土地綜合整治中運(yùn)用無人機(jī)航測技術(shù)的實踐探究

季霞，李濤

（臨沂市自然資源和規(guī)劃局測繪院，山東 臨沂 276000）

無人機(jī)航測技術(shù)是飛機(jī)遙感技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)之后研發(fā)出的一種可測量空間數(shù)據(jù)的新型航空遙感技術(shù)。當(dāng)前，該技術(shù)被應(yīng)用于多個領(lǐng)域，尤其是在應(yīng)急測繪、自然資源監(jiān)測等工作中，更具推動作用。通過應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)，可實現(xiàn)影像的快速傳輸，且擁有較高的分辨率與靈活程度，為土地綜合整治提供可靠技術(shù)支持。

1 無人機(jī)航測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國發(fā)展無人機(jī)航測技術(shù)的時間較短，20 世紀(jì)后期才開始對技術(shù)進(jìn)行研究。起初工作人員僅能夠了解最為初級的技術(shù)，因此在技術(shù)應(yīng)用時面臨較多問題。比如，最早的無人機(jī)不具備自動駕駛功能，需采取人工操作的形式為無人機(jī)導(dǎo)航，且當(dāng)時相機(jī)技術(shù)未得到大范圍普及，只能將膠片相機(jī)安裝于無人機(jī)上，增大數(shù)據(jù)收集與后期處理難度。

隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)航測技術(shù)也得到相應(yīng)的完善。21 世紀(jì)初期，數(shù)碼相機(jī)被研發(fā)，為我國技術(shù)的發(fā)展奠定扎實基礎(chǔ)，在實際操作中，通過應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)，可高質(zhì)量完成多項難度較大的測繪工作，還能夠處理一些突發(fā)事件。2010 年，該技術(shù)已逐漸精確化、專業(yè)化，在此基礎(chǔ)上，搭配多元先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時、可靠傳輸，并大幅提高監(jiān)測效率與全面性。此后，無人機(jī)航測技術(shù)的測量設(shè)備不斷完善，逐漸形成系統(tǒng)性的工作程序，促使航測規(guī)模得到顯著擴(kuò)大。直至2017 年，在國家的大力支持下，這一技術(shù)被應(yīng)用于國家工程方面，同時，技術(shù)自身的應(yīng)急服務(wù)能力、應(yīng)急突發(fā)狀況能力也不斷增強(qiáng)?，F(xiàn)如今，該技術(shù)已逐漸向我國軍用無人機(jī)遙感技術(shù)看齊，而軍用無人機(jī)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于測繪工作中，當(dāng)突發(fā)火災(zāi)、水災(zāi)時，可立即調(diào)用，并對災(zāi)害地區(qū)進(jìn)行航測。

無人機(jī)航測技術(shù)也是土地綜合整治項目中應(yīng)用最為頻繁的技術(shù)類型之一，由于工程量大、跨度廣，尤其是鄉(xiāng)村地區(qū)，其路網(wǎng)表現(xiàn)出復(fù)雜性的特點(diǎn)，不利于土地整治工作的順利開展與實施。對此，需借助無人機(jī)航測技術(shù)，全方位核查、驗收土地整治工作完成程度，同時，還能保證各項驗收工作的有序進(jìn)行。這是因為，復(fù)雜路況交通、地形地貌等因素不會對無人機(jī)航測造成較大影響，且能夠以最快時間完成土地整治區(qū)域的測量作業(yè)，在此過程中，獲取到高清的影像資源以及各類數(shù)據(jù)，為土地整治人員提供可靠、完整數(shù)據(jù)支持，確保其能夠盡快了解當(dāng)?shù)貙嶋H情況，并針對性地制定整治方案，以此提高土地整治效率以及質(zhì)量。

