土地整治工程中無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用探討

解文武

摘? 要：我國(guó)人口和土地資源不均衡的矛盾日益突出，耕地?cái)?shù)量降低，人地矛盾激化，土地整治迫在眉睫。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)作為新興的一種強(qiáng)有力的測(cè)繪手段應(yīng)用于土地整治工程中，克服了傳統(tǒng)航空攝影及人工測(cè)繪的弊端，效率提升、成果真實(shí)、可靠，科學(xué)、合理的解決了項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)難題，為土地整治項(xiàng)目各階段的順利實(shí)施提供技術(shù)和圖件支持，越來(lái)越多土地整治項(xiàng)目中被大量采用，為我國(guó)土地整治事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：土地整治;無(wú)人機(jī)航測(cè);技術(shù)優(yōu)勢(shì);無(wú)人機(jī)應(yīng)用;測(cè)繪手段

中圖分類號(hào)：P231? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）36-0174-02

Abstract： The contradiction between population and land resources is becoming increasingly prominent in China： the area of cultivated land is decreasing， the contradiction between people and land is intensifying， and land remediation is imminent. UAV aerial survey technology， as a new and powerful surveying and mapping method， is applied to land remediation projects. It overcomes the disadvantages of traditional aerial photography and manual surveying and mapping， improves efficiency， produces real and reliable results， thus scientifically and reasonably solving the technical problems in the process of project implementation， and provides technical and graphical support for the smooth implementation of various stages of land remediation projects. Land improvement projects are widely used， contributing to the development of land improvement in China.

Keywords： land remediation; UAV aerial survey; technical advantages; UAV application; surveying and mapping means

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在衛(wèi)星遙感、大飛機(jī)遙感之后逐漸興起，作為一種新型航空遙感手段，其測(cè)繪成果影像分辨率高、高效便捷、成圖迅速成本低廉、可快速響應(yīng)、機(jī)動(dòng)靈活、精度高，逐漸成為測(cè)繪行業(yè)中的一種強(qiáng)有力的測(cè)繪手段，被越來(lái)越多從業(yè)者青睞并推廣應(yīng)用[1]。土地整治工程中無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)航空攝影及人工測(cè)繪的弊端，科學(xué)、合理的解決了項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)難題，在我國(guó)測(cè)繪、國(guó)土、城建規(guī)劃、電力、交通、消防、災(zāi)害評(píng)估、數(shù)字城市等多行業(yè)中大量采用，從而為我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量[2]。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)概況

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)綜合集成了GPS、氣壓高度計(jì)、慣導(dǎo)、地面控制平臺(tái)、航拍攝相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件等設(shè)備[3]，主要由飛行控制系統(tǒng)、航拍攝像系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成[4]。

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)將無(wú)人機(jī)飛行技術(shù)、通信及GPS定位等多學(xué)科進(jìn)行有機(jī)融合，可精準(zhǔn)、高效的獲取國(guó)土、環(huán)境等空間信息，并按需對(duì)其進(jìn)行處理分析，因其在成本、效率及智能化方面的巨大優(yōu)勢(shì)，為世界相關(guān)行業(yè)從業(yè)人士所青睞，在相關(guān)學(xué)科不斷發(fā)展的背景下，無(wú)人機(jī)硬件和軟件方面不斷創(chuàng)新和發(fā)展，其獲取數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和智能化水平大量提升，為影響我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的多個(gè)領(lǐng)域提供服務(wù)。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)是當(dāng)今航測(cè)技術(shù)的必然方向，也是我國(guó)該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的延伸及有力補(bǔ)充，既滿足了各相關(guān)行業(yè)的發(fā)展需要，也促進(jìn)了我國(guó)數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程。其主要特點(diǎn)如下：

（1）起降條件限制小。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)較傳統(tǒng)航測(cè)對(duì)飛機(jī)起降的場(chǎng)地條件等環(huán)境狀況要求較低，可實(shí)現(xiàn)地形復(fù)雜地區(qū)的航測(cè)工作，環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。（2）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、效率高。傳統(tǒng)航測(cè)技術(shù)很難突破地形地貌的限制，對(duì)于特殊地形地貌區(qū)域尤其是山地、盆地等復(fù)雜地區(qū)的測(cè)繪很難高質(zhì)量、高效完成，部分地區(qū)即使完成，其數(shù)據(jù)成果精度也很難保證。而無(wú)人機(jī)航測(cè)不僅可高效快速精準(zhǔn)測(cè)量地形簡(jiǎn)單平整區(qū)域，在傳統(tǒng)航測(cè)無(wú)法進(jìn)行或無(wú)法滿足項(xiàng)目要求精度的地區(qū)仍可進(jìn)行拍攝，且能高效完成并獲取高分辨率影像和高精度定位數(shù)據(jù)，克服了人力無(wú)法到達(dá)的困難，對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力極強(qiáng)。加之無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)可低空、云下航測(cè)，空域條件較易達(dá)到，對(duì)測(cè)區(qū)有效拍攝時(shí)間更長(zhǎng)，更高效，利用相關(guān)軟件可快速處獲取空三、DEM、DOM、DLG等測(cè)繪產(chǎn)品，因而可更好的服務(wù)于土地整治項(xiàng)目。（3）運(yùn)輸便捷。無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)集航攝平臺(tái)、GPS、數(shù)據(jù)處理等多種平臺(tái)于一體，運(yùn)輸便利、快捷。（4）反應(yīng)迅捷。無(wú)人機(jī)航測(cè)飛行高度低、受環(huán)境干擾較小，高度集成的設(shè)計(jì)和技術(shù)融合使得目前無(wú)人機(jī)體型小巧、操作簡(jiǎn)便，從而使其反應(yīng)能力迅速便捷[2]。（5）經(jīng)濟(jì)合理。整個(gè)航測(cè)過(guò)程不僅可保證測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量，較之人工及傳統(tǒng)航測(cè)過(guò)程在人工消耗、數(shù)據(jù)分析成本上大大降低，加之系統(tǒng)后期維護(hù)和修理費(fèi)用消耗不大，使得項(xiàng)目航測(cè)成本與傳統(tǒng)航測(cè)設(shè)備相比大大降低，具有更好的經(jīng)濟(jì)性[2]。

