無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在德安高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目中的應(yīng)用探討

高玉飛

【摘 要】近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的提升，我國(guó)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)也逐漸趨于完善，其所具有的成圖時(shí)間短、成本低、信息豐富以及精度高等優(yōu)勢(shì)使其受到行業(yè)人士的廣泛關(guān)注。論文著眼于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田測(cè)量中的應(yīng)用，簡(jiǎn)單分析了該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以期能為無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的推廣與普及有所幫助。

【Abstract】In recent years， with the improvement of science and technology in China， the aerial photogrammetry technology of UAV in China is also becoming more and more perfect. It has advantages of short mapping time， low cost， abundant information and high precision and so on， which make it widely concerned by the industry. Focusing on the application of UAV aerial survey technology in the high standard farmland survey， the advantages of this technology are simply analyzed， so as to provide help for the popularization of the UAV aerial survey technology.

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī);航空攝影測(cè)量;高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田

【Keywords】UAV; aerial photogrammetry; high standard farmland

【中圖分類號(hào)】S126? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2018）10-0179-02

1 引言

“十二五”期間，我國(guó)以高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)為核心開(kāi)展了土地整治工作。其中，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)具有施工周期短、涉及范圍廣以及任務(wù)復(fù)雜等特點(diǎn)，在以往建設(shè)工作中，通常是以RTK技術(shù)為主進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集工作，但是該技術(shù)耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、效率低、成本高，并不能有效滿足高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的需求?；诖?，2017年，江西省德安縣利用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行該縣新增高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的測(cè)繪工作，取得了良好的成效。

2 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的功能和特點(diǎn)

2.1 功能

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，以獲取高分辨率數(shù)字影像為應(yīng)用目標(biāo)，以無(wú)人駕駛飛機(jī)為飛行平臺(tái)，以高分辨率數(shù)碼相機(jī)為傳感器，通過(guò)3S技術(shù)在系統(tǒng)中集成應(yīng)用，最終獲取小面積、真彩色、大比例尺、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的航測(cè)遙感數(shù)據(jù)。

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量主要用于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的快速獲取和處理，為制作正射影像、地面模型或基于影像的區(qū)域測(cè)繪提供最簡(jiǎn)捷、最可靠、最直觀的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

2.2 特點(diǎn)

作為衛(wèi)星遙感與普通航空攝影不可缺少的補(bǔ)充，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①機(jī)動(dòng)性、靈活性和安全性。無(wú)人機(jī)具有靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，受空中管制和氣候的影響較小，能夠在惡劣環(huán)境下直接獲取影像，即便是設(shè)備出現(xiàn)故障，也不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡，具有較高的安全性。②低空作業(yè)，獲取高分辨率影像。無(wú)人機(jī)可以在云下超低空飛行，彌補(bǔ)了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷，可獲取比衛(wèi)星遙感和普通航攝更高分辨率的影像。同時(shí)，低空多角度攝影獲取建筑物多面高分辨率紋理影像，彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感和普通航空攝影獲取城市建筑物時(shí)遇到的高層建筑遮擋問(wèn)題。③精度高、測(cè)圖精度可達(dá)1：1000。無(wú)人機(jī)為低空飛行，飛行高度在50～1000m，屬于近景航空攝影測(cè)量，攝影測(cè)量精度達(dá)到了亞米級(jí)，精度范圍通常在0.1～0.5m，符合1：1000的測(cè)圖要求，能夠滿足城市建設(shè)精細(xì)測(cè)繪的需要。④成本相對(duì)較低、操作簡(jiǎn)單。無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)使用成本低，耗費(fèi)低，對(duì)操作員的培養(yǎng)周期相對(duì)較短，系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡(jiǎn)便，可以無(wú)需機(jī)場(chǎng)起降。是當(dāng)前唯一將攝影與測(cè)量集為一體的航攝方式，可實(shí)現(xiàn)測(cè)繪單位按需開(kāi)展航攝飛行作業(yè)這一理想生產(chǎn)模式。⑤周期短、效率高。對(duì)于面積較小的大比例尺地形測(cè)量任務(wù)（10～100km2），受天氣和空域管理的限制較多，大飛機(jī)航空攝影測(cè)量成本高;而采用全野外數(shù)據(jù)采集方法成圖，作業(yè)量大，成本也比較高。將無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行工程化、實(shí)用化開(kāi)發(fā)，則可以利用它機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，在陰天、輕霧天也能獲取合格的影像，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高作業(yè)的效率和精度。

3 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 成圖時(shí)間短成本低

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠直接對(duì)測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠?qū)ο嚓P(guān)畫(huà)面進(jìn)行拍攝，一改傳統(tǒng)人工測(cè)繪的復(fù)雜性與煩瑣性，大大降低了農(nóng)田的測(cè)繪成本、提高了現(xiàn)狀圖成圖率，從而為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃提供了充足時(shí)間，保障施工質(zhì)量。

3.2 信息豐富直觀性強(qiáng)

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量?jī)x器具有非常高的分辨率，在拍攝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田工程實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中，能夠呈現(xiàn)出更多的細(xì)節(jié)內(nèi)容，并通過(guò)結(jié)合地形圖開(kāi)展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田勘察與設(shè)計(jì)工作，能夠極大的提高農(nóng)田工程勘察工作量，降低人力的投入，并且攝影機(jī)儀器通常都能夠?qū)崿F(xiàn)10倍無(wú)損變焦（甚至是更高），通過(guò)圖片放大能夠給相關(guān)工作人員提供更加直觀、形象的測(cè)繪畫(huà)面，農(nóng)田工程實(shí)際情況一目了然。

