無人機航空攝影測量在德安高標準農(nóng)田項目中的應(yīng)用探討

高玉飛

（核工業(yè)華東二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

1 引言

“十二五”期間，我國以高標準農(nóng)田建設(shè)為核心開展了土地整治工作。其中，高標準農(nóng)田建設(shè)具有施工周期短、涉及范圍廣以及任務(wù)復(fù)雜等特點，在以往建設(shè)工作中，通常是以RTK技術(shù)為主進行野外數(shù)據(jù)采集工作，但是該技術(shù)耗費時間長、效率低、成本高，并不能有效滿足高標準農(nóng)田建設(shè)的需求?；诖?，2017年，江西省德安縣利用無人機攝影測量技術(shù)進行該縣新增高標準農(nóng)田的測繪工作，取得了良好的成效。

2 無人機航空攝影測量技術(shù)的功能和特點

2.1 功能

無人機航空攝影測量技術(shù)，以獲取高分辨率數(shù)字影像為應(yīng)用目標，以無人駕駛飛機為飛行平臺，以高分辨率數(shù)碼相機為傳感器，通過3S技術(shù)在系統(tǒng)中集成應(yīng)用，最終獲取小面積、真彩色、大比例尺、現(xiàn)勢性強的航測遙感數(shù)據(jù)。

無人機航空攝影測量主要用于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的快速獲取和處理，為制作正射影像、地面模型或基于影像的區(qū)域測繪提供最簡捷、最可靠、最直觀的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

2.2 特點

作為衛(wèi)星遙感與普通航空攝影不可缺少的補充，無人機航空攝影測量技術(shù)主要有以下優(yōu)點：①機動性、靈活性和安全性。無人機具有靈活機動的特點，受空中管制和氣候的影響較小，能夠在惡劣環(huán)境下直接獲取影像，即便是設(shè)備出現(xiàn)故障，也不會出現(xiàn)人員傷亡，具有較高的安全性。②低空作業(yè)，獲取高分辨率影像。無人機可以在云下超低空飛行，彌補了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷，可獲取比衛(wèi)星遙感和普通航攝更高分辨率的影像。同時，低空多角度攝影獲取建筑物多面高分辨率紋理影像，彌補了衛(wèi)星遙感和普通航空攝影獲取城市建筑物時遇到的高層建筑遮擋問題。③精度高、測圖精度可達1：1000。無人機為低空飛行，飛行高度在50～1000m，屬于近景航空攝影測量，攝影測量精度達到了亞米級，精度范圍通常在0.1～0.5m，符合1：1000的測圖要求，能夠滿足城市建設(shè)精細測繪的需要。④成本相對較低、操作簡單。無人機航攝系統(tǒng)使用成本低，耗費低，對操作員的培養(yǎng)周期相對較短，系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡便，可以無需機場起降。是當前唯一將攝影與測量集為一體的航攝方式，可實現(xiàn)測繪單位按需開展航攝飛行作業(yè)這一理想生產(chǎn)模式。⑤周期短、效率高。對于面積較小的大比例尺地形測量任務(wù)（10～100km2），受天氣和空域管理的限制較多，大飛機航空攝影測量成本高；而采用全野外數(shù)據(jù)采集方法成圖，作業(yè)量大，成本也比較高。將無人機遙感系統(tǒng)進行工程化、實用化開發(fā)，則可以利用它機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，在陰天、輕霧天也能獲取合格的影像，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，既能減輕勞動強度，又能提高作業(yè)的效率和精度。

3 無人機航空攝影測量在高標準農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 成圖時間短成本低

無人機航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用能夠直接對測繪區(qū)域進行測量，在采集數(shù)據(jù)的同時，能夠?qū)ο嚓P(guān)畫面進行拍攝，一改傳統(tǒng)人工測繪的復(fù)雜性與煩瑣性，大大降低了農(nóng)田的測繪成本、提高了現(xiàn)狀圖成圖率，從而為高標準基本農(nóng)田建設(shè)項目規(guī)劃提供了充足時間，保障施工質(zhì)量。

3.2 信息豐富直觀性強

無人機攝影測量儀器具有非常高的分辨率，在拍攝高標準農(nóng)田工程實際現(xiàn)場的過程中，能夠呈現(xiàn)出更多的細節(jié)內(nèi)容，并通過結(jié)合地形圖開展高標準基本農(nóng)田勘察與設(shè)計工作，能夠極大的提高農(nóng)田工程勘察工作量，降低人力的投入，并且攝影機儀器通常都能夠?qū)崿F(xiàn)10倍無損變焦（甚至是更高），通過圖片放大能夠給相關(guān)工作人員提供更加直觀、形象的測繪畫面，農(nóng)田工程實際情況一目了然。

