無人機航測技術在新農村建設中的應用

陶肖靜

（上海中僑職業技術大學，上海 201514）

隨著時代的進步，測繪手段日益革新，目前無人機的相關技術正在飛速發展，無人機用在測繪領域也是近幾年出現的新手段，最直觀的優勢，無人機可以輕松到達一些人無法進場的地方，彌補了很多無人區的測繪工作，另外，無人機航測的效率比較高，并且達到測繪結果的精度要求，因此在測繪領域獲得了廣泛的應用。

建設社會主義新農村是在2005年10月11日，中國共產黨第十六屆五中全會通過的《十一五規劃綱要建議》中首次提出。2017年10月18日，黨的十九大報告首次提出鄉村振興戰略[1]。在國家的鄉村振興的政策背景下，很多農村得到了發展與提高，2021年2月25日，習近平總書記宣布我國脫貧攻堅戰取得了全面勝利。在新農村建設過程中，仍存在基礎數據不全，統籌規劃不協調等問題，在新農村建設中，基礎地形地貌數據的獲取成為了亟待解決的問題，而無人機航測技術的出現，從一定程度上提供了解決方案，對于數據的獲取提供了很好的技術方法。

1 無人機航測技術

無人機航測技術是通過在無人機上搭載定位模塊，并在云平臺上搭載非量測型相機，于低空中快速獲取高分辨率的航拍像片，通過后期對帶有POS數據的像片進行數據處理，獲得項目所需的數字產品，如DOM、DLG、三維實景模型等。

中國民用航空局對無人機的定義：無人機（Unmanned Aircraft， UA）是指由控制站管理（包括遠程操縱或自主飛行）的航空器，也稱為遠程駕駛航空器。

無人機按平臺構型分，無人機可分為固定翼無人機、多旋翼無人機、無人直升機、撲翼機、無人飛艇、傘翼無人機等，在無人機測繪中常用的有多旋翼無人機、固定翼無人機。

無人機測繪系統主要由數據獲取和地面數據處理兩部分組成。數據獲取部分的功能是通過無人機對目標進行影像數據獲取。數據獲取系統由無人機、相機、無人機飛控系統等組成，通常將這一部分稱為航空攝影系統。地面數據處理部分的功能是通過相關軟件對獲得的數據進行專業處理，包括空中三角測量、DEM生產作業、DOM生產作業、DLG生產作業等，最終也可形成目標區域的三維模型信息，這一部分也被稱為攝影測量系統。

2010年國內首次引入傾斜攝影技術，在對無人機運用于民用生產的前期研究階段，Wester-Ebbinghaus 將反光傳感器與無線遙控裝置集成組裝在固定翼無人機上，完成了第一次旋翼無人機的攝影測量。[2]于2014年推出了微型無人機傾斜攝影系統，填補了小體積高精度遙感產品的空白被廣泛地應用于應急測繪、不動產登記、文物保護等領域。傾斜攝影產品精度能夠滿足現階段規劃設計工作對大比例尺成圖的精度要求，能同時輸出真三維模型為三維地質系統、BIM設計、智慧交通應用[3]。

無人機航測的流程大致要經過以下步驟：

首先，明確項目需求，明確測繪區域和測繪時限，在規定的區域和時間內進行方案設計，收集測區資料，包括控制點的布設情況、當地的氣候資料、有無禁飛區域或者飛行高度限制等。

其次，作業準備，準備好無人機、傾斜攝影相機、GNSS基準站等設備，針對輕小型無人機要準備好備用電池（由于大多數輕小型無人機的單塊電池續航時間較低，為提高作業效率，還需要配備多快電池或便攜式充電設備），以及布設地面控制點，對于測區邊緣處的控制點數量應增加，以便保證其測量精度。

再次，航線規劃與影像采集。航線規劃是一項十分重要的前置工作，這能讓無人機按照既定的路線進行飛行并完成設定的無人機航拍露營或數據采集任務，航線規劃時，應設置無人機飛行范圍應大于測區范圍，市面上有不少現成的軟件提供規則圖形的航線規劃，在航線規劃中，還應考慮以下因素：飛行環境限制、無人機的物理限制、無人機的飛行任務要求、實時性要求等。

最后，通過相關軟件進行POS數據處理和空三測量數據處理，以便獲取空三加密點的坐標，常用的數據處理軟件有Pix4D、Context Capture（CC）、PhotoScan等，最終可生成項目所需的數字產品。

2 新農村建設的發展現狀分析

新農村建設中涉及到的方面比較多，并且繁雜，根據我國農村實際情況，目前存在以下幾個問題：

（1）大部分村莊由于缺乏合理的規劃，存在農民建房選址散亂，村內道路狹窄曲折，地物復雜多樣及通視條件差等問題。[4]

（2）一些農村處于偏遠的山區，已有的測繪資料少，或者根本沒有以前的測繪資料；還有的農村的測繪資料是十幾年以前的資料，可用度較低；農村的測區較為分散，很難形成統一的聯測數據。[5]

