無人機遙測技術在水土保持規(guī)劃項目工作中的應用

徐宏萬+廖凱濤+張春杰

摘 要：目前水土保持規(guī)劃項目前期外業(yè)調查工作所采用的傳統(tǒng)技術手段已經無法很好滿足水土保持規(guī)劃準確性、及時性和完整性的要求。文章以常山縣水土保持科技示范園規(guī)劃項目為例，系統(tǒng)地介紹了應用無人機遙測技術獲取項目所需的高清晰航片、DEM、Tiled MODEL、以及正射影像的流程與方法，該技術具備機動靈活、視頻影像實時傳輸、不受地形地貌影響以及受天氣狀況影響較小等優(yōu)勢特點，在未來開展水土保持規(guī)劃項目工作當中具有較大的應用前景。

關鍵詞：無人機遙測 水土保持規(guī)劃 外業(yè)調查 信息化

隨著水土保持規(guī)劃快速發(fā)展，前期外業(yè)調查是水土保持規(guī)劃項目工作的重要組成部分，但當前普遍采用的外業(yè)調查手段工作效率低、精度有限、外業(yè)工作量大、周期長，造成這些調查方法不能滿足快速、準確的出成果的要求，更不能適應水土保持規(guī)劃信息化、快速的發(fā)展趨勢。無人機遙測技術具有其他傳統(tǒng)野外調查技術手段無法比擬的獨特優(yōu)勢，同時具備高精度、實時性和全面性的特點，成為水土保持規(guī)劃項目前期外業(yè)調查新的技術手段。經過前期充分調研分析，在常山縣水土保持科技示范園規(guī)劃項目中，引入無人機遙測技術對項目區(qū)重點區(qū)域進行了實地勘測，對該技術應用于水土保持規(guī)劃領域進行了探索。

1.項目概況

示范園地處常山縣金川街道趙家坪村以西，中心地理坐標東經2 8°5 4′3 3 . 7 3″，北緯118°28′14.88″，緊鄰205國道，距離中心城區(qū)1公里，交通便利。地貌類型屬于低丘緩坡，園區(qū)地勢自北高南低，海拔最高點117.5m，最低點95m。園區(qū)內丘陵地帶均為紅壤分布，土壤肥沃，呈弱酸性，極易胡柚生長，園區(qū)占地面積51畝。

2.無人機遙測設備配置

無人機遙測一般由無人機、機載飛控系統(tǒng)、地面控制點采集設備以及后影像處理軟件等組成，如表1所示。

3.無人機野外遙測流程

3.1飛行前準備

起飛前飛行員調試飛行設備，了解示范園區(qū)的天氣、最高與最低點的絕對和相對高程、是否存在禁飛區(qū)、飛行條件是否良好等。

3.2無人機航攝

通過現場實地勘察，考慮到飛行器電池續(xù)航時間以及后期航片處理軟件操作要求，此次航拍共進行了三次航飛，數據獲取時間為2017年4月14日，飛行高度80m，飛行速度為5m/s，旁向重疊率為60%，航向重疊率為85%，飛行面積4.7hm2，共獲取航拍高清影像346張。

4.數據處理

本次采用的無人機后期處理軟件為Agisoft photoScan，這是一款基于影像自動生成高質量三維模型的軟件，它根據多視圖三維重建技術，無需相機建校，僅通過導入具有一定重疊率的影像，便可實現高質量的正射影像生成及三維模型重建，整個工作流程都是完全自動化的，photoScan最終可生成高分辨率真實坐標的正射影像及帶有詳細彩色紋理的DEM模型，處理流程主要見圖1 。

5.成果應用

（1）T i le d Mo del T i le d Model（三維模型）是在生成密集點云的基礎上進行的，對于影像本身就帶有地理坐標的照片，會自動生成一幅TiledModel影像產品，否則需要手動輸入或者添加照片的POS信息。

（2）將Photoscan處理之后的正射影像圖導出保存為tiff格式，最終影像分辨率為2.38cm。利用地理信息軟件ArcMap進行制圖，最終生成常山縣水土保持科技示范園正射影像圖。

（3）利用photoshop軟件的制圖功能，在正射影像圖基礎上勾勒出園區(qū)的功能區(qū)劃及布局設計，制作完成了全新的常山縣水土保持科技示范園總體布局圖和鳥瞰圖。

6.結論

以無人機航拍數據為研究對象，以常山縣水土保持科技示范園規(guī)劃項目為依托，采用無人機遙測技術獲取了示范園影像數據，利用Agisoft photoScan軟件對影像進行拼接和處理，在此基礎上制作出了DEM、Tiled ModleL及數字正射影像圖，為示范園的現狀分析、功能區(qū)劃分及措施布局設計等方面提供了重要的基礎和技術支撐，同時在水土保持規(guī)劃項目前期外業(yè)調查工作中初步探索出一套無人機遙測系統(tǒng)的無人機航拍、數據入庫以及后期數據處理的技術流程。伴隨著無人機產業(yè)的迅速的發(fā)展，無人機遙測技術在水土保持規(guī)劃領域具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]劉昌軍，等.無人機航測技術在山洪災害調查評價中的應用[J].中國防汛抗旱，2014，（3）：3～7.

[2]梁志鑫，盧寶鵬.無人機技術在生產建設項目水土保持監(jiān)測中的應用[J].中國水土保持科學，2010，（9）.

[3]王志良，付貴增.無人機低空遙感技術在線狀工程水土保持監(jiān)測中的應用探討—以新

建重慶至萬州鐵路為例[J].中國水土保持科學，2015，（4）.

[4]廖凱濤，等.無人機遙測技術在水土保持生態(tài)果園改造監(jiān)測中的應用[J]中國水土保持科學，2017，（5）：135～141.

[5]宋月君，廖凱濤.無人機遙測系統(tǒng)在水保監(jiān)測中的需求分析與引進探討[J]水土保持應用技術，2016，（5）：24～27.endprint