調查 信息化

隨著水土保持規劃快速發展，前期外業調查是水土保持規劃項目工作的重要組成部分，但當前普遍采用的外業調查手段工作效率低、精度有限、外業工作量大、周期長，造成這些調查方法不能滿足快速、準確的出成果的要求，更不能適應水土保持規劃信息化、快速的發展趨勢。無人機遙測技術具有其他傳統野外調查技術手段無法比擬的獨特優勢，同時具備高精度、實時性和全面性的特點，成為水土保持規劃項目前期外業調查新的技術手段。經過前期充分調研分析，在常山縣水土保持科技示范園規劃項目中，引入無人機遙測技術對項目區重點區域進行了實地勘測，對該技術應用于水土保持規劃領域進行了探索。

1.項目概況

示范園地處常山縣金川街道趙家坪村以西，中心地理坐標東經2 8°5 4′3 3 . 7 3″，北緯118°28′14.88″，緊鄰205國道，距離中心城區1公里，交通便利。地貌類型屬于低丘緩坡，園區地勢自北高南低，海拔最高點117.5m，最低點95m。園區內丘陵地帶均為紅壤分布，土壤肥沃，呈弱酸性，極易胡柚生長，園區占地面積51畝。

2.無人機遙測設備配置

無人機遙測一般由無人機、機載飛控系統、地面控制點采集設備以及后影像處理軟件等組成，如表1所示。

3.無人機野外遙測流程

3.1飛行前準備

起飛前飛行員調試飛行設備，了解示范園區的天氣、最高與最低點的絕對和相對高程、是否存在禁飛區、飛行條件是否良好等。

3.2無人機航攝

通過現場實地勘察，考慮到飛行器電池續航時間以及后期航片處理軟件操作要求，此次航拍共進行了三次航飛，數據獲取時間為2017年4月14日，飛行高度80m，飛行速度為5m/s，旁向重疊率為60%，航向重疊率為85%，飛行面積4.7hm2，共獲取航拍高清影像346張。

4.數據處理

本次采用的無人機后期處理軟件為Agisoft photoScan，這是一款基于影像自動生成高質量三維模型的軟件，它根據多視圖三維重建技術，無需相機建校，僅通過導入具有一定重疊率的影像，便可實現高質量的正射影像生成及三維模型重建，整個工作流程都是完全自動化的，photoScan最終可生成高分辨率真實坐標的正射影像及帶有詳細彩色紋理的DEM模型，處理流程主要見圖1 。

5.成果應用

（1）T i le d Mo del T i le d Model（三維模型）是在生成密集點云的基礎上進行的，對于影像本身就帶有地理坐標的照片，會自動生成一幅TiledModel影像產品，否則需要手動輸入或者添加照片的POS信息。

（2）將Photoscan處理之后的正射影像圖導出保存為tiff格式，最終影像分辨率為2.38cm。利用地理信息軟件ArcMap進行制圖，最終生成常山縣水土保持科技示范園正射影像圖。

（3）利用photoshop軟件的制圖功能，在正射影像圖基礎上勾勒出園區的功能區劃及布局設計，制作完成了全新的常山縣水土保持科技示范園總體布局圖和鳥瞰圖。

6.結論

以無人機航拍數據為研究對象，以常山縣水土保持科技示范園規劃項目為依托，采用無人機遙測技術獲取了示范園影像數據，利用Agisoft photoScan軟件對影像進行拼接和處理，在此基礎上制作出了DEM、Tiled ModleL及數字正射影像圖，為示范園的現狀分析、功能區劃分及措施布局設計等方面提供了重要的基礎和技術支撐，同時在水土保持規劃項目前期外業調查工作中初步探索出一套無人機遙測系統的無人機航拍、數據入庫以及后期數據處理的技術流程。伴隨著無人機產業的迅速的發展，無人機遙測技術在水土保持規劃領域具有廣闊的應用前景。

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