無人機攝影測量在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用

江西省煤田地質(zhì)局普查綜合大隊 江西南昌 330001

1 無人機航空攝影測量技術(shù)的特點

第一，機動性，靈活性和安全性。無人駕駛無人機具有靈活性和機動性，不易受空氣控制和氣候影響，可以在惡劣條件下直接接收圖像。即使設(shè)備不起作用，也不會有受害者和高安全性；第二，在較低的高度工作以獲得高分辨率圖像。無人機可以在云層下方的低空飛行，這彌補了衛(wèi)星光學(xué)遙感和一般航空攝影的缺點，這些缺點經(jīng)常被云遮擋并且可以接收比衛(wèi)星遙感和普通航空攝影更高分辨率的圖像。同時，低層次多方位的多邊形拍攝拍攝建筑物紋理高分辨率圖像，用以補償在衛(wèi)星遙感和航空通用收購城市建筑所產(chǎn)生的高樓閉塞的問題；第三，高精度，顯示精度高達(dá)1：1000，無人機是一種高空飛行，飛行高度為50-1000m，是近距離航空測光，攝影測量的準(zhǔn)確度達(dá)到了亞米的水平，精度范圍通常為0.1-0.5m，滿足1：1000的顯示要求，可以對應(yīng)城市需要建立準(zhǔn)確的映射；第四，成本相對較低，操作簡單，無人駕駛飛行器的航空攝影系統(tǒng)具有低成本，便宜，相對較短的操作員訓(xùn)練期，以及易于維護(hù)和修理系統(tǒng)，這消除了在機場起飛和降落的需要。這是唯一結(jié)合照片和測量的航空攝影方法。它可以實現(xiàn)理想的航空測量和飛機運行按需生產(chǎn)模式；第五，周期簡短而有效。對于大規(guī)模的大型測量任務(wù)（10-100平方公里），對天氣和空域的管理有更多的限制，并且航空光度計的昂貴費用很高。收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的整個方法用于映射，負(fù)載大，成本也相對較高。由于無人機遙感系統(tǒng)的開發(fā)和實際發(fā)展，它可以利用其移動性，速度和經(jīng)濟(jì)性，在陰天和大霧天獲得合格的圖像，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)移到工業(yè)。這不僅可以降低復(fù)雜性，還可以提高工作效率和準(zhǔn)確性。

2 無人機技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的優(yōu)勢

（1）安全高效。植保無人機的規(guī)模作業(yè)能夠達(dá)到80-100畝/時，相比于常規(guī)的噴灑，工作效率會高出近100倍，無人機技術(shù)能夠使工作人員不再長時間的接觸農(nóng)藥，能夠維護(hù)工作熱源的生命安全。（2）自主作業(yè)。無人機噴灑不受高度、地形等因素的影響，只要在無人機的飛行高度中都可以進(jìn)行農(nóng)作物的噴灑。無人機利用遠(yuǎn)距離遙控操作以及飛控導(dǎo)航自主作業(yè)，可在噴灑前搜集農(nóng)作物的GPS信息，提前規(guī)劃航線，并錄入到地面的控制系統(tǒng)中，由地面指揮，無人機自主進(jìn)行噴撒作業(yè)，還可通過地面的顯示界面了解噴灑作業(yè)的具體情況。（3）密度高，效果好。這種無人機噴霧作業(yè)高度比較低，藥液通過噴灑器噴出，在旋翼氣流加速作用形成氣霧流，能夠使藥液霧滴更好的穿透農(nóng)作物，減少農(nóng)藥的飄失，其覆蓋率、沉積量效果好，防治效果也更加理想[1]。

3 無人機航空攝影測量在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田中的應(yīng)用

3.1 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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)（擬合）。

3.2 VRS技術(shù)作業(yè)原理及應(yīng)用于高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田測量中的技術(shù)路線

依托于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的VRS技術(shù)，又稱為虛擬參考站技術(shù)，VRS技術(shù)的應(yīng)用可以說是提供了一個全新的技術(shù)平臺，有利于GPS-RTK測量質(zhì)量的全面提升，對于測繪行業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。VRS技術(shù)有效的規(guī)避了常規(guī)RTK技術(shù)的缺陷。在具體在測量中應(yīng)用時，用戶在流動站附近建立一個虛擬的參考站，流動站與虛擬參考站之間距離一般為幾米之間的距離，這樣用戶能夠隨時獲取到精確的測量定位數(shù)據(jù)。在實際對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田測繪作業(yè)過程中，區(qū)域內(nèi)基準(zhǔn)站的實時觀測數(shù)據(jù)都會傳到數(shù)據(jù)處理中心，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來估計殘差和生成相關(guān)的誤差模型。同時用戶單點定位后并將求得的坐標(biāo)傳遞到數(shù)據(jù)處理中心，該點則作為數(shù)據(jù)處理中心將其作為虛擬參考站，對殘差估計，利用改點的坐標(biāo)和基準(zhǔn)站的坐標(biāo)生成虛擬的載波相位觀測值，并向用戶傳遞，從而實現(xiàn)用戶對精準(zhǔn)定位。相較于RTK作業(yè)方式，VRS技術(shù)具有較強的優(yōu)勢的，不僅具有高精度和高效率的特點，而且能夠全天候作業(yè)，更易于操作，有效的規(guī)避了常規(guī)RTK作業(yè)時距離的限制問題，而且隨著無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，VRS技術(shù)則會成為測量的首選。