3.3 測量精度高分布均勻

測繪工作貫穿于高標準農(nóng)田建設(shè)工作的始終，測繪精度對于高標準農(nóng)田的建設(shè)有著十分重要的影響。通過采用無人機攝影測量技術(shù)能夠大大提高成圖的精準度，并保障成圖內(nèi)容的均勻性。

4 無人機航空攝影測量在高標準農(nóng)田中的應(yīng)用

4.1 測區(qū)概況

德安縣地處江西省北部，南潯線中段，東接星子,南鄰永修，西毗武寧，北接瑞昌、九江，地理坐標界于東經(jīng)115°23′-115°50′，北緯 29°16′-29°35′之間，東西長 42.6 公里，南北寬40.8公里，全縣總面積863.0平方公里，占全省總面積的0.56%。航攝區(qū)為德安縣2014年度高標準農(nóng)田建設(shè)工作，航攝面積約4.27平方公里，成圖比例尺1：2000，采用高斯-克呂格的3°分帶，中央子午線117度；高程系統(tǒng)為1985國家高程基準（擬合）。

4.2 制作調(diào)查底圖

外業(yè)調(diào)繪調(diào)查底圖采用江西省測繪局提供的分辨率為0.5米、比例尺為1：5000的數(shù)字正射影像（DOM）。在DOM上套合最新確定的行政界線，并將村組名稱等套合到DOM上，以村民小組為單位，根據(jù)村民小組面積大小情況，按1：2000比例尺分幅打印出圖，形成外業(yè)調(diào)查工作底圖。

4.3 像片控制點聯(lián)測

像片控制點一般指的是航攝前在地面上布設(shè)的標志點，或者是道路交叉點等像片上的明顯地物點，然后用等外水準、測距導(dǎo)線、測角交會以及高程導(dǎo)線等一些常規(guī)測量手段測量控制點平面坐標和高程。一般來說，像片控制點布設(shè)直接關(guān)系到航拍分區(qū)、航拍比例尺以及成圖類型等工作的開展，因此，在進行高標準農(nóng)田航攝測量時，需要對平面控制點與平面控制點相鄰基礎(chǔ)控制點之間的誤差進行控制，誤差范圍為之間，同時，高程誤差應(yīng)小于基本等高距的1/10。

在實際測量中，像控點布設(shè)與外業(yè)控制點是同步進行的，其中，基礎(chǔ)控制點采用的是D級控制點，像控點的高程是利用GPS高程擬合法進行測定的。測量時，為確保無人機航攝影像采集質(zhì)量和GPS數(shù)據(jù)精度，無人機飛行時必須保持姿態(tài)平穩(wěn)，傾斜角≤10°，轉(zhuǎn)彎半徑要大，避免出現(xiàn)GPS信號失鎖現(xiàn)象。

4.4 空三加密

空三加密工作的涉及范圍非常廣泛，選點要求非常高，主要表現(xiàn)在以下四方面：①主點附近模型連接點要選擇主點1cm范圍內(nèi)的明顯點上，如果1cm范圍內(nèi)沒有明顯點，則可以在1.5cm范圍內(nèi)選點；②同一張像片上的3個模型連接點應(yīng)在過主點且垂直于方位線的直線與旁向重疊的交點1cm范圍內(nèi)選取，并且要盡量保障每6個模型連接點所形成的圖形為矩形；③有圖邊的模型點需要設(shè)置在測圖范圍線外；④如果農(nóng)田附近存在山谷、河道等，為了避免相對定向不定性的問題，在進行山谷、河道航線選點時，要保障上、中、下三個模型點的高差接近。

4.5 外業(yè)調(diào)繪

本次航攝在進行外業(yè)調(diào)繪時采用的是先內(nèi)后外的方式，首先在調(diào)繪前對立體測圖采集的數(shù)據(jù)進行檢查；調(diào)繪時對內(nèi)業(yè)判讀和采集數(shù)據(jù)進行實地核查，對錯漏進行修改和補測。補測航攝影像無法或不能準確采集的要素，如新增地物、陰影區(qū)地物、隱蔽工程等。

本次作業(yè)調(diào)查中遇到新建房屋占用耕地的情況，已通過實測法法將其從作業(yè)區(qū)域內(nèi)扣除。

5 結(jié)語

總而言之，無人機航空攝影測量技術(shù)是作為一種高效率、低成本的現(xiàn)代測繪手段，不僅具有較強的可操作性和可靠性，還能夠為高標準農(nóng)田建設(shè)提供豐富、直觀的數(shù)據(jù)支持。雖然在實際應(yīng)用時，無人機航測技術(shù)還存在諸如高風(fēng)險、傳感器實際分辨率低以及普及率不高等問題，但是，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，無人機航空攝影測量技術(shù)必將在高標準基本農(nóng)田建設(shè)中獲得更為廣泛的應(yīng)用。