航拍測量技術在高標準農田建設項目中的應用研究

摘? 要：糧食安全問題一直是我國政府關注的頭等大事。我國的高標準農田建設自提出以來，就面臨著許多難題，如建設時間緊、任務重、規劃難度高等。高標準農田建設項目的規劃是建設當中需要關注的重點，科學的規劃對建設高標準農田具有重要推動作用。無人機等航拍器的發展為建設高標準農田提供了技術支持，在對項目的勘測、繪制的過程中，發揮著重要作用。該文主要從高標準農田建設項目中的地形測繪出發，對其要求進行深入分析，并提出航拍測量技術在高標準農田建設當中應用的方法。

關鍵詞：航拍測量技術? 高標準農田? 建設? 研究

中圖分類號：P258? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2020）11（c）-0251-03

Application of Aerial Photogrammetry Technology in High Standard Farmland Construction Project

ZHENG Wenzhao

（Fujian Xinguodi Land Planning and Design Co.， Ltd.， Fuzhou， Fujian Province， 350011 China）

Abstract： Food security has always been the top priority of the Chinese government. The construction of high standard farmland in China has been faced with many problems since it was put forward， such as tight construction time， heavy tasks and high difficulty in planning. The planning of high standard farmland construction project is the focus of construction， and scientific planning plays an important role in promoting the construction of high standard farmland. The development of aerial cameras such as UAV provides technical support for the construction of high standard farmland， and plays an important role in the process of project survey and mapping. In this paper， starting from the topographic mapping of high standard farmland construction project， the requirements are analyzed in depth， and the application method of aerial photogrammetry technology in high standard farmland construction is proposed.

Key Words： Aerial photogrammetry technology; High standard farmland; Construction; Research

1? 高標準農田建設項目規劃設計的要求

1.1 坐標系統及成圖精度

（1）坐標系統。坐標系統在選擇的時候要注意平面坐標系統與高程坐標系統的區別。平面坐標系統和高程坐標系統要根據國家的要求，采用適合的坐標基準。投影時需采用高斯-克呂格投影，按照3°進行分帶。

（2）地形、困難類別和成圖比例尺。首先，在設計農田的建設圖紙的過程中，需要關注測量區域當地的地形，通過對山地、平底、斜坡、丘陵等不同地形的合理劃分，合理計算施工工程量與工程難度。其次，選擇合適的成圖比例尺，比例尺選擇標準要根據當地建設面積合理選擇，等高距選擇基本為1 m。

（3）成圖精度。選擇好成圖比例尺后，需要控制成圖精度，控制平面圖中各點之間的誤差，平底、丘陵地區的誤差要不大于圖上標注的±6 mm;林區及無法進行航拍的陰影地區的誤差可按照需要，按規定放寬，一般可以2倍為最大誤差，并根據實際情況進行調整;山地地區的誤差需要控制在±8 mm。按照地圖比例尺上的高程標注點與相鄰的野外控制標注點的高程誤差范圍按照平地地區誤差控制在±0.4 m;丘陵為±0.5 m;困難地區為±0.7 m。同樣，困難地區可以按照2倍的最大誤差進行調整。

1.2 要素測繪

項目的現狀圖上需要標明區域內的要素：居民地、工礦建筑、水利設施、電力設施、道路交通設施、水氣管道、植被覆蓋情況、土質、土地所有權和歸屬權等。

2? 航拍測量技術流程概述

目前航拍測量技術運用的拍攝技術主要是遙感、拍攝等非接觸式成像系統，通過對地形地貌、土地上設施等要素的拍攝、測量、處理、分析，從而獲得當地的地理信息。拍攝測量與遙感測量是獲取地理信息的重要技術。航拍測量依靠飛行器（飛機、無人機等），對地面進行連續拍攝，并與地面水平測量、立體測繪等技術進行結合，從而繪制出地形圖的測量方式。航拍測量的出現為農業技術人員提供了便利，當某一區域建設高標準農田面積過大時，地面測量的工程量過大，精確度下降，此時就需要使用航拍測量的手段，通過在空中拍攝地面的影像，對影響進行處理和分析，進而結合地面測量的數據，建立起立體的地面圖形，最終在計算技術進行成像，成為數字地形圖。