2 無人機(jī)航測技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)航測技術(shù)具有極高的實用性，且操作便捷，能夠獲得較為準(zhǔn)確的測量結(jié)果。開展土地綜合整治工作時，合理、科學(xué)應(yīng)用該技術(shù)，可保證整治作業(yè)高效率、高質(zhì)量進(jìn)行，并明確整治過程中存在的不足及問題，結(jié)合測繪結(jié)果以及現(xiàn)場實際情況制定可行的修正方案，有助于緩解土地管理人員的工作壓力，技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)為三方面。

（1）無人機(jī)技術(shù)的操作便利，對起飛、降落環(huán)境的要求不高，只需保證地勢平坦即可，同時，無人機(jī)測繪過程中，工作人員可通過遙控與監(jiān)管達(dá)到航空測量的目的，不需投入駕駛?cè)藛T，降低航拍影像期間安全事故的發(fā)生。無人機(jī)整體規(guī)格較小，因此，不需消耗大量升降時間，一般為2min 左右，極大程度地提高測繪效率。

（2）土地綜合整治作業(yè)時，所使用的無人機(jī)搭配高分辨率數(shù)碼相機(jī)，與此同時，又裝載GPS-RTK 技術(shù)，賦予無人機(jī)更高性能，能夠檢測工作人員不易到達(dá)的工作場所，從真正意義上突破傳統(tǒng)勘測技術(shù)的應(yīng)用局限。無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用可使無人機(jī)操作人員直觀獲取無人機(jī)航拍圖像與數(shù)據(jù)資料，且在測繪人員第一時間準(zhǔn)確定位像控點(diǎn)后，再依托于處理軟件，有助于測繪精度的進(jìn)一步提高。此外，通過應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)，可實時、全方位觀察未被開發(fā)地區(qū)的環(huán)境情況，并深入了解正處于建設(shè)、整治階段的土地，對各項工作的開展加以全過程監(jiān)管，確保土地綜合整治項目嚴(yán)格按照最初規(guī)劃設(shè)計進(jìn)行，還能有效掌握項目作業(yè)量以及具體施工情況，以保證土地整治滿足相關(guān)要求。

（3）技術(shù)的應(yīng)用可從根本上保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在不對土地進(jìn)行破壞的情況下，也可實現(xiàn)對各區(qū)域的測量，同時，還能減少在測繪工程以及土地整治工程方面的投入，并獲得更為顯著的經(jīng)濟(jì)效益?？偠灾瑹o人機(jī)航測技術(shù)是土地綜合整治工程中最有效的測量方法，要求項目人員重視起該技術(shù)的合理應(yīng)用，設(shè)計出可行的操作流程，以此發(fā)揮出技術(shù)本身優(yōu)勢與價值，促使土地利用率得以提高，增強(qiáng)土地生產(chǎn)能力，為我國構(gòu)建出更為優(yōu)質(zhì)的土地環(huán)境。

3 無人機(jī)航測技術(shù)的局限性

盡管無人機(jī)航測技術(shù)具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，但在應(yīng)用時，也表現(xiàn)出局限性。第一，需要測區(qū)附近有合適的起降場地。無人機(jī)的運(yùn)行可測量一些險峻地區(qū)，且對于起飛環(huán)境要求不高，但卻需要保證地勢平坦，同時，還應(yīng)為無人機(jī)起降創(chuàng)設(shè)良好且足夠的空間，通常來說，起降場的寬度需大于30m，長度為50m，若起降場不能達(dá)到這一要求，將會使無人機(jī)起飛、降落穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。為避免該問題的發(fā)生，無人機(jī)操作人員可借助彈簧裝置執(zhí)行起飛作業(yè)，再使用降落傘回收。此外，為保證無人機(jī)測繪工作的有序、有效進(jìn)行，應(yīng)重視無人機(jī)飛行空域條件的優(yōu)化，因此，很多技術(shù)人員會選用旋翼無人機(jī)來降低對場地的要求。第二，受天氣影響較大。相較于有人機(jī)，常見的無人機(jī)防護(hù)設(shè)備相對不齊全，定位定姿設(shè)備精度較低，動力偏弱，受天氣影響較大。為獲得更準(zhǔn)確的測繪結(jié)果，嚴(yán)禁在大風(fēng)、能見度低、有空中管制的情況下運(yùn)行，若因特殊原因需在不良天氣條件下飛行，則需更為先進(jìn)且高性能的計算機(jī)硬件來作為支撐。第三，適用場景受限。雖然無人機(jī)航測技術(shù)可達(dá)到土地測繪的目的，但并不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實地勘察工作，尤其是較為隱蔽的土地整治工程、水下工程等，這就需要工作人員下至現(xiàn)場，以保證勘察結(jié)果精準(zhǔn)。

