土地整治工程中無人機航測技術(shù)的應(yīng)用探討

解文武

摘? 要：我國人口和土地資源不均衡的矛盾日益突出，耕地數(shù)量降低，人地矛盾激化，土地整治迫在眉睫。無人機航測技術(shù)作為新興的一種強有力的測繪手段應(yīng)用于土地整治工程中，克服了傳統(tǒng)航空攝影及人工測繪的弊端，效率提升、成果真實、可靠，科學(xué)、合理的解決了項目實施過程中的技術(shù)難題，為土地整治項目各階段的順利實施提供技術(shù)和圖件支持，越來越多土地整治項目中被大量采用，為我國土地整治事業(yè)的發(fā)展貢獻力量。

關(guān)鍵詞：土地整治;無人機航測;技術(shù)優(yōu)勢;無人機應(yīng)用;測繪手段

中圖分類號：P231? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）36-0174-02

Abstract： The contradiction between population and land resources is becoming increasingly prominent in China： the area of cultivated land is decreasing， the contradiction between people and land is intensifying， and land remediation is imminent. UAV aerial survey technology， as a new and powerful surveying and mapping method， is applied to land remediation projects. It overcomes the disadvantages of traditional aerial photography and manual surveying and mapping， improves efficiency， produces real and reliable results， thus scientifically and reasonably solving the technical problems in the process of project implementation， and provides technical and graphical support for the smooth implementation of various stages of land remediation projects. Land improvement projects are widely used， contributing to the development of land improvement in China.

Keywords： land remediation; UAV aerial survey; technical advantages; UAV application; surveying and mapping means

無人機航測技術(shù)在衛(wèi)星遙感、大飛機遙感之后逐漸興起，作為一種新型航空遙感手段，其測繪成果影像分辨率高、高效便捷、成圖迅速成本低廉、可快速響應(yīng)、機動靈活、精度高，逐漸成為測繪行業(yè)中的一種強有力的測繪手段，被越來越多從業(yè)者青睞并推廣應(yīng)用[1]。土地整治工程中無人機航測技術(shù)的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)航空攝影及人工測繪的弊端，科學(xué)、合理的解決了項目實施過程中的技術(shù)難題，在我國測繪、國土、城建規(guī)劃、電力、交通、消防、災(zāi)害評估、數(shù)字城市等多行業(yè)中大量采用，從而為我國各項事業(yè)的發(fā)展貢獻力量[2]。

1 無人機航測技術(shù)概況

無人機航測系統(tǒng)綜合集成了GPS、氣壓高度計、慣導(dǎo)、地面控制平臺、航拍攝相機和數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)處理軟件等設(shè)備[3]，主要由飛行控制系統(tǒng)、航拍攝像系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成[4]。

無人機航測技術(shù)將無人機飛行技術(shù)、通信及GPS定位等多學(xué)科進行有機融合，可精準、高效的獲取國土、環(huán)境等空間信息，并按需對其進行處理分析，因其在成本、效率及智能化方面的巨大優(yōu)勢，為世界相關(guān)行業(yè)從業(yè)人士所青睞，在相關(guān)學(xué)科不斷發(fā)展的背景下，無人機硬件和軟件方面不斷創(chuàng)新和發(fā)展，其獲取數(shù)據(jù)的精準性和智能化水平大量提升，為影響我國國民經(jīng)濟發(fā)展的多個領(lǐng)域提供服務(wù)。

2 無人機航測技術(shù)特點

無人機航測技術(shù)是當今航測技術(shù)的必然方向，也是我國該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的延伸及有力補充，既滿足了各相關(guān)行業(yè)的發(fā)展需要，也促進了我國數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展進程。其主要特點如下：

