無人機(jī)遙測(cè)技術(shù)在水土保持規(guī)劃項(xiàng)目工作中的應(yīng)用

徐宏萬+廖凱濤+張春杰

摘 要：目前水土保持規(guī)劃項(xiàng)目前期外業(yè)調(diào)查工作所采用的傳統(tǒng)技術(shù)手段已經(jīng)無法很好滿足水土保持規(guī)劃準(zhǔn)確性、及時(shí)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(xiàng)目為例，系統(tǒng)地介紹了應(yīng)用無人機(jī)遙測(cè)技術(shù)獲取項(xiàng)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(shù)具備機(jī)動(dòng)靈活、視頻影像實(shí)時(shí)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(shì)特點(diǎn)，在未來開展水土保持規(guī)劃項(xiàng)目工作當(dāng)中具有較大的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙測(cè) 水土保持規(guī)劃 外業(yè)調(diào)查 信息化

隨著水土保持規(guī)劃快速發(fā)展，前期外業(yè)調(diào)查是水土保持規(guī)劃項(xiàng)目工作的重要組成部分，但當(dāng)前普遍采用的外業(yè)調(diào)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(diào)查方法不能滿足快速、準(zhǔn)確的出成果的要求，更不能適應(yīng)水土保持規(guī)劃信息化、快速的發(fā)展趨勢(shì)。無人機(jī)遙測(cè)技術(shù)具有其他傳統(tǒng)野外調(diào)查技術(shù)手段無法比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備高精度、實(shí)時(shí)性和全面性的特點(diǎn)，成為水土保持規(guī)劃項(xiàng)目前期外業(yè)調(diào)查新的技術(shù)手段。經(jīng)過前期充分調(diào)研分析，在常山縣水土保持科技示范園規(guī)劃項(xiàng)目中，引入無人機(jī)遙測(cè)技術(shù)對(duì)項(xiàng)目區(qū)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了實(shí)地勘測(cè)，對(duì)該技術(shù)應(yīng)用于水土保持規(guī)劃領(lǐng)域進(jìn)行了探索。

1.項(xiàng)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(biāo)東經(jīng)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(shì)自北高南低，海拔最高點(diǎn)117.5m，最低點(diǎn)95m。園區(qū)內(nèi)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(jī)遙測(cè)設(shè)備配置

無人機(jī)遙測(cè)一般由無人機(jī)、機(jī)載飛控系統(tǒng)、地面控制點(diǎn)采集設(shè)備以及后影像處理軟件等組成，如表1所示。

3.無人機(jī)野外遙測(cè)流程

3.1飛行前準(zhǔn)備

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

3.2無人機(jī)航攝

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，考慮到飛行器電池續(xù)航時(shí)間以及后期航片處理軟件操作要求，此次航拍共進(jìn)行了三次航飛，數(shù)據(jù)獲取時(shí)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(shù)據(jù)處理

本次采用的無人機(jī)后期處理軟件為Agisoft photoScan，這是一款基于影像自動(dòng)生成高質(zhì)量三維模型的軟件，它根據(jù)多視圖三維重建技術(shù)，無需相機(jī)建校，僅通過導(dǎo)入具有一定重疊率的影像，便可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的正射影像生成及三維模型重建，整個(gè)工作流程都是完全自動(dòng)化的，photoScan最終可生成高分辨率真實(shí)坐標(biāo)的正射影像及帶有詳細(xì)彩色紋理的DEM模型，處理流程主要見圖1 。

5.成果應(yīng)用

（1）T i le d Mo del T i le d Model（三維模型）是在生成密集點(diǎn)云的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，對(duì)于影像本身就帶有地理坐標(biāo)的照片，會(huì)自動(dòng)生成一幅TiledModel影像產(chǎn)品，否則需要手動(dòng)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(dǎo)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(jìn)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(chǔ)上勾勒出園區(qū)的功能區(qū)劃及布局設(shè)計(jì)，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(jié)論

以無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，以常山縣水土保持科技示范園規(guī)劃項(xiàng)目為依托，采用無人機(jī)遙測(cè)技術(shù)獲取了示范園影像數(shù)據(jù)，利用Agisoft photoScan軟件對(duì)影像進(jìn)行拼接和處理，在此基礎(chǔ)上制作出了DEM、Tiled ModleL及數(shù)字正射影像圖，為示范園的現(xiàn)狀分析、功能區(qū)劃分及措施布局設(shè)計(jì)等方面提供了重要的基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，同時(shí)在水土保持規(guī)劃項(xiàng)目前期外業(yè)調(diào)查工作中初步探索出一套無人機(jī)遙測(cè)系統(tǒng)的無人機(jī)航拍、數(shù)據(jù)入庫以及后期數(shù)據(jù)處理的技術(shù)流程。伴隨著無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅速的發(fā)展，無人機(jī)遙測(cè)技術(shù)在水土保持規(guī)劃領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

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