在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田工程測量中，利用VRS技術(shù)能夠提供厘米級精度，能夠有效的滿足項目測量的要求。在具體進(jìn)行規(guī)劃、施工放樣及竣工驗收等過程中，可能利用VRS技術(shù)來實施測量。在具體高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田工程測量應(yīng)用VRS技術(shù)時，在前期準(zhǔn)備階段要獲取到與高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田范圍相關(guān)的基礎(chǔ)資料，并制定相應(yīng)的測繪作業(yè)指導(dǎo)書，檢測具體的測量儀器和設(shè)備。在采集外業(yè)數(shù)據(jù)過程中，要根據(jù)各個階段的需求進(jìn)行，在對地類邊界、權(quán)屬界線、溝渠及耕地等放樣和點采集過程中要充分的運用VRS技術(shù)。利用相應(yīng)的軟件通過計算機導(dǎo)出所采集的數(shù)據(jù)，針對外業(yè)草圖來繪制地形地物，并形成數(shù)據(jù)成果[2]。

3.3 空三加密空

三種加密操作的量非常大，選擇的要求非常高。主要特征如下：第一，主點附近的模型連接點應(yīng)從距主點1cm范圍內(nèi)的明顯點選擇。如果在1厘米的范圍內(nèi)沒有明顯的點，那么你可以選擇1.5厘米范圍內(nèi)的點;第二，同一圖像上的三個模型連接點應(yīng)在主點與垂直于軸承線的線的交點1厘米內(nèi)選擇，并盡量保證每6個由模型連接點形成的圖形為矩形，3個模型點與圖片的邊緣必須設(shè)置在地圖的線之外;第三，如果農(nóng)田周圍有山谷，河流等，為了避免相對定位的不確定性問題，河谷和河道，選擇路線時，必須確保模型的上，中，下點之間的高度差接近。

3.4 監(jiān)測土壤濕度

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤濕度是監(jiān)測的重要標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)Φ孛?、大氣間的熱量、水分輸送等進(jìn)行控制。對土壤濕度進(jìn)行監(jiān)測能夠使區(qū)域內(nèi)的干旱、水澇等情況進(jìn)行了解，進(jìn)而明確農(nóng)作物的生長情況。傳統(tǒng)土壤濕度的監(jiān)測存在一定不足，無法進(jìn)行長期、大面積的土壤濕度動態(tài)化監(jiān)測，而無人機搭載可見光，對圖像的不同空間進(jìn)行對比，進(jìn)而對特性進(jìn)行分析，明確分析方法，獲得提高土壤濕度以及相關(guān)的信息系數(shù)，使模型建立更加準(zhǔn)確，科學(xué)的監(jiān)測土壤濕度。利用無人機對土壤濕度進(jìn)行監(jiān)測，其有很好的時效性，成本也比較低，攜帶便利，由于我國的地形種類豐富，地域遼闊，因此其實用價值是比較理想的。

3.5 外業(yè)調(diào)繪

該航拍在現(xiàn)場顯示中使用內(nèi)部和外部使用的方法。首先，在映射之前檢查通過立體成像收集的數(shù)據(jù);在映射期間，在現(xiàn)場檢查內(nèi)部解釋和數(shù)據(jù)收集，更改并補償錯誤和遺漏。添加不可能或不能精確組裝的攝影圖像元素，例如新功能，陰影功能和隱藏作品，在本次運行調(diào)查中，檢測了新建住宅占用的占用農(nóng)地的位置，并通過實際測量方法從運營區(qū)域中扣除。

3.6 其他領(lǐng)域

當(dāng)前無人機技術(shù)在農(nóng)業(yè)其他領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用，如在農(nóng)業(yè)保險賠付中應(yīng)用，能夠使農(nóng)業(yè)保險賠付中原本的時效性不足、勘察定損難等問題得到妥善的解決，使勘察工作的速度得到提高，并減少人力、物力的消耗，不僅能夠保證效率，也能夠使農(nóng)田賠付勘察更加準(zhǔn)確。在農(nóng)村土地確權(quán)中應(yīng)用無人機，能夠取代有人飛機的航拍，減少人力、物力的消耗，使工作效率更高。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)場的管理規(guī)劃也是重要的內(nèi)容，使用無人機攜帶移動基站，收集大面積無線監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠使固定基站的建設(shè)支出得以減少[3]。

4 結(jié)語

在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項目中，通過應(yīng)用VRS技術(shù)和航空攝影測量技術(shù)來進(jìn)行項目現(xiàn)狀圖測繪，能夠為項目規(guī)劃設(shè)計提供更加精準(zhǔn)和可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且實現(xiàn)了時間成本和經(jīng)濟(jì)成本的節(jié)約，能夠為后期規(guī)劃設(shè)計提供更加準(zhǔn)確的計算數(shù)據(jù)。而且隨著測繪技術(shù)在使用過程中的不斷完善，在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)過程中VRS技術(shù)和航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用也必然會越來越廣泛。