（3）農民對于自己守望的一片土地有著天然的依賴，這就造成如果用傳統測量儀器對農村地區做數據采集時，會受到農民的干擾，他們對這些工作有著天然的敏感。[6]

3 無人機航測技術用于新農村建設的優勢

無人機航測技術的出現，受到了很多測繪人士的追捧，其原因就在于無人機航測技術相對于傳統測繪技術和傳統衛星遙感技術有著自己獨特的優勢，針對以上出現的問題，無人機航測技術的優勢在于：

（1）無人機航測技術可以根據拍攝的高分辨率像片，在相關軟件的處理下，形成數字地形圖和三維實景模型，對于新農村建設中的錯亂現象提出統一的調整方案，為規劃工作提供宏觀的建議。

（2）對于以往沒有測繪資料或測繪資料較少以及較陳舊的地區，無人機航測可以快速大范圍地獲取測區的測繪資料，無人機航測的高效率和高精度為此事做了保證。

（3）相對來講，用無人機航測手段來進行測繪，對于農民來說，更容易接受，農民看到無人機時的狀態或心理，沒有對全站儀或GPS這樣的設備的反感那么強烈。

（4）無人機航測技術提供的數字資料可以為后期的持續維護和建設提供基礎資料，尤其處于當前數字中國時代，農村的數字資料也顯得格外重要。

4 無人機航測技術在新農村建設中的應用

4.1 地形圖測繪

無人機航測技術在大比例尺地形圖測繪中起了很大作用，地形圖測繪作為工程測量的三大基本任務之一，在實際工作中，占有很重要的地位，無人機的出現將地形圖測繪工作的效率和精度提高到一個新的層級。無人機航測的作業流程如本文第一部分所述，在地形圖測繪工作中，利用軟件生成數字成果時，也可以生成三維模型后，在三維模型的基礎上制作線劃圖，該方法已得到證實，并且精度也能得到保證。[6]在新農村建設中，尤其是缺乏前期資料的地區，無人機航測技術的出現為豐富和完善測繪基礎資料提供了強有力的技術保障。

4.2 在農村土地確權以及土地綜合治理中的應用

根據國家規定，每宗地的土地權屬都需要進行申請、地籍調查、審核、注冊登記、頒發證書等程序，才能得到最后的認定。2013年已開始進行全面農村土地確權登記頒證工作。此項改革附合國情，是解決“三農”問題的其中很重要的一個方面，無人機航測技術的數字成果中，除了三維實景模型還有數字線劃圖和正射影像圖等，在新一輪的農村土地調查確權登記中，將正射影像圖作為土地調查確權頒證的底圖，在此基礎上對確權土地進行測量，1:2000 正射影像圖的可判讀性能與量算性能都具有較顯著的特性。[7]

4.3 農村建筑物、水域航道、農村公路的提取

新農村建設中，考慮其地形地貌的復雜性，在規劃設計中，需要對地物或地貌類型加以分類，并制定相應的措施，來綜合協調做出更為合理的布局。因此，無人機航測獲取的影像可以作為底圖進行建筑物[8]、水域航道[9]、農村公路[3]的提取，對于新農村建設可以提供更準確更精細化的規劃，作出更合理建設方案。尤其是在數字化發展階段，農村的相關資料的顯得尤為重要，無人機航測手段的出現恰逢其時。

4.4 在其他方面的應用

傳統測量中，對于地形圖的獲取，往往只能得到房屋的位置信息，但對于房屋的全貌并沒有直觀的概念，如果樓頂有違章搭建的建筑存在，往往不能及時發現，而用了無人機航測之后，這個問題可以迎刃而解，在無人機航測技術的支撐下，違章搭建問題將得到及時有效地解決。

對于在土地的綜合治理方面，關于農村的廢棄宅基地的處理，通過無人機航測技術得到正射影像圖之后，可以做統一的部署和規劃，并且可以在三維實景模型中，直接做調整，將廢棄宅基地重新復墾后的景觀效果展現出來，同時在軟件中可以直接測量其面積，可以為經濟效果評估提供依據。

有些農村地處山區，在多雨的季節，村民的安全性成了首要問題，采用無人機航測技術就可以提供正射影像圖，對于地表形變可以有直觀的反映，并可以將其與地理信息系統結合，形成完整的監測系統，在長期的發展中，無人機航測提供的影像也可以根據發展需要進行周期性或實時地更新影像，可以充分發揮其高效的特點，為監測系統提供服務。

5 結語

本文通過介紹無人機的相關知識和測繪流程，分析了目前新農村建設中出現的問題，當前在規劃測量中，或者獲取當前的地形數據資料中，無人機航測都發揮著不可或缺的作用，其高效率、高精度在測繪1:500或1:1000地形圖工作中的可行性已得到證實，為新農村建設提供了很好的解決方案，無人機航測的作為將越來越廣泛，在數字中國的建設中，無人機航測也可以發揮其優勢，來提供更高效、高精度的數字地圖，建設更美更宜居的數字農村。