3.3 測(cè)量精度高分布均勻

測(cè)繪工作貫穿于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作的始終，測(cè)繪精度對(duì)于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)有著十分重要的影響。通過(guò)采用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)能夠大大提高成圖的精準(zhǔn)度，并保障成圖內(nèi)容的均勻性。

4 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田中的應(yīng)用

4.1 測(cè)區(qū)概況

德安縣地處江西省北部，南潯線中段，東接星子，南鄰永修，西毗武寧，北接瑞昌、九江，地理坐標(biāo)界于東經(jīng)115°23′-115°50′，北緯29°16′-29°35′之間，東西長(zhǎng)42.6公里，南北寬40.8公里，全縣總面積863.0平方公里，占全省總面積的0.56%。航攝區(qū)為德安縣2014年度高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作，航攝面積約4.27平方公里，成圖比例尺1：2000，采用高斯-克呂格的3°分帶，中央子午線117度;高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)（擬合）。

4.2 制作調(diào)查底圖

外業(yè)調(diào)繪調(diào)查底圖采用江西省測(cè)繪局提供的分辨率為0.5米、比例尺為1：5000的數(shù)字正射影像（DOM）。在DOM上套合最新確定的行政界線，并將村組名稱等套合到DOM上，以村民小組為單位，根據(jù)村民小組面積大小情況，按1：2000比例尺分幅打印出圖，形成外業(yè)調(diào)查工作底圖。

4.3 像片控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)

像片控制點(diǎn)一般指的是航攝前在地面上布設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)，或者是道路交叉點(diǎn)等像片上的明顯地物點(diǎn)，然后用等外水準(zhǔn)、測(cè)距導(dǎo)線、測(cè)角交會(huì)以及高程導(dǎo)線等一些常規(guī)測(cè)量手段測(cè)量控制點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程。一般來(lái)說(shuō)，像片控制點(diǎn)布設(shè)直接關(guān)系到航拍分區(qū)、航拍比例尺以及成圖類型等工作的開(kāi)展，因此，在進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田航攝測(cè)量時(shí)，需要對(duì)平面控制點(diǎn)與平面控制點(diǎn)相鄰基礎(chǔ)控制點(diǎn)之間的誤差進(jìn)行控制，誤差范圍為之間，同時(shí)，高程誤差應(yīng)小于基本等高距的1/10。

在實(shí)際測(cè)量中，像控點(diǎn)布設(shè)與外業(yè)控制點(diǎn)是同步進(jìn)行的，其中，基礎(chǔ)控制點(diǎn)采用的是D級(jí)控制點(diǎn)，像控點(diǎn)的高程是利用GPS高程擬合法進(jìn)行測(cè)定的。測(cè)量時(shí)，為確保無(wú)人機(jī)航攝影像采集質(zhì)量和GPS數(shù)據(jù)精度，無(wú)人機(jī)飛行時(shí)必須保持姿態(tài)平穩(wěn)，傾斜角≤10°，轉(zhuǎn)彎半徑要大，避免出現(xiàn)GPS信號(hào)失鎖現(xiàn)象。

4.4 空三加密

空三加密工作的涉及范圍非常廣泛，選點(diǎn)要求非常高，主要表現(xiàn)在以下四方面：①主點(diǎn)附近模型連接點(diǎn)要選擇主點(diǎn)1cm范圍內(nèi)的明顯點(diǎn)上，如果1cm范圍內(nèi)沒(méi)有明顯點(diǎn)，則可以在1.5cm范圍內(nèi)選點(diǎn);②同一張像片上的3個(gè)模型連接點(diǎn)應(yīng)在過(guò)主點(diǎn)且垂直于方位線的直線與旁向重疊的交點(diǎn)1cm范圍內(nèi)選取，并且要盡量保障每6個(gè)模型連接點(diǎn)所形成的圖形為矩形;③有圖邊的模型點(diǎn)需要設(shè)置在測(cè)圖范圍線外;④如果農(nóng)田附近存在山谷、河道等，為了避免相對(duì)定向不定性的問(wèn)題，在進(jìn)行山谷、河道航線選點(diǎn)時(shí)，要保障上、中、下三個(gè)模型點(diǎn)的高差接近。

4.5 外業(yè)調(diào)繪

本次航攝在進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪時(shí)采用的是先內(nèi)后外的方式，首先在調(diào)繪前對(duì)立體測(cè)圖采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查;調(diào)繪時(shí)對(duì)內(nèi)業(yè)判讀和采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地核查，對(duì)錯(cuò)漏進(jìn)行修改和補(bǔ)測(cè)。補(bǔ)測(cè)航攝影像無(wú)法或不能準(zhǔn)確采集的要素，如新增地物、陰影區(qū)地物、隱蔽工程等。

本次作業(yè)調(diào)查中遇到新建房屋占用耕地的情況，已通過(guò)實(shí)測(cè)法法將其從作業(yè)區(qū)域內(nèi)扣除。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)是作為一種高效率、低成本的現(xiàn)代測(cè)繪手段，不僅具有較強(qiáng)的可操作性和可靠性，還能夠?yàn)楦邩?biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供豐富、直觀的數(shù)據(jù)支持。雖然在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)還存在諸如高風(fēng)險(xiǎn)、傳感器實(shí)際分辨率低以及普及率不高等問(wèn)題，但是，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)必將在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)中獲得更為廣泛的應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鐘志藝，侯肇民.無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2014（14）：78.

【2】譚福林，陽(yáng)益虎.無(wú)人機(jī)技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目竣工驗(yàn)收中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程，2016，6（05）：92-94.