土地整治工程中无人机航测技术的应用探讨

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　　摘  要：我国人口和土地资源不均衡的矛盾日益突出，耕地數量降低，人地矛盾激化，土地整治迫在眉睫。无人机航测技术作为新兴的一种强有力的测绘手段应用于土地整治工程中，克服了传统航空摄影及人工测绘的弊端，效率提升、成果真实、可靠，科学、合理的解决了项目实施过程中的技术难题，为土地整治项目各阶段的顺利实施提供技术和图件支持，越来越多土地整治项目中被大量采用，为我国土地整治事业的发展贡献力量。
　　关键词：土地整治;无人机航测;技术优势;无人机应用;测绘手段
　　中图分类号：P231          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）36-0174-02
　　Abstract： The contradiction between population and land resources is becoming increasingly prominent in China： the area of cultivated land is decreasing， the contradiction between people and land is intensifying， and land remediation is imminent. UAV aerial survey technology， as a new and powerful surveying and mapping method， is applied to land remediation projects. It overcomes the disadvantages of traditional aerial photography and manual surveying and mapping， improves efficiency， produces real and reliable results， thus scientifically and reasonably solving the technical problems in the process of project implementation， and provides technical and graphical support for the smooth implementation of various stages of land remediation projects. Land improvement projects are widely used， contributing to the development of land improvement in China.
　　Keywords： land remediation; UAV aerial survey; technical advantages; UAV application; surveying and mapping means
　　无人机航测技术在卫星遥感、大飞机遥感之后逐渐兴起，作为一种新型航空遥感手段，其测绘成果影像分辨率高、高效便捷、成图迅速成本低廉、可快速响应、机动灵活、精度高，逐渐成为测绘行业中的一种强有力的测绘手段，被越来越多从业者青睐并推广应用[1]。土地整治工程中无人机航测技术的应用，克服了传统航空摄影及人工测绘的弊端，科学、合理的解决了项目实施过程中的技术难题，在我国测绘、国土、城建规划、电力、交通、消防、灾害评估、数字城市等多行业中大量采用，从而为我国各项事业的发展贡献力量[2]。
　　1 无人机航测技术概况
　　无人机航测系统综合集成了GPS、气压高度计、惯导、地面控制平台、航拍摄相机和数码相机、数据处理软件等设备[3]，主要由飞行控制系统、航拍摄像系统、地面站系统和数据处理系统组成[4]。
　　无人机航测技术将无人机飞行技术、通信及GPS定位等多学科进行有机融合，可精准、高效的获取国土、环境等空间信息，并按需对其进行处理分析，因其在成本、效率及智能化方面的巨大优势，为世界相关行业从业人士所青睐，在相关学科不断发展的背景下，无人机硬件和软件方面不断创新和发展，其获取数据的精准性和智能化水平大量提升，为影响我国国民经济发展的多个领域提供服务。
　　2 无人机航测技术特点
　　无人机航测技术是当今航测技术的必然方向，也是我国该领域相关技术的延伸及有力补充，既满足了各相关行业的发展需要，也促进了我国数字化建设的发展进程。其主要特点如下：
　　（1）起降条件限制小。无人机航测技术较传统航测对飞机起降的场地条件等环境状况要求较低，可实现地形复杂地区的航测工作，环境适应性更强。（2）环境适应能力强、效率高。传统航测技术很难突破地形地貌的限制，对于特殊地形地貌区域尤其是山地、盆地等复杂地区的测绘很难高质量、高效完成，部分地区即使完成，其数据成果精度也很难保证。而无人机航测不仅可高效快速精准测量地形简单平整区域，在传统航测无法进行或无法满足项目要求精度的地区仍可进行拍摄，且能高效完成并获取高分辨率影像和高精度定位数据，克服了人力无法到达的困难，对恶劣环境的适应能力极强。加之无人机航测技术可低空、云下航测，空域条件较易达到，对测区有效拍摄时间更长，更高效，利用相关软件可快速处获取空三、DEM、DOM、DLG等测绘产品，因而可更好的服务于土地整治项目。（3）运输便捷。无人机航测系统集航摄平台、GPS、数据处理等多种平台于一体，运输便利、快捷。（4）反应迅捷。无人机航测飞行高度低、受环境干扰较小，高度集成的设计和技术融合使得目前无人机体型小巧、操作简便，从而使其反应能力迅速便捷[2]。（5）经济合理。整个航测过程不仅可保证测绘产品的质量，较之人工及传统航测过程在人工消耗、数据分析成本上大大降低，加之系统后期维护和修理费用消耗不大，使得项目航测成本与传统航测设备相比大大降低，具有更好的经济性[2]。 　　3 土地整治项目中应用无人机航测技术的优势
