無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在茶鄉(xiāng)工程地形測(cè)繪中的實(shí)踐開(kāi)發(fā)

張新盈

（1.河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 450008；2.河南理工大學(xué)，河南焦作 454000）

1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)概述

1.1 測(cè)量系統(tǒng)組成

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)主要用于對(duì)地形進(jìn)行監(jiān)測(cè)、繪制，因此，其測(cè)量系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)技術(shù)中的重點(diǎn)。無(wú)人機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。一方面，無(wú)人機(jī)的硬件系統(tǒng)的主要技術(shù)支撐，包括無(wú)人機(jī)的荷載監(jiān)控系統(tǒng)以及無(wú)人機(jī)空中飛行系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)穩(wěn)定了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控改進(jìn)測(cè)量方案。另一方面，無(wú)人機(jī)的軟件系統(tǒng)主要以無(wú)人機(jī)航空的影響結(jié)果進(jìn)行處理分析、對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行航線精確設(shè)計(jì)、以及在計(jì)算機(jī)后臺(tái)對(duì)無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理為主。除此之外，無(wú)人機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)要以攝影“交叉點(diǎn)”為走向，即通過(guò)攝影的光束交點(diǎn)確定陸地上的地面點(diǎn)位置后，精確投影，從而確定外方位元素。其軟件系統(tǒng)在對(duì)三個(gè)線元素和三個(gè)角元素進(jìn)行精準(zhǔn)定位后，開(kāi)啟測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方案。

1.2 現(xiàn)代技術(shù)融合

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是無(wú)人機(jī)技術(shù)與遙感技術(shù)的結(jié)合，在其實(shí)踐應(yīng)用于茶鄉(xiāng)工程地形測(cè)繪時(shí)，還需再與其他技術(shù)進(jìn)行結(jié)合發(fā)展，才能夠系統(tǒng)化、精確化的完成整套工程。首先，無(wú)人機(jī)與遙感的傳感器技術(shù)及遙控技術(shù)結(jié)合，能夠讓工程測(cè)繪人員更好對(duì)機(jī)器進(jìn)行智能化操控，方便無(wú)人機(jī)的空中作業(yè)。其次，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)與GPS定位技術(shù)結(jié)合，并通過(guò)AR全息定位投影技術(shù)，充分掌握測(cè)繪的路線，方便對(duì)茶鄉(xiāng)進(jìn)行整體規(guī)劃。最后，在后臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能化構(gòu)建下，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，不僅能夠快速通過(guò)聯(lián)網(wǎng)獲得無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)觀測(cè)下的茶鄉(xiāng)基礎(chǔ)信息，還能夠?qū)?shù)據(jù)云存儲(chǔ)，提高茶鄉(xiāng)工程測(cè)繪的效率。綜上，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)并非是單一的在茶鄉(xiāng)工程測(cè)繪中起決定作用，它作為關(guān)鍵技術(shù)，要依托其他現(xiàn)代高科技手段，共同對(duì)茶鄉(xiāng)工程進(jìn)行勘測(cè)、決策和測(cè)繪改進(jìn)。

1.3 鄉(xiāng)土測(cè)繪應(yīng)用

一方面，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的操作簡(jiǎn)便，在獲取影像資源的過(guò)程中具有重復(fù)周期短、成本低等特點(diǎn)，因此，多用于鄉(xiāng)土測(cè)繪方面。在其投入茶鄉(xiāng)鄉(xiāng)土測(cè)繪應(yīng)用之前，就已經(jīng)在礦區(qū)整合、土地復(fù)墾、鄉(xiāng)土資源規(guī)劃測(cè)繪等方面有所應(yīng)用。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在鄉(xiāng)土測(cè)繪中的應(yīng)用是現(xiàn)代數(shù)字化應(yīng)用的開(kāi)端，因此，其應(yīng)用的方式和技術(shù)模式還處在不斷的探索、完善階段。對(duì)于茶鄉(xiāng)測(cè)繪內(nèi)茶田與房屋、工作室的朝向、防火間距等，還沒(méi)有考慮全面。另一方面，相較于以往的人工測(cè)繪活動(dòng)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的鄉(xiāng)土測(cè)繪，更加具有安全性。不僅能夠保證人員的安全性，還能夠保證測(cè)繪設(shè)計(jì)結(jié)果及施工質(zhì)量的安全性?；诖耍芯繜o(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在茶鄉(xiāng)工程測(cè)繪中的實(shí)踐開(kāi)發(fā)，具有重要的工程價(jià)值，其研究結(jié)果可以為今后其他農(nóng)產(chǎn)品地形開(kāi)發(fā)提供良好的借鑒和參考。

