無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用

□錢琛李欣

（江蘇省地質(zhì)測繪院，江蘇 南京 211102）

0.引言

新農(nóng)村建設(shè)是在我國社會不斷發(fā)展的背景下形成農(nóng)村建設(shè)理念，建設(shè)中強(qiáng)調(diào)對農(nóng)村政治、經(jīng)濟(jì)、文化以及社會各個方面進(jìn)行優(yōu)化建設(shè)，改善農(nóng)村人居環(huán)境，提升農(nóng)民素質(zhì)，促進(jìn)新社會環(huán)境下農(nóng)村地區(qū)的綜合發(fā)展。在新農(nóng)村建設(shè)中，需要不斷對農(nóng)村技術(shù)設(shè)施進(jìn)行調(diào)研分析，在此基礎(chǔ)上，對農(nóng)村社會、人文環(huán)境進(jìn)行改善?；谵r(nóng)村地形、地貌以及人居分布的特征，使用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)完成基礎(chǔ)地理信息測繪，對于新農(nóng)村建設(shè)有著積極的促進(jìn)作用。

1.無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)應(yīng)用于新農(nóng)村建設(shè)中的意義

新農(nóng)村建設(shè)需要對農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施、地理結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)信息進(jìn)行調(diào)研分析，在此基礎(chǔ)上，才能夠合理規(guī)劃農(nóng)村建設(shè)范圍與建設(shè)力度。傳統(tǒng)的地理信息測繪中常常使用的是衛(wèi)星遙感以及高空攝影測量的方式，這類型的技術(shù)手段一般使用成本較高，并且圖像的分辨率難以得到保證[1]。同時，農(nóng)村地理基礎(chǔ)信息結(jié)構(gòu)具有范圍小、分布零散以及地形地貌多樣的特點(diǎn)。因此，傳統(tǒng)的測繪手段難以對農(nóng)村地理信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地測量。而使用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)能夠使圖像分辨率得到保證，并且基于技術(shù)的靈活性、機(jī)動性特征能夠?qū)Σ煌h(huán)境下的農(nóng)村地理信息進(jìn)行測繪，并且在使用成本和操作方式上具有較大的優(yōu)勢。

2.無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢

第一，無人機(jī)能夠在不同環(huán)境中獲取高效率的影像信息，而且安全性較高，不會發(fā)生人員傷亡的狀況。第二，無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)低空作業(yè)，相較于傳統(tǒng)航測方式，圖像的分辨率更高，地理信息的準(zhǔn)確性更強(qiáng)[2]。第三，無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在成本費(fèi)上也具有較大的優(yōu)勢，無人機(jī)的使用、維修以及保養(yǎng)的方式與途徑較為簡便，耗費(fèi)的資金與精力均較小，只需要對操作員進(jìn)行一定時期的培養(yǎng)后即可以操作[3]。另外，無人機(jī)低空航測還具有高精度以及高效率的優(yōu)勢，能夠保證較高的圖像精度以及測繪效率。

3.項目工程以及技術(shù)依據(jù)

某市新農(nóng)村建設(shè)項目范圍包含25個鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及行政村，其中面積最小的行政村只有0.25㎞2，最大面積為4.56㎞2，并且測繪區(qū)包含山地、溝壑以及梁地等多種地形，測量的難度較大。項目測量的需求是利用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)制成比例為1∶1000的圖像。

測繪中涉及的技術(shù)依據(jù)主要有《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》GB/T23236-2009,《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》GB/T-2008等8部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

4.無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 無人機(jī)航空攝影要點(diǎn)

測繪中使用的無人機(jī)航攝系統(tǒng)為SWUA四維系統(tǒng)，數(shù)字航空相機(jī)型號為哈蘇H4D-50型，焦距設(shè)定值為50.7mm，航攝中無人機(jī)的飛行方向?yàn)閿z區(qū)延展區(qū)。對于無人機(jī)航攝獲取的影像資料使用專業(yè)軟件進(jìn)行畸變修正，保證影像的清晰度、層次性以及反差，能夠有效識別航攝區(qū)域的細(xì)小地物。

4.2 空中三角測量要點(diǎn)

