無人機低空攝影測量技術在新農(nóng)村建設中的應用

□錢琛李欣

（江蘇省地質(zhì)測繪院，江蘇 南京 211102）

0.引言

新農(nóng)村建設是在我國社會不斷發(fā)展的背景下形成農(nóng)村建設理念，建設中強調(diào)對農(nóng)村政治、經(jīng)濟、文化以及社會各個方面進行優(yōu)化建設，改善農(nóng)村人居環(huán)境，提升農(nóng)民素質(zhì)，促進新社會環(huán)境下農(nóng)村地區(qū)的綜合發(fā)展。在新農(nóng)村建設中，需要不斷對農(nóng)村技術設施進行調(diào)研分析，在此基礎上，對農(nóng)村社會、人文環(huán)境進行改善。基于農(nóng)村地形、地貌以及人居分布的特征，使用無人機低空攝影測量技術完成基礎地理信息測繪，對于新農(nóng)村建設有著積極的促進作用。

1.無人機低空攝影測量技術應用于新農(nóng)村建設中的意義

新農(nóng)村建設需要對農(nóng)村基礎設施、地理結構等基礎信息進行調(diào)研分析，在此基礎上，才能夠合理規(guī)劃農(nóng)村建設范圍與建設力度。傳統(tǒng)的地理信息測繪中常常使用的是衛(wèi)星遙感以及高空攝影測量的方式，這類型的技術手段一般使用成本較高，并且圖像的分辨率難以得到保證[1]。同時，農(nóng)村地理基礎信息結構具有范圍小、分布零散以及地形地貌多樣的特點。因此，傳統(tǒng)的測繪手段難以對農(nóng)村地理信息進行快速、準確地測量。而使用無人機低空攝影測量技術能夠使圖像分辨率得到保證，并且基于技術的靈活性、機動性特征能夠?qū)Σ煌h(huán)境下的農(nóng)村地理信息進行測繪，并且在使用成本和操作方式上具有較大的優(yōu)勢。

2.無人機低空攝影測量技術的優(yōu)勢

第一，無人機能夠在不同環(huán)境中獲取高效率的影像信息，而且安全性較高，不會發(fā)生人員傷亡的狀況。第二，無人機能夠?qū)崿F(xiàn)低空作業(yè)，相較于傳統(tǒng)航測方式，圖像的分辨率更高，地理信息的準確性更強[2]。第三，無人機低空攝影測量技術在成本費上也具有較大的優(yōu)勢，無人機的使用、維修以及保養(yǎng)的方式與途徑較為簡便，耗費的資金與精力均較小，只需要對操作員進行一定時期的培養(yǎng)后即可以操作[3]。另外，無人機低空航測還具有高精度以及高效率的優(yōu)勢，能夠保證較高的圖像精度以及測繪效率。

3.項目工程以及技術依據(jù)

某市新農(nóng)村建設項目范圍包含25個鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及行政村，其中面積最小的行政村只有0.25㎞2，最大面積為4.56㎞2，并且測繪區(qū)包含山地、溝壑以及梁地等多種地形，測量的難度較大。項目測量的需求是利用無人機低空攝影測量技術制成比例為1∶1000的圖像。

測繪中涉及的技術依據(jù)主要有《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》GB/T23236-2009,《1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》GB/T-2008等8部技術標準與規(guī)范。

4.無人機低空攝影測量技術應用要點

4.1 無人機航空攝影要點

測繪中使用的無人機航攝系統(tǒng)為SWUA四維系統(tǒng)，數(shù)字航空相機型號為哈蘇H4D-50型，焦距設定值為50.7mm，航攝中無人機的飛行方向為攝區(qū)延展區(qū)。對于無人機航攝獲取的影像資料使用專業(yè)軟件進行畸變修正，保證影像的清晰度、層次性以及反差，能夠有效識別航攝區(qū)域的細小地物。