　　3.1 更能满足土地整治项目各阶段的实施需要
　　相比传统航测及人工测绘，无人机航测可搭载高清摄影设备，结合GPS定位技术对项目实施区域低空拍摄，采用配套的先进数据处理系统，可高效轻松获得1：2000甚至更大比例尺地形图的精度标准。无人机航测航拍作业影像获取在硬件和图像处理技术上均科学高效，最大可能降低所获取影像的畸变，提升影像分辨率，使得图像与项目区实际情况最大程度相符[5]，采取无人机航测在土地整治项目实施范围内的各阶段进行航测进而获得所需要的测绘产品，实时动态监测项目实施的各阶段进展，对项目区范围的选定、规划设计、工程施工、竣工验收等阶段提供精准可靠的测绘成果，为项目参与各方在该项目中的各项活动提供技术支持。随着无人机航测技术软硬件的不断发展，更高精度的测绘产品逐渐可通过无人机航测获得，从而满足土地整治项目各阶段的相关指标，更大程度地服务于土地整治项目，为项目实施各阶段提供技术资料和技术支持。
　　3.2 航测数据成果实时反馈、直观可靠
　　无人机航测运输便捷，可轻松实现项目全局范围内快速测绘，航拍所获得的高分辨率正射影像图可在地面操控屏幕设备上实时显示，经处理后所获得的符合要求的测绘产品，可直观清晰反映出土地整治项目实施过程中各阶段具体情况，实时掌控项目区域内路网、水渠、各地类面积等相关设施信息，在此基础上对土地整治项目整个实施过程各环节进行分析量测和判断，为设计、施工、检查验收各单位提供技术和图件支持。
　　3.3 航测成果真实性更强
　　传统土地整治项目主要参考文字材料及从各方收集的图件产品对设计、进度、质量、竣工验收等阶段进行管理与控制，成果的客观、可靠、实时、精确无法保障。土地整治工程中新增耕地图及最终施工完成竣工验收后的竣工图与航测所获得的正射影像图可进行叠加套合，通过纠正后的相关图件对比分析，可有效判断该土地整治项目各阶段与相关规范要求的符合程度，使得该项目航测成果真实性更强，项目作业质量更高[5]。
　　3.4 作业效率大大提升
　　航测作业获取的精确度较高的正射影像图，在生产DLG测绘产品时可节约大量时间和人工投入，从而使工作效率大大提升。加之航测相关产品反映的土地整治项目区域内地形地貌等相关信息对提升土地整治项目实施过程中的数据精确性和项目质量提供了技术支持[2]。
　　4 土地整治项目中无人机航测技术具体实施
　　4.1 前期踏勘
　　无人机起降前准备工作，包括土地整治项目范围区域内地形地貌等相关资料、无人机及搭载的各项仪器设备的检测、项目区红线范围等，以便保证飞机飞行安全、获取影像高清准确以及像控点的合理布置[6]。现场踏勘的DOM底图比例尺尽量不小于1：2000，以进行更好的现场判读，相关参与者应磋商确定重点测绘目标及范围及相关测绘标准和要求。
　　利用无人机航测技术在可研阶段制作出的数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）、数字线划图（DLG），和以此为基础制作的红线范围内的三维立体模型，可清晰直观的为项目可研阶段的参与者包括規划人员及评审专家等提供了解项目区的相关技术资料，以便合理设计线状地物（路网、沟渠及附属设施等）、科学计算土方量，进而为可研报告的编制提供科学参考和决策依据。同时可研阶段的测绘产品与之后各阶段成果可叠加对比分析，以便于土地管理部门对项目实施各阶段的土方量、路网建设、桥梁及沟渠维护、相关征地赔付及工程变更事宜进行科学有力的监管，从根本上杜绝项目作假、质量蒙混过关问题。土地整治项目在做规划设计和预算过程中，红线范围内各分部分项工程的规划设计、耕地整治后坡度、工程量计算以及相关图件（平面布置图、规划设计图）的制作同样需要无人机航测所生产的测绘产品提供技术支持。
　　4.2 实施过程中应用及评价
　　项目施工阶段，可通过航拍对项目施工过程中各阶段测绘成果进行对比分析，及时了解并适时调整工程进度;航拍及数据生产阶段，无人机搭载高清成像设备，在地面接受设备及遥控设备控制下，获取土地整治项目区域内高清画面，通过数据处理系统PhotoScan等软件完成测绘产品的生产，为项目参与人员提供图件参考[6]。
　　4.3 竣工验收
　　竣工验收是土地整治项目整个实施过程中的最后关键阶段。无人机航测迅速便捷，在土地整治项目实施各阶段制作的4D测绘产品为参与各方提供覆盖项目区全局、精准度高的图文资料，可在项目通过各阶段测绘产品叠加分析，判断设计施工一致性，以更好服务于竣工验收。同时对偷工减料、工程量虚报私自变更等现象从技术上杜绝，帮助竣工验收顺利开展。
　　5 存在问题及建议
　　如前文所述，无人机航测较之传统航测及人工测绘有着不可复制的优势，但仍存在不足之处。无人机因其体积较小因而航测时易受横风干扰，进而造成俯冲和横滚角过大、航拍影像易产生畸变，因而在影像处理过程中须布置更多像控点对影像进行纠正以提高测绘产品精度。在具体项目应用中应充分考虑优势与不足，合理选择测绘形式，遵守相关规程规范操作，充分发挥无人机航测技术在土地整治项目实施过程中便捷高效、成本低廉的优势，不断为我国土地整治事业贡献力量。
　　参考文献：
　　[1]郭伟，徐大展，黄国栋，等.无人机航测技术及其在土地整治项目中的应用探究[J].科学技术创新，2017（25）：119-120.
　　[2]王少军，江钰.无人机航测技术及其在土地整治项目中的应用探讨[J].科技创新与应用，2016（17）：299.
　　[3]刘昌军，郭良，岳冲，等.无人机航测技术在山洪灾害调查评价中的应用[J].中国防汛抗旱，2014（3）：3-7，35.
　　[4]肖亮明，陈建忠.无人机航测技术在国土资源管理中的应用[J].测绘地理信息，2017，42（5）：96-99.
　　[5]雷雨.无人机航测技术及其在土地整治项目中的应用[J/OL].西部资源，2019（06）：137-138[2019-11-27].
　　[6]乔利鹏.无人机航测技术在土地整治项目中的应用探讨[J].华北国土资源，2016（4）：16，19.
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