4 無人機(jī)技術(shù)在土地綜合整治中的實際運(yùn)用

4.1 航線設(shè)計

設(shè)計無人機(jī)航線時，需嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，盡可能做到各項指標(biāo)的結(jié)合。

科學(xué)結(jié)合航線與測區(qū)范圍、平均基準(zhǔn)面，以保證無人機(jī)可在相同區(qū)域執(zhí)行拍攝工作，并將高差控制在所設(shè)計航線高度的1/6 以下，測區(qū)航向重疊需始終大于65%。此外，還需對旋偏角以及像片傾角進(jìn)行控制，前者需小于15°，而后者最大角度為5°。

4.2 前期踏勘

利用無人機(jī)執(zhí)行土地測繪作業(yè)時，需做好前期各項準(zhǔn)備工作，主要有待整治土地的地形地貌等相關(guān)資料收集、無人機(jī)和搭載的各項儀器設(shè)備的檢測、項目區(qū)紅線范圍的劃定等，為無人機(jī)作業(yè)創(chuàng)設(shè)良好且安全的作業(yè)環(huán)境?，F(xiàn)場踏勘像控點(diǎn)設(shè)計點(diǎn)位的合理性，以保證無人機(jī)航測成果精度。一般情況下，現(xiàn)場踏勘時所使用的DOM底圖比例尺盡可能大于1:2000，為現(xiàn)場判讀工作提供可靠參考，同時，技術(shù)人員還需對測繪目標(biāo)、范圍以及各項測繪標(biāo)準(zhǔn)與要求加以確定。

基于無人機(jī)航測技術(shù)可后處理獲得數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖，此外還可構(gòu)建三維立體模型，可直觀呈現(xiàn)整治區(qū)域地形地物情況，確保線狀地物設(shè)計的合理性。其中，線狀地物主要有溝渠、路網(wǎng)、各類附屬設(shè)施等，在完整技術(shù)資料的支撐下，可提高土方量計算精準(zhǔn)程度，為土地綜合整治項目提供可靠數(shù)據(jù)支持。與此同時，深層次分析踏勘階段測繪產(chǎn)品與后期各階段成果，以便于土地管理部門各項監(jiān)管作業(yè)的執(zhí)行，監(jiān)管內(nèi)容有各階段土方量、橋梁與溝渠的維護(hù)、路網(wǎng)建設(shè)、土地綜合整治項目變更等，規(guī)避項目作假不良行為的發(fā)生。此外，規(guī)劃設(shè)計、預(yù)算土地整治項目時，比如耕地整治后坡度、工程量計算等工作，均需依賴無人機(jī)航測生產(chǎn)的各類測繪產(chǎn)品進(jìn)行。