4.2 空中三角測量要點

在測繪過程中使用數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的MATCH-AT模塊，對測量成果進行空三加密，獲得加密點的像點坐標、大地坐標以及外方位元素等。在測繪中保證內(nèi)業(yè)連接點與野外控制點的平面誤差值與高程中誤差值在GB/T7930-2008的規(guī)范范圍內(nèi)[4]。對于測繪中的精度要保證其符合《低空數(shù)字航空攝影測量業(yè)內(nèi)規(guī)范》要求，對于特別困難的區(qū)域可以將視差中誤差放寬0.5倍。測量中要保證連接點平衡分布，不同標準點位區(qū)均設有連接點，在人工相對定向時，保證每個像對連接點至少9個，在自動相對定向時，像對連接點至少30個。

4.3 像片控制測量要點

測繪中根據(jù)區(qū)域網(wǎng)布設像片控制點，依據(jù)區(qū)域網(wǎng)周邊布點的六點法布設平高控制點，高程控制點的布設比例為4條基線設置1個控制點，區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的航線數(shù)量要在6條以下，每條航線的基數(shù)線在30條以下。像片控制點的測量使用RTK測量方法實施，對每個像片控制點測量2次以上，保證測量結果準確性。另外，根據(jù)測繪區(qū)域零落分散、測量難度較大的特征，使用單點靜態(tài)GPS進行測量，測量時間保證在8小時以上，獲取D級GPS三維坐標。

4.4 立體模型構建

利用數(shù)字攝影測量系統(tǒng)將空中三角測量的成果導入相應的文件當中，構建立體模型，模型構建過程中對于模型的精度原則上要求不得進行調(diào)整。單模型定向精度應符合《1∶5001∶1000 1∶2000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》GB/T-2008的精度要求。

4.5 數(shù)字地形圖制作

數(shù)字地形圖的制作采取先內(nèi)后外的模式，利用數(shù)字攝影測量系統(tǒng)對立體模型中的居民地、交通、基礎設施、地貌、土質(zhì)等因素，將圖幅作為單位，制作調(diào)繪底圖，在此基礎上開展野外調(diào)繪和補測，利用外業(yè)調(diào)繪結果與立體測圖數(shù)據(jù)進行編輯，獲得地形圖數(shù)據(jù)。

5.優(yōu)化無人機低空攝影測量技術應用的途徑

在使用無人機低空攝影測量技術進行測繪時，能夠通過對設備等級以及系統(tǒng)配置的調(diào)節(jié)提升測繪成果的精準度[5]。首先，在測繪中盡量使用高精度的無人機航攝系統(tǒng)，本文測繪中選取了SWUA四維航攝系統(tǒng)，使項目測繪的1∶1000地形圖精度能夠達到航攝測量的規(guī)范精度要求。其次，還可以通過提升POS數(shù)據(jù)精度的方式提升影像精度。POS數(shù)據(jù)精度能夠?qū)杖用芄ぷ鳟a(chǎn)生重要的影響，當POS數(shù)據(jù)精度相對較差時，空三加密只能夠完成引導匹配的功能，而無法在平差中使用。所以，對無人機影像的POS數(shù)據(jù)精度進行提升是促進測繪效率與質(zhì)量的重要途徑。最后，適度對測繪中的相對定向精度進行調(diào)節(jié)能夠使測繪工作的效率性得到保證。在《低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》CH/Z3003-2010當中對于相對定向精度的要求放寬了1倍，在實際操作作業(yè)中能夠更加高效率地完成，并且圖像的精度也能夠達到標準要求。

6.結束語

綜上所述，在新農(nóng)村建設中使用無人機低空攝影測量技術能夠使農(nóng)村基礎地理信息測量工作的質(zhì)量與效率得到保證，在測繪過程中要注意對航空攝影、空中三角測量、像片控制測量、立體模型構建以及數(shù)字地形圖制作等技術環(huán)節(jié)進行規(guī)范和科學操作，有效發(fā)揮無人機低空攝影測量技術的優(yōu)勢作用。