（1）起降條件限制小。無人機航測技術(shù)較傳統(tǒng)航測對飛機起降的場地條件等環(huán)境狀況要求較低，可實現(xiàn)地形復(fù)雜地區(qū)的航測工作，環(huán)境適應(yīng)性更強。（2）環(huán)境適應(yīng)能力強、效率高。傳統(tǒng)航測技術(shù)很難突破地形地貌的限制，對于特殊地形地貌區(qū)域尤其是山地、盆地等復(fù)雜地區(qū)的測繪很難高質(zhì)量、高效完成，部分地區(qū)即使完成，其數(shù)據(jù)成果精度也很難保證。而無人機航測不僅可高效快速精準測量地形簡單平整區(qū)域，在傳統(tǒng)航測無法進行或無法滿足項目要求精度的地區(qū)仍可進行拍攝，且能高效完成并獲取高分辨率影像和高精度定位數(shù)據(jù)，克服了人力無法到達的困難，對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力極強。加之無人機航測技術(shù)可低空、云下航測，空域條件較易達到，對測區(qū)有效拍攝時間更長，更高效，利用相關(guān)軟件可快速處獲取空三、DEM、DOM、DLG等測繪產(chǎn)品，因而可更好的服務(wù)于土地整治項目。（3）運輸便捷。無人機航測系統(tǒng)集航攝平臺、GPS、數(shù)據(jù)處理等多種平臺于一體，運輸便利、快捷。（4）反應(yīng)迅捷。無人機航測飛行高度低、受環(huán)境干擾較小，高度集成的設(shè)計和技術(shù)融合使得目前無人機體型小巧、操作簡便，從而使其反應(yīng)能力迅速便捷[2]。（5）經(jīng)濟合理。整個航測過程不僅可保證測繪產(chǎn)品的質(zhì)量，較之人工及傳統(tǒng)航測過程在人工消耗、數(shù)據(jù)分析成本上大大降低，加之系統(tǒng)后期維護和修理費用消耗不大，使得項目航測成本與傳統(tǒng)航測設(shè)備相比大大降低，具有更好的經(jīng)濟性[2]。

3 土地整治項目中應(yīng)用無人機航測技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 更能滿足土地整治項目各階段的實施需要

相比傳統(tǒng)航測及人工測繪，無人機航測可搭載高清攝影設(shè)備，結(jié)合GPS定位技術(shù)對項目實施區(qū)域低空拍攝，采用配套的先進數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可高效輕松獲得1：2000甚至更大比例尺地形圖的精度標準。無人機航測航拍作業(yè)影像獲取在硬件和圖像處理技術(shù)上均科學(xué)高效，最大可能降低所獲取影像的畸變，提升影像分辨率，使得圖像與項目區(qū)實際情況最大程度相符[5]，采取無人機航測在土地整治項目實施范圍內(nèi)的各階段進行航測進而獲得所需要的測繪產(chǎn)品，實時動態(tài)監(jiān)測項目實施的各階段進展，對項目區(qū)范圍的選定、規(guī)劃設(shè)計、工程施工、竣工驗收等階段提供精準可靠的測繪成果，為項目參與各方在該項目中的各項活動提供技術(shù)支持。隨著無人機航測技術(shù)軟硬件的不斷發(fā)展，更高精度的測繪產(chǎn)品逐漸可通過無人機航測獲得，從而滿足土地整治項目各階段的相關(guān)指標，更大程度地服務(wù)于土地整治項目，為項目實施各階段提供技術(shù)資料和技術(shù)支持。

3.2 航測數(shù)據(jù)成果實時反饋、直觀可靠

無人機航測運輸便捷，可輕松實現(xiàn)項目全局范圍內(nèi)快速測繪，航拍所獲得的高分辨率正射影像圖可在地面操控屏幕設(shè)備上實時顯示，經(jīng)處理后所獲得的符合要求的測繪產(chǎn)品，可直觀清晰反映出土地整治項目實施過程中各階段具體情況，實時掌控項目區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)、水渠、各地類面積等相關(guān)設(shè)施信息，在此基礎(chǔ)上對土地整治項目整個實施過程各環(huán)節(jié)進行分析量測和判斷，為設(shè)計、施工、檢查驗收各單位提供技術(shù)和圖件支持。

3.3 航測成果真實性更強

傳統(tǒng)土地整治項目主要參考文字材料及從各方收集的圖件產(chǎn)品對設(shè)計、進度、質(zhì)量、竣工驗收等階段進行管理與控制，成果的客觀、可靠、實時、精確無法保障。土地整治工程中新增耕地圖及最終施工完成竣工驗收后的竣工圖與航測所獲得的正射影像圖可進行疊加套合，通過糾正后的相關(guān)圖件對比分析，可有效判斷該土地整治項目各階段與相關(guān)規(guī)范要求的符合程度，使得該項目航測成果真實性更強，項目作業(yè)質(zhì)量更高[5]。

3.4 作業(yè)效率大大提升

航測作業(yè)獲取的精確度較高的正射影像圖，在生產(chǎn)DLG測繪產(chǎn)品時可節(jié)約大量時間和人工投入，從而使工作效率大大提升。加之航測相關(guān)產(chǎn)品反映的土地整治項目區(qū)域內(nèi)地形地貌等相關(guān)信息對提升土地整治項目實施過程中的數(shù)據(jù)精確性和項目質(zhì)量提供了技術(shù)支持[2]。

