測繪技術(shù)在人造麥田圈中的應(yīng)用與實(shí)踐

劉晴 劉響

摘 要： 隨著近年經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷縱深發(fā)展，涉及到測繪的工作項(xiàng)目越來越寬泛，因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)對測繪技術(shù)的研究，從而不斷提高測量工作的便利性、準(zhǔn)確性。本文就測繪技術(shù)在人造麥田圈中的實(shí)踐與應(yīng)用進(jìn)行介紹，以期為同行提供參考。

關(guān)鍵詞： 人造麥田圈;測繪技術(shù);無人機(jī);RTK

【中圖分類號】P2???? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A???? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.045

1 引言

眾所周知，在麥田地里制作“藝術(shù)畫”，可以吸引媒體及大眾的注意，宣傳當(dāng)?shù)匚幕榱嗽邴溙锏乩锍尸F(xiàn)出有秩序的豐富形狀，就需要用到地形圖測繪技術(shù)，放樣等其他測繪技術(shù)。傳統(tǒng)的全野外數(shù)字化地形圖測繪方法作業(yè)效率低下，外業(yè)作業(yè)時間長，成本較高，已不能滿足目前快速發(fā)展的要求。隨著無人機(jī)攝影測量技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用范圍也在不斷的拓展和深化。本文，就是積極的采用無人機(jī)和RTK技術(shù)進(jìn)行麥田圈的測繪，在提高效率，縮短工作時間的同時，也體現(xiàn)了近幾年測繪應(yīng)用中的一個重要方向。實(shí)踐結(jié)果表明，GPS RTK技術(shù)不僅在放樣過程中操作簡單，節(jié)約資金，而且放樣精度滿足設(shè)計要求，相對于全站儀來說具有很大優(yōu)勢。

2 測繪技術(shù)在人造麥田圈中的實(shí)踐與應(yīng)用

根據(jù)具體工作任務(wù)，收集測區(qū)有關(guān)地形圖及影像數(shù)據(jù)等資料，了解測區(qū)周圍道路河流地形地貌等情況，制定施工方案，調(diào)試設(shè)備。根據(jù)實(shí)地探查，該區(qū)域地勢平坦，主要農(nóng)作物為旱地小麥，油菜花等。

2.1 技術(shù)流程

2.2 無人機(jī)設(shè)計底圖的制作

對于無人機(jī)航測作業(yè)，無論是實(shí)時回傳的數(shù)據(jù)還是后處理數(shù)據(jù)，首先都要先質(zhì)量檢查，剔除不合規(guī)的數(shù)據(jù)后，對無人機(jī)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、角度旋轉(zhuǎn)、畸變差改正和圖像增強(qiáng)等預(yù)處理。航拍影像處理采用context capture 軟件，三維建模。采用網(wǎng)絡(luò)并行計算，在無人機(jī)影像預(yù)處理，自動空三測量，密集匹配同名點(diǎn)，影像勻光勻色，影像鑲嵌和影像正射糾正等環(huán)節(jié)均可采用并行計算的方式進(jìn)行，可以大大節(jié)約人力和時間。

從無人機(jī)航拍制作的正射影像圖里，可以清晰的看到麥田地里的水溝，墳地，電線桿，田壟等地物（見下圖1）。內(nèi)業(yè)時，這些地物要做矢量化處理，定出坐標(biāo)位置，防止后期設(shè)計圖案時，摻雜在設(shè)計圖里，影響到成圖的美觀。

如果說上文的正射圖是俯視的效果圖，那么對于本身高程就偏低的農(nóng)田或者周邊觀景臺較高的農(nóng)田，采用正射俯視效果是不合適的。比如下圖二，要在農(nóng)田周邊的二層房屋上設(shè)置一觀景臺（供游客觀“藝術(shù)畫”使用），此時要建的觀景臺高于農(nóng)田很多，這時采用觀景臺平視效果會好一些。設(shè)計圖紙也會充分考慮到視覺效果，更改設(shè)計圖案，以期完成觀景臺平視的最佳效果。此時航拍影像處理采用context capture 軟件，三維建模。

2.3 人造麥田圈放樣與制作

（1）彩繪圖制作及矢量化

根據(jù)種植的麥田的地形，確定彩繪圖麥田圈的長寬比及尺寸大小，再對麥田圈圖案進(jìn)行繪畫設(shè)計。麥田圈里有水渠或墳頭之類的地物，會影響成圖效果，在設(shè)計圖案時，要結(jié)合考慮，可采用縮放、平移、旋轉(zhuǎn)等方法，盡量避免田壟或墳頭影響到最終成圖的美觀整潔。還要注意，設(shè)計圖案若有不同顏色的，要進(jìn)行區(qū)域劃分方案。設(shè)計完成后，要對彩繪圖進(jìn)行圖形矢量化處理。

