無人機航空攝影測量在德安高標準農(nóng)田項目中的應用探討

高玉飛

（核工業(yè)華東二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

1 引言

“十二五”期間，我國以高標準農(nóng)田建設為核心開展了土地整治工作。其中，高標準農(nóng)田建設具有施工周期短、涉及范圍廣以及任務復雜等特點，在以往建設工作中，通常是以RTK技術為主進行野外數(shù)據(jù)采集工作，但是該技術耗費時間長、效率低、成本高，并不能有效滿足高標準農(nóng)田建設的需求。基于此，2017年，江西省德安縣利用無人機攝影測量技術進行該縣新增高標準農(nóng)田的測繪工作，取得了良好的成效。

2 無人機航空攝影測量技術的功能和特點

2.1 功能

無人機航空攝影測量技術，以獲取高分辨率數(shù)字影像為應用目標，以無人駕駛飛機為飛行平臺，以高分辨率數(shù)碼相機為傳感器，通過3S技術在系統(tǒng)中集成應用，最終獲取小面積、真彩色、大比例尺、現(xiàn)勢性強的航測遙感數(shù)據(jù)。

無人機航空攝影測量主要用于基礎地理數(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)域測繪提供最簡捷、最可靠、最直觀的應用數(shù)據(jù)。

2.2 特點

作為衛(wèi)星遙感與普通航空攝影不可缺少的補充，無人機航空攝影測量技術主要有以下優(yōu)點：①機動性、靈活性和安全性。無人機具有靈活機動的特點，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，即便是設備出現(xiàn)故障，也不會出現(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。無人機可以在云下超低空飛行，彌補了衛(wèi)星光學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，低空多角度攝影獲取建筑物多面高分辨率紋理影像，彌補了衛(wèi)星遙感和普通航空攝影獲取城市建筑物時遇到的高層建筑遮擋問題。③精度高、測圖精度可達1：1000。無人機為低空飛行，飛行高度在50～1000m，屬于近景航空攝影測量，攝影測量精度達到了亞米級，精度范圍通常在0.1～0.5m，符合1：1000的測圖要求，能夠滿足城市建設精細測繪的需要。④成本相對較低、操作簡單。無人機航攝系統(tǒng)使用成本低，耗費低，對操作員的培養(yǎng)周期相對較短，系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡便，可以無需機場起降。是當前唯一將攝影與測量集為一體的航攝方式，可實現(xiàn)測繪單位按需開展航攝飛行作業(yè)這一理想生產(chǎn)模式。⑤周期短、效率高。對于面積較小的大比例尺地形測量任務（10～100km2），受天氣和空域管理的限制較多，大飛機航空攝影測量成本高；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。將無人機遙感系統(tǒng)進行工程化、實用化開發(fā)，則可以利用它機動、快速、經(jīng)濟等優(yōu)勢，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)，既能減輕勞動強度，又能提高作業(yè)的效率和精度。

3 無人機航空攝影測量在高標準農(nóng)田建設中的應用優(yōu)勢

3.1 成圖時間短成本低

無人機航空攝影測量技術的應用能夠直接對測繪區(qū)域進行測量，在采集數(shù)據(jù)的同時，能夠?qū)ο嚓P畫面進行拍攝，一改傳統(tǒng)人工測繪的復雜性與煩瑣性，大大降低了農(nóng)田的測繪成本、提高了現(xiàn)狀圖成圖率，從而為高標準基本農(nóng)田建設項目規(guī)劃提供了充足時間，保障施工質(zhì)量。

3.2 信息豐富直觀性強

無人機攝影測量儀器具有非常高的分辨率，在拍攝高標準農(nóng)田工程實際現(xiàn)場的過程中，能夠呈現(xiàn)出更多的細節(jié)內(nèi)容，并通過結合地形圖開展高標準基本農(nóng)田勘察與設計工作，能夠極大的提高農(nóng)田工程勘察工作量，降低人力的投入，并且攝影機儀器通常都能夠?qū)崿F(xiàn)10倍無損變焦（甚至是更高），通過圖片放大能夠給相關工作人員提供更加直觀、形象的測繪畫面，農(nóng)田工程實際情況一目了然。

3.3 測量精度高分布均勻

測繪工作貫穿于高標準農(nóng)田建設工作的始終，測繪精度對于高標準農(nóng)田的建設有著十分重要的影響。通過采用無人機攝影測量技術能夠大大提高成圖的精準度，并保障成圖內(nèi)容的均勻性。

4 無人機航空攝影測量在高標準農(nóng)田中的應用

4.1 測區(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，地理坐標界于東經(jīng)115°23′-115°50′，北緯 29°16′-29°35′之間，東西長 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年度高標準農(nóng)田建設工作，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國家高程基準（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 像片控制點聯(lián)測

像片控制點一般指的是航攝前在地面上布設的標志點，或者是道路交叉點等像片上的明顯地物點，然后用等外水準、測距導線、測角交會以及高程導線等一些常規(guī)測量手段測量控制點平面坐標和高程。一般來說，像片控制點布設直接關系到航拍分區(qū)、航拍比例尺以及成圖類型等工作的開展，因此，在進行高標準農(nóng)田航攝測量時，需要對平面控制點與平面控制點相鄰基礎控制點之間的誤差進行控制，誤差范圍為之間，同時，高程誤差應小于基本等高距的1/10。

在實際測量中，像控點布設與外業(yè)控制點是同步進行的，其中，基礎控制點采用的是D級控制點，像控點的高程是利用GPS高程擬合法進行測定的。測量時，為確保無人機航攝影像采集質(zhì)量和GPS數(shù)據(jù)精度，無人機飛行時必須保持姿態(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，選點要求非常高，主要表現(xiàn)在以下四方面：①主點附近模型連接點要選擇主點1cm范圍內(nèi)的明顯點上，如果1cm范圍內(nèi)沒有明顯點，則可以在1.5cm范圍內(nèi)選點；②同一張像片上的3個模型連接點應在過主點且垂直于方位線的直線與旁向重疊的交點1cm范圍內(nèi)選取，并且要盡量保障每6個模型連接點所形成的圖形為矩形；③有圖邊的模型點需要設置在測圖范圍線外；④如果農(nóng)田附近存在山谷、河道等，為了避免相對定向不定性的問題，在進行山谷、河道航線選點時，要保障上、中、下三個模型點的高差接近。

4.5 外業(yè)調(diào)繪

本次航攝在進行外業(yè)調(diào)繪時采用的是先內(nèi)后外的方式，首先在調(diào)繪前對立體測圖采集的數(shù)據(jù)進行檢查；調(diào)繪時對內(nèi)業(yè)判讀和采集數(shù)據(jù)進行實地核查，對錯漏進行修改和補測。補測航攝影像無法或不能準確采集的要素，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，已通過實測法法將其從作業(yè)區(qū)域內(nèi)扣除。

5 結語

總而言之，無人機航空攝影測量技術是作為一種高效率、低成本的現(xiàn)代測繪手段，不僅具有較強的可操作性和可靠性，還能夠為高標準農(nóng)田建設提供豐富、直觀的數(shù)據(jù)支持。雖然在實際應用時，無人機航測技術還存在諸如高風險、傳感器實際分辨率低以及普及率不高等問題，但是，隨著我國科學技術水平的不斷提升，無人機航空攝影測量技術必將在高標準基本農(nóng)田建設中獲得更為廣泛的應用。