2 茶鄉(xiāng)地形測(cè)繪分析

2.1 區(qū)域環(huán)境影響

在對(duì)某地茶鄉(xiāng)山區(qū)進(jìn)行工程測(cè)繪之前，我們首先要對(duì)此地的外部環(huán)境進(jìn)行考察。區(qū)域的外部環(huán)境不僅包括氣候、土壤質(zhì)量等測(cè)繪重點(diǎn)因素，還包括區(qū)域河流流向、水質(zhì)、動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境等潛在影響因素。茶葉的種植對(duì)河流水質(zhì)的要求極高，以河流這一潛在因素為例，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪前，便可以通過(guò)衛(wèi)星連接和高空攝影測(cè)量來(lái)監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。通過(guò)多傳感器重疊搭載來(lái)獲取三維角度的空間信息；通過(guò)激光測(cè)量技術(shù)和矩形理論，來(lái)把握河流的彎道侵蝕程度，從而判斷河流的大體流向和季節(jié)性變化；通過(guò)光熱紅外數(shù)據(jù)和遙感技術(shù)下的氣體探測(cè)，來(lái)把握當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量和河流生態(tài)環(huán)境。綜上，僅僅河流這一潛在影響因素，便可通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)得到精確數(shù)據(jù)。由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)茶鄉(xiāng)工程地形進(jìn)行測(cè)繪開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了高度的精密化和安全性。

2.2 網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)分析

無(wú)人機(jī)的網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)即攝像控制點(diǎn)的布置，是測(cè)繪地形、精密制圖的數(shù)據(jù)依托。目前，在對(duì)無(wú)人機(jī)的網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行布控時(shí)，會(huì)依據(jù)“區(qū)域網(wǎng)”的分劃原則，將每個(gè)區(qū)域的航線控制在六條左右。在此背景下，每個(gè)航線便有十二個(gè)左右的基礎(chǔ)線，這樣一來(lái)，每個(gè)區(qū)域的網(wǎng)點(diǎn)便都控制在八十個(gè)左右。以此類推，航線數(shù)越多，基礎(chǔ)線和像控點(diǎn)便以排列組合的形式增加。在區(qū)域網(wǎng)的控點(diǎn)布置時(shí)，由于地形多凹凸不平，因此，多以平高點(diǎn)為主，有時(shí)根據(jù)地形，會(huì)在部分位置增加高程點(diǎn)。在上述基礎(chǔ)布設(shè)原理下，根據(jù)部分茶鄉(xiāng)地區(qū)的特殊地形，還會(huì)進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)布控的特殊處理，例如三角點(diǎn)聯(lián)測(cè)、導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)置等等。

2.3 精度問(wèn)題解決

通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的測(cè)繪結(jié)果分析可知，現(xiàn)代無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的測(cè)繪精度很高。但隨著人們對(duì)測(cè)繪的要求加大，遙感技術(shù)的精度要求也在不斷的提高。為了使測(cè)繪結(jié)果更加的精確，人工操控的無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)型為智能自動(dòng)化的無(wú)人機(jī)技術(shù)。但鑒于AI技術(shù)正處于發(fā)展階段，因此目前的無(wú)人機(jī)精度測(cè)量多以半自動(dòng)化的控制系統(tǒng)為主。即人工遙控為主要操控手段，智能操控為輔助性操控手段。當(dāng)人工操縱偏離航線時(shí)，計(jì)算機(jī)智能化自動(dòng)識(shí)別給予警告和糾正。在人工較忙時(shí)，也可以短時(shí)間交由智能機(jī)器自動(dòng)調(diào)控。無(wú)人機(jī)的智能化和半自動(dòng)化，解決了測(cè)繪前攝影精度的控制問(wèn)題；如若要想在測(cè)繪過(guò)程中更加的精細(xì)化，必須要以智能數(shù)字建模技術(shù)融入到人工網(wǎng)絡(luò)測(cè)繪中。

3 技術(shù)支持下開(kāi)發(fā)路徑

3.1 茶田遙感監(jiān)測(cè)