4.3 航空攝影

當(dāng)前無人機(jī)航測工作應(yīng)用到多元且先進(jìn)技術(shù)，包括航測技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)等。實際作業(yè)時，將高清攝像機(jī)安裝于無人機(jī)上，能夠獲取、傳輸更為清晰的圖像，還可得到多方位拍攝視角。技術(shù)人員為待投入作業(yè)的無人機(jī)設(shè)置對面控制系統(tǒng)與飛行控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，合理搭配多類別無人機(jī)系統(tǒng)，賦予無人機(jī)更高監(jiān)測性能。此外，系統(tǒng)的科學(xué)結(jié)合極大程度地增強(qiáng)高清攝像機(jī)攝像頭的靈活性，并保證所拍攝影像圖片的全面性、準(zhǔn)確度，還有助于地形層次與色彩層次清晰度的大幅提高。無人機(jī)航測技術(shù)可從根本上降低圖片與實際地形在色彩方面的差異性，確保獲得的圖像更具飽和度，為土地綜合整治工作的有序、有效開展提供可視化資料支持。整治過程中，工作人員可依托于采集的影像圖片對整治地區(qū)的完成進(jìn)度進(jìn)行驗收，以此提高土地綜合整治效率與質(zhì)量。

4.4 數(shù)據(jù)收集

核查、驗收土地綜合整治項目時，工作人員可通過運(yùn)行搭載多元技術(shù)與系統(tǒng)的無人機(jī)來實時獲取待整治地區(qū)的圖像，完成現(xiàn)場實際情況拍攝后，由無人機(jī)系統(tǒng)將所采集到的資料上傳給操作室，而技術(shù)人員則需對反饋回的圖像加以分析與處理。一般來說，會借助圖像處理加工軟件來增強(qiáng)圖像處理效果，并保證經(jīng)過處理的圖像基本滿足土地整治項目需求。需要執(zhí)行的處理作業(yè)包括圖像的拼接與加工，從而獲取到更為準(zhǔn)確的坐標(biāo)，并保證圖像片段的清晰度。執(zhí)行驗收工作時，需先將圖像轉(zhuǎn)化為與土地真實情況相一致的圖像，轉(zhuǎn)化比例為1:2000，在此期間，應(yīng)做好數(shù)據(jù)信息的收集工作，而土地整治人員則需依托于各項數(shù)據(jù)開展整治工作，實現(xiàn)對項目執(zhí)行進(jìn)度的清晰把握，在大量、可靠數(shù)據(jù)的支撐下，促使整治效率大幅提升。

4.5 應(yīng)用評價

土地綜合整治項目作業(yè)期間，利用無人機(jī)自身帶有的航拍功能對比分析不同階段測繪成果，以此了解存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場實際，制定科學(xué)且有效的彌補(bǔ)方案，同時，還需對項目整治進(jìn)度加以合理調(diào)整。由控制室操作地面接收設(shè)備與遙感設(shè)備，以此實時接收無人機(jī)高清成像設(shè)備傳輸回的航拍影像，再利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)PhotoScan等軟件生產(chǎn)出多元測繪產(chǎn)品，將更為清晰的圖件提供給土地整治人員。

一般來說，完成土地綜合整治工作后，需在第一時間組織專業(yè)人員對項目進(jìn)行驗收，此時，可充分發(fā)揮無人機(jī)航測技術(shù)便捷性、高效性的優(yōu)勢，依托于各類4D 測繪產(chǎn)品，得到極具高精度、全覆蓋的圖文資料，疊加分析各階段測繪產(chǎn)品，實現(xiàn)對設(shè)計環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)一致性的判斷，以保證項目竣工驗收工作有序、有效執(zhí)行。此外，航測技術(shù)與測繪產(chǎn)品的應(yīng)用，可規(guī)避工程量虛報、偷工減料等現(xiàn)象的發(fā)生，從根本上提高土地綜合整治工程質(zhì)量。

5 結(jié)語

現(xiàn)如今，多元化信息技術(shù)與無人機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于土地綜合整治工作中，在技術(shù)高便捷、高效率、長時間作業(yè)等優(yōu)勢的支撐下，適應(yīng)、滿足各地勢的測繪需求，同時，還能將土地整治成果加以直觀反映。但無人機(jī)航測技術(shù)在實際應(yīng)用時，仍表現(xiàn)出局限性，需采取可靠的手段加以應(yīng)對，以此發(fā)揮出技術(shù)應(yīng)用價值，推動土地綜合整治工作高效率、高質(zhì)量進(jìn)行。