4 土地整治項目中無人機航測技術(shù)具體實施

4.1 前期踏勘

無人機起降前準備工作，包括土地整治項目范圍區(qū)域內(nèi)地形地貌等相關(guān)資料、無人機及搭載的各項儀器設(shè)備的檢測、項目區(qū)紅線范圍等，以便保證飛機飛行安全、獲取影像高清準確以及像控點的合理布置[6]。現(xiàn)場踏勘的DOM底圖比例尺盡量不小于1：2000，以進行更好的現(xiàn)場判讀，相關(guān)參與者應(yīng)磋商確定重點測繪目標及范圍及相關(guān)測繪標準和要求。

利用無人機航測技術(shù)在可研階段制作出的數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字線劃圖（DLG），和以此為基礎(chǔ)制作的紅線范圍內(nèi)的三維立體模型，可清晰直觀的為項目可研階段的參與者包括規(guī)劃人員及評審專家等提供了解項目區(qū)的相關(guān)技術(shù)資料，以便合理設(shè)計線狀地物（路網(wǎng)、溝渠及附屬設(shè)施等）、科學(xué)計算土方量，進而為可研報告的編制提供科學(xué)參考和決策依據(jù)。同時可研階段的測繪產(chǎn)品與之后各階段成果可疊加對比分析，以便于土地管理部門對項目實施各階段的土方量、路網(wǎng)建設(shè)、橋梁及溝渠維護、相關(guān)征地賠付及工程變更事宜進行科學(xué)有力的監(jiān)管，從根本上杜絕項目作假、質(zhì)量蒙混過關(guān)問題。土地整治項目在做規(guī)劃設(shè)計和預(yù)算過程中，紅線范圍內(nèi)各分部分項工程的規(guī)劃設(shè)計、耕地整治后坡度、工程量計算以及相關(guān)圖件（平面布置圖、規(guī)劃設(shè)計圖）的制作同樣需要無人機航測所生產(chǎn)的測繪產(chǎn)品提供技術(shù)支持。

4.2 實施過程中應(yīng)用及評價

項目施工階段，可通過航拍對項目施工過程中各階段測繪成果進行對比分析，及時了解并適時調(diào)整工程進度;航拍及數(shù)據(jù)生產(chǎn)階段，無人機搭載高清成像設(shè)備，在地面接受設(shè)備及遙控設(shè)備控制下，獲取土地整治項目區(qū)域內(nèi)高清畫面，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)PhotoScan等軟件完成測繪產(chǎn)品的生產(chǎn)，為項目參與人員提供圖件參考[6]。

4.3 竣工驗收

竣工驗收是土地整治項目整個實施過程中的最后關(guān)鍵階段。無人機航測迅速便捷，在土地整治項目實施各階段制作的4D測繪產(chǎn)品為參與各方提供覆蓋項目區(qū)全局、精準度高的圖文資料，可在項目通過各階段測繪產(chǎn)品疊加分析，判斷設(shè)計施工一致性，以更好服務(wù)于竣工驗收。同時對偷工減料、工程量虛報私自變更等現(xiàn)象從技術(shù)上杜絕，幫助竣工驗收順利開展。

5 存在問題及建議

如前文所述，無人機航測較之傳統(tǒng)航測及人工測繪有著不可復(fù)制的優(yōu)勢，但仍存在不足之處。無人機因其體積較小因而航測時易受橫風干擾，進而造成俯沖和橫滾角過大、航拍影像易產(chǎn)生畸變，因而在影像處理過程中須布置更多像控點對影像進行糾正以提高測繪產(chǎn)品精度。在具體項目應(yīng)用中應(yīng)充分考慮優(yōu)勢與不足，合理選擇測繪形式，遵守相關(guān)規(guī)程規(guī)范操作，充分發(fā)揮無人機航測技術(shù)在土地整治項目實施過程中便捷高效、成本低廉的優(yōu)勢，不斷為我國土地整治事業(yè)貢獻力量。

參考文獻：

[1]郭偉，徐大展，黃國棟，等.無人機航測技術(shù)及其在土地整治項目中的應(yīng)用探究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（25）：119-120.

[2]王少軍，江鈺.無人機航測技術(shù)及其在土地整治項目中的應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（17）：299.

[3]劉昌軍，郭良，岳沖，等.無人機航測技術(shù)在山洪災(zāi)害調(diào)查評價中的應(yīng)用[J].中國防汛抗旱，2014（3）：3-7，35.

[4]肖亮明，陳建忠.無人機航測技術(shù)在國土資源管理中的應(yīng)用[J].測繪地理信息，2017，42（5）：96-99.

[5]雷雨.無人機航測技術(shù)及其在土地整治項目中的應(yīng)用[J/OL].西部資源，2019（06）：137-138[2019-11-27].

[6]喬利鵬.無人機航測技術(shù)在土地整治項目中的應(yīng)用探討[J].華北國土資源，2016（4）：16，19.