在測繪過程中使用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的MATCH-AT模塊，對測量成果進(jìn)行空三加密，獲得加密點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)、大地坐標(biāo)以及外方位元素等。在測繪中保證內(nèi)業(yè)連接點(diǎn)與野外控制點(diǎn)的平面誤差值與高程中誤差值在GB/T7930-2008的規(guī)范范圍內(nèi)[4]。對于測繪中的精度要保證其符合《低空數(shù)字航空攝影測量業(yè)內(nèi)規(guī)范》要求，對于特別困難的區(qū)域可以將視差中誤差放寬0.5倍。測量中要保證連接點(diǎn)平衡分布，不同標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位區(qū)均設(shè)有連接點(diǎn)，在人工相對定向時，保證每個像對連接點(diǎn)至少9個，在自動相對定向時，像對連接點(diǎn)至少30個。

4.3 像片控制測量要點(diǎn)

測繪中根據(jù)區(qū)域網(wǎng)布設(shè)像片控制點(diǎn)，依據(jù)區(qū)域網(wǎng)周邊布點(diǎn)的六點(diǎn)法布設(shè)平高控制點(diǎn)，高程控制點(diǎn)的布設(shè)比例為4條基線設(shè)置1個控制點(diǎn)，區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的航線數(shù)量要在6條以下，每條航線的基數(shù)線在30條以下。像片控制點(diǎn)的測量使用RTK測量方法實(shí)施，對每個像片控制點(diǎn)測量2次以上，保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性。另外，根據(jù)測繪區(qū)域零落分散、測量難度較大的特征，使用單點(diǎn)靜態(tài)GPS進(jìn)行測量，測量時間保證在8小時以上，獲取D級GPS三維坐標(biāo)。

4.4 立體模型構(gòu)建

利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)將空中三角測量的成果導(dǎo)入相應(yīng)的文件當(dāng)中，構(gòu)建立體模型，模型構(gòu)建過程中對于模型的精度原則上要求不得進(jìn)行調(diào)整。單模型定向精度應(yīng)符合《1∶5001∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》GB/T-2008的精度要求。

4.5 數(shù)字地形圖制作

數(shù)字地形圖的制作采取先內(nèi)后外的模式，利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對立體模型中的居民地、交通、基礎(chǔ)設(shè)施、地貌、土質(zhì)等因素，將圖幅作為單位，制作調(diào)繪底圖，在此基礎(chǔ)上開展野外調(diào)繪和補(bǔ)測，利用外業(yè)調(diào)繪結(jié)果與立體測圖數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，獲得地形圖數(shù)據(jù)。

5.優(yōu)化無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)應(yīng)用的途徑

在使用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)進(jìn)行測繪時，能夠通過對設(shè)備等級以及系統(tǒng)配置的調(diào)節(jié)提升測繪成果的精準(zhǔn)度[5]。首先，在測繪中盡量使用高精度的無人機(jī)航攝系統(tǒng)，本文測繪中選取了SWUA四維航攝系統(tǒng)，使項目測繪的1∶1000地形圖精度能夠達(dá)到航攝測量的規(guī)范精度要求。其次，還可以通過提升POS數(shù)據(jù)精度的方式提升影像精度。POS數(shù)據(jù)精度能夠?qū)杖用芄ぷ鳟a(chǎn)生重要的影響，當(dāng)POS數(shù)據(jù)精度相對較差時，空三加密只能夠完成引導(dǎo)匹配的功能，而無法在平差中使用。所以，對無人機(jī)影像的POS數(shù)據(jù)精度進(jìn)行提升是促進(jìn)測繪效率與質(zhì)量的重要途徑。最后，適度對測繪中的相對定向精度進(jìn)行調(diào)節(jié)能夠使測繪工作的效率性得到保證。在《低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》CH/Z3003-2010當(dāng)中對于相對定向精度的要求放寬了1倍，在實(shí)際操作作業(yè)中能夠更加高效率地完成，并且圖像的精度也能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.結(jié)束語

綜上所述，在新農(nóng)村建設(shè)中使用無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)能夠使農(nóng)村基礎(chǔ)地理信息測量工作的質(zhì)量與效率得到保證，在測繪過程中要注意對航空攝影、空中三角測量、像片控制測量、立體模型構(gòu)建以及數(shù)字地形圖制作等技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范和科學(xué)操作，有效發(fā)揮無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)的優(yōu)勢作用。