在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)深入應(yīng)用到茶鄉(xiāng)地形測(cè)繪時(shí)，其遙感監(jiān)測(cè)不僅要應(yīng)用在茶鄉(xiāng)工程的前期設(shè)計(jì)，還要貫穿茶鄉(xiāng)地形測(cè)繪后的一系列工程建設(shè)，才能保證茶鄉(xiāng)工程的整體安全性。通過(guò)茶鄉(xiāng)的高密度區(qū)域網(wǎng)點(diǎn)布控，能夠準(zhǔn)確把握到茶鄉(xiāng)工程的每個(gè)地理環(huán)境和施工環(huán)節(jié)。通過(guò)衛(wèi)星連接技術(shù)和紅外掃描技術(shù)，無(wú)人機(jī)能夠?qū)Σ栲l(xiāng)工程中的土地改變度、環(huán)境影響度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以應(yīng)對(duì)各類以地質(zhì)災(zāi)害為主的突發(fā)狀況。在茶鄉(xiāng)工程建設(shè)完成后，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以繼續(xù)對(duì)茶田進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保障茶田土壤的安全性、營(yíng)養(yǎng)性。在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的支持下，茶田的茶葉種植更加安全、高質(zhì)；在應(yīng)對(duì)各類雨雪極端天氣前，茶田工作人員也都有時(shí)間做好相應(yīng)的防護(hù)準(zhǔn)備。綜上，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)不僅可以應(yīng)用到其開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)，還能夠一直延續(xù)，應(yīng)用到茶田建設(shè)上。

3.2 區(qū)域土地復(fù)墾

對(duì)于部分地理環(huán)境較差、工程建設(shè)和測(cè)繪無(wú)法深入進(jìn)行的山區(qū)茶鄉(xiāng)來(lái)說(shuō)，花費(fèi)大量時(shí)間和資金去建設(shè)高難度茶鄉(xiāng)工程的意義不大。但鑒于目前我國(guó)茶葉的需求較大，茶鄉(xiāng)的工程測(cè)繪開(kāi)始從土質(zhì)較好、地形難以進(jìn)行的茶鄉(xiāng)，轉(zhuǎn)而投入到土質(zhì)需要改進(jìn)、地形良好的茶鄉(xiāng)，即區(qū)域土地復(fù)墾。在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的監(jiān)測(cè)下，茶鄉(xiāng)工程測(cè)繪可以將需要復(fù)墾的土地重新規(guī)劃，并通過(guò)傳感技術(shù)和高密度監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)其土壤進(jìn)行數(shù)值評(píng)估；再通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用各類方法對(duì)土地質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)以往無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在礦區(qū)的土地復(fù)墾前例中可知，無(wú)人機(jī)在茶鄉(xiāng)區(qū)域土地復(fù)墾上的應(yīng)用前景甚廣。

3.3 數(shù)字測(cè)繪建模

為解決測(cè)繪精度問(wèn)題，無(wú)人機(jī)遙控?cái)z影的精細(xì)化是前提，而后的測(cè)繪才是決定工程建設(shè)質(zhì)量的根本。上文提到，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合正在完善之中，因此，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)字建模技術(shù)的研究和實(shí)踐開(kāi)發(fā)，是提高技術(shù)結(jié)合特性、地形測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)的雙贏戰(zhàn)略。工程測(cè)繪師可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，將計(jì)算機(jī)的智能建模技術(shù)與無(wú)人機(jī)攝影后臺(tái)連接，在人工未測(cè)繪前便先利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化測(cè)繪，以作為人工測(cè)繪的輔助參考。而在人工測(cè)繪時(shí)，計(jì)算機(jī)智能思維也可以相應(yīng)的對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行完善修改，聯(lián)網(wǎng)后提出智能化的意見(jiàn)。

4 結(jié)論

在加大茶田遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，茶鄉(xiāng)工程測(cè)繪的實(shí)時(shí)效果突出，對(duì)于短板問(wèn)題的解決更加快速化。通過(guò)對(duì)部分山區(qū)茶鄉(xiāng)的區(qū)域土地進(jìn)行復(fù)墾、對(duì)全部山區(qū)茶鄉(xiāng)的土地進(jìn)行數(shù)字化建模后，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在茶鄉(xiāng)工程測(cè)繪中的實(shí)踐開(kāi)發(fā)更加深入，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)與其他現(xiàn)代高科技的磨合性結(jié)合也開(kāi)始完善。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在茶鄉(xiāng)地區(qū)的測(cè)繪優(yōu)化路徑，是無(wú)人機(jī)技術(shù)本身與茶鄉(xiāng)工程建設(shè)的拔高雙贏。