（2）彩繪麥田圈圖坐標(biāo)定義

以矢量化后的彩繪圖中的某一點(diǎn)作為原點(diǎn)，定義整個彩繪圖的像平面坐標(biāo)系，確定圖案中所有的點(diǎn)相對于所述像平面坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)。在清華三維軟件里，保留成圖的關(guān)鍵點(diǎn)，比如線條的拐點(diǎn)，坡點(diǎn)，頂點(diǎn)等，其他的非關(guān)鍵點(diǎn)，可以采用折線抽稀法，適當(dāng)抽掉一些不影響成圖效果的點(diǎn)。這樣做，會大大減少后期放樣的點(diǎn)的數(shù)量，節(jié)省很多工作量，提高效率。

（3）用RTK放樣定位麥田坐標(biāo)

RTK技術(shù)放樣時，將GPS架設(shè)在控制點(diǎn)上，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置后，對移動站接收機(jī)連接設(shè)置，調(diào)整完衛(wèi)星跟蹤、整周模糊度后，開始放樣。移動站將計算的待測點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需軸線交點(diǎn)的坐標(biāo)輸入手簿，根據(jù)手簿導(dǎo)航圖指導(dǎo)移動站向各個方向移動，直到移動站點(diǎn)位與設(shè)計點(diǎn)位重合，即可標(biāo)記連線放樣出所有軸線。將上述坐標(biāo)放樣到麥田地上后，打樁，定點(diǎn)，再牽線描出圖樣或字體輪廓，栓繩做記號。沿著繩子，標(biāo)注上不同的種植農(nóng)作物的名字，方便以后種植。放樣時有些施工小技巧：（1）放樣圓形圖案時，定下圓心位置，定下半徑樁位置，然后栓繩連接圓心和半徑，做出圓的圖案。（2）以漢舞女傭?yàn)槔路系木I帶，是個寬度一樣的幾何形狀，可以只放樣出綢帶單側(cè)的一條邊，另一條邊寬度等距對照定樁。（3）直線上的坐標(biāo)點(diǎn)過于密集的，在不影響成圖效果的情況下，可以人為打稀抽點(diǎn)放樣。

RTK技術(shù)在信號狀況良好的情況下，可以達(dá)到麥田放樣的精度要求，并與全站儀達(dá)到同樣的目的。另外，RTK技術(shù)不但能夠客觀、準(zhǔn)確地得出放樣點(diǎn)位置，還在很大程度上減弱了、消除了全站儀因局部坐標(biāo)系建立、目鏡翻轉(zhuǎn)和搬站等產(chǎn)生的誤差累積。因此在精度要求滿足的前提下，利用RTK技術(shù)進(jìn)行麥田放樣更適合。

（4）種植

在上述連線區(qū)域內(nèi)，沿著繩子，種植相應(yīng)設(shè)計規(guī)定的農(nóng)作物，比如油菜花，小麥之類的。

3 成果展示如下圖3

4 結(jié)語

綜上所述，測繪新技術(shù)的引入和應(yīng)用給測量工作帶來了極大的便利，是測繪工作中必不可少的組成部分，可有效地提高測繪工作的質(zhì)量和效率。無人機(jī)航測技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)之間相比，有很多優(yōu)勢，隨著航拍技術(shù)的不斷提高，越來越多的領(lǐng)域會使用到無人機(jī)。在實(shí)際運(yùn)用時，需考慮到無人機(jī)的實(shí)際特點(diǎn)以及應(yīng)用要點(diǎn)，保證操作時的正確性，進(jìn)而使數(shù)據(jù)在采集時的精準(zhǔn)度得到充分保證?？傊?，應(yīng)根據(jù)工作需要，選用恰當(dāng)?shù)臏y繪技術(shù)，從而提高測量工作的精度，保證測繪工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 姬淵，秦志遠(yuǎn)，王秉杰等.小型無人機(jī)遙感平臺在攝影測量中的應(yīng)用研究，測繪技術(shù)裝備，2008（1）.

[2] 魏二虎，黃勁松.GPS測量操作與數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004.

[3] 范攀峰，李露露.基于Smart3D的低空無人機(jī)傾斜攝影實(shí)景三維建模研究[J].測繪通報，2017（S2）：77-81.