3 土地整治項(xiàng)目中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1 更能滿足土地整治項(xiàng)目各階段的實(shí)施需要

相比傳統(tǒng)航測(cè)及人工測(cè)繪，無(wú)人機(jī)航測(cè)可搭載高清攝影設(shè)備，結(jié)合GPS定位技術(shù)對(duì)項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域低空拍攝，采用配套的先進(jìn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可高效輕松獲得1：2000甚至更大比例尺地形圖的精度標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)人機(jī)航測(cè)航拍作業(yè)影像獲取在硬件和圖像處理技術(shù)上均科學(xué)高效，最大可能降低所獲取影像的畸變，提升影像分辨率，使得圖像與項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況最大程度相符[5]，采取無(wú)人機(jī)航測(cè)在土地整治項(xiàng)目實(shí)施范圍內(nèi)的各階段進(jìn)行航測(cè)進(jìn)而獲得所需要的測(cè)繪產(chǎn)品，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目實(shí)施的各階段進(jìn)展，對(duì)項(xiàng)目區(qū)范圍的選定、規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程施工、竣工驗(yàn)收等階段提供精準(zhǔn)可靠的測(cè)繪成果，為項(xiàng)目參與各方在該項(xiàng)目中的各項(xiàng)活動(dòng)提供技術(shù)支持。隨著無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)軟硬件的不斷發(fā)展，更高精度的測(cè)繪產(chǎn)品逐漸可通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)獲得，從而滿足土地整治項(xiàng)目各階段的相關(guān)指標(biāo)，更大程度地服務(wù)于土地整治項(xiàng)目，為項(xiàng)目實(shí)施各階段提供技術(shù)資料和技術(shù)支持。

3.2 航測(cè)數(shù)據(jù)成果實(shí)時(shí)反饋、直觀可靠

無(wú)人機(jī)航測(cè)運(yùn)輸便捷，可輕松實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全局范圍內(nèi)快速測(cè)繪，航拍所獲得的高分辨率正射影像圖可在地面操控屏幕設(shè)備上實(shí)時(shí)顯示，經(jīng)處理后所獲得的符合要求的測(cè)繪產(chǎn)品，可直觀清晰反映出土地整治項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各階段具體情況，實(shí)時(shí)掌控項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)、水渠、各地類面積等相關(guān)設(shè)施信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)土地整治項(xiàng)目整個(gè)實(shí)施過(guò)程各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析量測(cè)和判斷，為設(shè)計(jì)、施工、檢查驗(yàn)收各單位提供技術(shù)和圖件支持。

3.3 航測(cè)成果真實(shí)性更強(qiáng)

傳統(tǒng)土地整治項(xiàng)目主要參考文字材料及從各方收集的圖件產(chǎn)品對(duì)設(shè)計(jì)、進(jìn)度、質(zhì)量、竣工驗(yàn)收等階段進(jìn)行管理與控制，成果的客觀、可靠、實(shí)時(shí)、精確無(wú)法保障。土地整治工程中新增耕地圖及最終施工完成竣工驗(yàn)收后的竣工圖與航測(cè)所獲得的正射影像圖可進(jìn)行疊加套合，通過(guò)糾正后的相關(guān)圖件對(duì)比分析，可有效判斷該土地整治項(xiàng)目各階段與相關(guān)規(guī)范要求的符合程度，使得該項(xiàng)目航測(cè)成果真實(shí)性更強(qiáng)，項(xiàng)目作業(yè)質(zhì)量更高[5]。

3.4 作業(yè)效率大大提升

航測(cè)作業(yè)獲取的精確度較高的正射影像圖，在生產(chǎn)DLG測(cè)繪產(chǎn)品時(shí)可節(jié)約大量時(shí)間和人工投入，從而使工作效率大大提升。加之航測(cè)相關(guān)產(chǎn)品反映的土地整治項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)地形地貌等相關(guān)信息對(duì)提升土地整治項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的數(shù)據(jù)精確性和項(xiàng)目質(zhì)量提供了技術(shù)支持[2]。

