無人機航攝系統(tǒng)在土地整治及應急保障中的應用淺析

張治國 胡寬裕 毛玉娟

摘 要：無人機作為國內(nèi)外一項新興的前沿科技，其在測繪領域的快速發(fā)展得到廣大測繪工程技術人員的快速認同，隨著我國社會經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，測繪時間的要求也越來越短，使得無人機的應用快速發(fā)展起來，本文就是針對西部利用無人機進行大比例尺成圖進行了分析和論述，以期為無人機的發(fā)展和應用提供新的經(jīng)驗。

關鍵詞： 無人機航攝;重大項目;應急保障

1 引言

無人機航空攝影測量系統(tǒng)以獲取高分辨率空間數(shù)據(jù)為目標，通過3S技術在系統(tǒng)中的集成應用，達到實時對地觀測能力和空間數(shù)據(jù)快速處理能力。無人機搭載的主要攝影測量傳感器為面陣CCD數(shù)字相機，為使獲取的影像能夠滿足大比例地形圖的精度，根據(jù)相機的幾何成像模型，做相關的檢校工作，得到相機的內(nèi)方位元素參數(shù)，測定每個像元的畸變量，通過航攝所拍攝的像片和相機參數(shù)，經(jīng)過內(nèi)業(yè)處理得到空間數(shù)據(jù)。

1.1 無人機航攝系統(tǒng)構成及作業(yè)步驟

1.1.1 無人機航攝系統(tǒng)構成

系統(tǒng)構成 無人飛行器系 發(fā)動機、飛機機體、旋翼部分、舵機控制系統(tǒng)

飛控系統(tǒng)及地面站 機載飛控、航攝軟件、地面控制臺、供電設備、遙控器、

通訊天線、電臺、輔助設備。

數(shù)據(jù)采集系 傳感器、存數(shù)設備、輔助設備

輔助系 燃油系統(tǒng)、電池組、逆變組、充電器、運輸包裝設備、

專用工具

備機 完整機體一套

1.1.2 作業(yè)步驟

一般小型無人機航測技術的作業(yè)步驟為：先是航測區(qū)域的確定，現(xiàn)場勘查，航線規(guī)劃，任務載荷設定;其次進行執(zhí)行飛行任務，確驗效果和像片控制測量;最后進行全數(shù)字空中三角測量和數(shù)據(jù)采集、成果質(zhì)量檢查驗收。

如下圖解所示：

1.2 案例分析

1.2.1 土地整治中的應用

項目位于我國黃土高原中部，屬中國西部大開發(fā)的戰(zhàn)略區(qū)域，是甘肅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要地區(qū)之一。 根據(jù)國家土地整理重大工程項目建設基本要求，從甘肅東部地區(qū)實際出發(fā)，為進一步加大耕地保護力度，提高糧食綜合生產(chǎn)能力，促進東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，甘肅省人民政府決定申請實施甘肅省東部百萬畝土地整治重大項目。

此項目屬于省級重大項目。主要是運用航空攝影測量技術為甘肅東部百萬畝土地整治項目提供項目區(qū)1：2000數(shù)字地形圖和數(shù)字影像資料。項目區(qū)范圍較大，項目實施期四年間共提供項目區(qū)數(shù)字地形圖約600平方公里，數(shù)字影像圖約2000平方公里;項目區(qū)分布較零散，設計4個市，22個縣區(qū);項目區(qū)地形較復雜，多為山區(qū)和溝壑區(qū)。

此項目如果用常規(guī)測量方法，全站儀加棱鏡或者GPS-RTK方法，由于工作量大時間緊張，根本無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務，另外還需投入大量的人力、物力和財力;如今航空攝影測量，利用大飛機拍攝航片進行內(nèi)業(yè)處理技術已比較成熟，但由于此次項目片區(qū)比較分散，土地整治難度較大，為此項目采用小型無人飛機航測技術進行作業(yè)，取得不錯成果。

通過本項目工程技術人員的努力，成果資料合格率100%，優(yōu)良率92%，完全滿足項目需求。

1.2.2 應急保障中的應用

無人機遙感還可以為國土資源執(zhí)法監(jiān)測提供服務。通過無人機遙感監(jiān)測成果，及時發(fā)現(xiàn)和依法查處被監(jiān)測區(qū)域國土資源違法行為，建立利用科技手段實行國土資源動態(tài)巡查監(jiān)管、違法行為早發(fā)現(xiàn)、早制止、早查處的長效機制。無人機遙感具備高機動性、便捷性、低使用成本等特點，在土地利用、礦產(chǎn)資源開發(fā)重點和熱點地區(qū)的重復監(jiān)測中具有獨特的優(yōu)勢。

我院受某市政府的委托，對某排污區(qū)域進行航測并制作DOM，完成排污范圍的提取，生成范圍坐標，解析污染面積。經(jīng)過三晝夜的忙碌，結(jié)束工作。為政府決策提供了第一手的資料。

2 結(jié)論

無人機作為國內(nèi)外一項新興的前沿科技，其迅速的在測繪領域的應用，并得到廣大技術人員所青睞。無人機航空攝影測量系統(tǒng)具備以下優(yōu)點：

2.1 設備投入節(jié)省;

2.2 測量精度高，專業(yè)相機已達5000千萬像素，分辨率優(yōu)于0.1米;

2.3 使用靈活，范圍廣，無人機系統(tǒng)自助航程能達到500公里之內(nèi)，飛行高度在50至3000米之間;

2.4 維修保養(yǎng)方便，機體為模塊化結(jié)構，便于運輸，所搭載的設備均為外設，可方便靈活進行升級或更換;

2.5 使用費用低廉，無人機動力系統(tǒng)采用普通汽油燃料及電池，價格低來源方便，不用專用起降場地;

2.6 配套設施簡單，外業(yè)只需一臺越野車，一臺筆記本電腦及一臺遙控裝置，內(nèi)業(yè)處理完全數(shù)字化，無需專業(yè)設備。

隨著無人機技術的發(fā)展和成本的逐步降低，越來越多的行業(yè)開始嘗試無人機的使用，特別是在土地管理方面更是得到了廣泛的應用。比如測繪、海洋監(jiān)測、土地利用調(diào)查、勘探采礦、環(huán)境保護、水資源開發(fā)，城市規(guī)劃與管理，自然災害監(jiān)測與評估以及數(shù)字城市等方方面面。

參考文獻：

[1] 楊愛玲，于洪偉，鄭燦輝。關于輕型無人機航攝影像的質(zhì)量探討[J] 測繪與空間地理信息，P185-187。

[2] 張慶勇，無人機航攝大比例尺地圖試驗[J] 華北國土資源， P92-96。

[3] 王志豪，劉萍. 無人機航攝系統(tǒng)大比例尺測圖試驗分析 [J] 測繪通報，P18-20。

[4] 趙永明.無人機航攝系統(tǒng)在長距離輸油_氣_管道測量中的應用探討[J] 礦山測量，P12-15+26。