4 土地整治項(xiàng)目中無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)具體實(shí)施

4.1 前期踏勘

無(wú)人機(jī)起降前準(zhǔn)備工作，包括土地整治項(xiàng)目范圍區(qū)域內(nèi)地形地貌等相關(guān)資料、無(wú)人機(jī)及搭載的各項(xiàng)儀器設(shè)備的檢測(cè)、項(xiàng)目區(qū)紅線范圍等，以便保證飛機(jī)飛行安全、獲取影像高清準(zhǔn)確以及像控點(diǎn)的合理布置[6]?，F(xiàn)場(chǎng)踏勘的DOM底圖比例尺盡量不小于1：2000，以進(jìn)行更好的現(xiàn)場(chǎng)判讀，相關(guān)參與者應(yīng)磋商確定重點(diǎn)測(cè)繪目標(biāo)及范圍及相關(guān)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)和要求。

利用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在可研階段制作出的數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字線劃圖（DLG），和以此為基礎(chǔ)制作的紅線范圍內(nèi)的三維立體模型，可清晰直觀的為項(xiàng)目可研階段的參與者包括規(guī)劃人員及評(píng)審專家等提供了解項(xiàng)目區(qū)的相關(guān)技術(shù)資料，以便合理設(shè)計(jì)線狀地物（路網(wǎng)、溝渠及附屬設(shè)施等）、科學(xué)計(jì)算土方量，進(jìn)而為可研報(bào)告的編制提供科學(xué)參考和決策依據(jù)。同時(shí)可研階段的測(cè)繪產(chǎn)品與之后各階段成果可疊加對(duì)比分析，以便于土地管理部門對(duì)項(xiàng)目實(shí)施各階段的土方量、路網(wǎng)建設(shè)、橋梁及溝渠維護(hù)、相關(guān)征地賠付及工程變更事宜進(jìn)行科學(xué)有力的監(jiān)管，從根本上杜絕項(xiàng)目作假、質(zhì)量蒙混過(guò)關(guān)問(wèn)題。土地整治項(xiàng)目在做規(guī)劃設(shè)計(jì)和預(yù)算過(guò)程中，紅線范圍內(nèi)各分部分項(xiàng)工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、耕地整治后坡度、工程量計(jì)算以及相關(guān)圖件（平面布置圖、規(guī)劃設(shè)計(jì)圖）的制作同樣需要無(wú)人機(jī)航測(cè)所生產(chǎn)的測(cè)繪產(chǎn)品提供技術(shù)支持。

4.2 實(shí)施過(guò)程中應(yīng)用及評(píng)價(jià)

項(xiàng)目施工階段，可通過(guò)航拍對(duì)項(xiàng)目施工過(guò)程中各階段測(cè)繪成果進(jìn)行對(duì)比分析，及時(shí)了解并適時(shí)調(diào)整工程進(jìn)度;航拍及數(shù)據(jù)生產(chǎn)階段，無(wú)人機(jī)搭載高清成像設(shè)備，在地面接受設(shè)備及遙控設(shè)備控制下，獲取土地整治項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)高清畫面，通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)PhotoScan等軟件完成測(cè)繪產(chǎn)品的生產(chǎn)，為項(xiàng)目參與人員提供圖件參考[6]。

4.3 竣工驗(yàn)收

竣工驗(yàn)收是土地整治項(xiàng)目整個(gè)實(shí)施過(guò)程中的最后關(guān)鍵階段。無(wú)人機(jī)航測(cè)迅速便捷，在土地整治項(xiàng)目實(shí)施各階段制作的4D測(cè)繪產(chǎn)品為參與各方提供覆蓋項(xiàng)目區(qū)全局、精準(zhǔn)度高的圖文資料，可在項(xiàng)目通過(guò)各階段測(cè)繪產(chǎn)品疊加分析，判斷設(shè)計(jì)施工一致性，以更好服務(wù)于竣工驗(yàn)收。同時(shí)對(duì)偷工減料、工程量虛報(bào)私自變更等現(xiàn)象從技術(shù)上杜絕，幫助竣工驗(yàn)收順利開(kāi)展。

5 存在問(wèn)題及建議

如前文所述，無(wú)人機(jī)航測(cè)較之傳統(tǒng)航測(cè)及人工測(cè)繪有著不可復(fù)制的優(yōu)勢(shì)，但仍存在不足之處。無(wú)人機(jī)因其體積較小因而航測(cè)時(shí)易受橫風(fēng)干擾，進(jìn)而造成俯沖和橫滾角過(guò)大、航拍影像易產(chǎn)生畸變，因而在影像處理過(guò)程中須布置更多像控點(diǎn)對(duì)影像進(jìn)行糾正以提高測(cè)繪產(chǎn)品精度。在具體項(xiàng)目應(yīng)用中應(yīng)充分考慮優(yōu)勢(shì)與不足，合理選擇測(cè)繪形式，遵守相關(guān)規(guī)程規(guī)范操作，充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在土地整治項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中便捷高效、成本低廉的優(yōu)勢(shì)，不斷為我國(guó)土地整治事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

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