建設高標準農田的區域航拍時要首先要了解當地的面積，收集相關的數據與資料，對測量區進行實地勘測，編寫航拍測繪的方案，對方案進行審計，通過后開始向相關空域管理部門申請和調遣飛機。拍攝當中，航拍飛行器要按照設計的拍攝方案進行工作，控制拍攝效果。最后，拍攝技術后對拍攝成果進行驗收，不符合的地方需要二次拍攝，最終獲得相關數據，對數據進行后期的處理并上交給設計部門。

3? 航拍測量成圖的過程分析

3.1 航拍攝影

目前常見的航空航拍攝影系統主要是中國測繪研究院的輕型飛機所裝備的航拍系統，通過按照飛行拍攝設計方案，進行拍攝，獲取拍攝目的地的高分辨率影像數據。

3.2 基礎控制測量

對于平面基礎測量的控制一般采用GPS靜態定位的方式，將目標地的坐標系統點位與平面點位相結合，此時采用的測量控制等級為GPS E級網點精度，平面點位的最弱電與坐標系統的點位誤差控制5 cm。高程測量等級選擇第四級，其采用直接水準的方法，電子水準儀為DS3，要求控制每公里的偶然中誤差在5 mm以內，全中的誤差需要保證在10 mm以內。因此，需要采用GPS點的高程都需要進行第四等的水平連測。

3.3 影響控制點布設

航拍測量過程中需要對影像進行控制點的布設，通過對平面控制點按照不同區域、航線進行布設，高程控制點需要按照不同地形，如山地、丘陵、平底進行布設，在航攝區、航拍比例、成圖地形類別等因素的依據下進行拍攝。平面控制、平高控制點相對鄰近基礎控制點的平面位置中誤差需要不超過地圖誤差的±0.1 mm。

3.4 相控點連測

相片控制點連測應起閉與GPS、水準點的基礎控制點上。使用過程中，在使用之前需要確定其位置正確，發現定位有錯誤或有一定疑問時需禁止使用，進行重新確定。像片控制點平面位置連測采用GPS靜態測量方法，像控制點高程采用GPS靜態測量的方法。

3.5 空三加密

3.5.1 選點要求

空三加密選點要求主要包括下面4點：（1）同一張拍攝的像片上，不同的3個模型的連接點，需要通過主點，并且垂直于方位線的直線與旁向重疊的交點1 cm范圍內選擇，6個模型的連接線所稱圖形需要盡可能成為一個矩形。（2）位于主點附近的模型，其連接點需要選取在距離主點在1 cm范圍內的明顯點上，如果遇到了選點困難的情況，可適當將范圍放寬到1.5 cm的。（3）地形當中有河流、山脈、山谷等布設的航線點時，要注意不同高度之間上、中、下3個模型店之間的高差相近，避免出現相對定向不定性。（4）自由突變的模型點一般選擇在測圖范圍線以外。

3.5.2 加密平差技術要求

（1）空三加密時需要采用JX-4全數字測量系統當中的GXP-AAT自動空中三角測量系統。（2）相機文件需要按照航攝鑒定表里提供的信息參數進行建立。（3）像控制點文件需要按照野外作業的像控制點成果進行建立。（4）內部作業加密網需要按照野外作業像控點布點圖進行劃分。（5）選擇航帶模型連接點。（6）為了對整個網絡進行相對定向，需要對各點位上超限的上下視差、左右視差進行消除，以至像對定向精度符合設計精度要求。（7）符合精度要求的對網，首先進行多項式平差，然后采用光束法平差，工作人員查看平差報告，查找并修改超限項，只到最終的結果能夠符合設計精度要求。（8）輸出平差結果要在網平差各項精度都能夠達到設計的精度后，才能提供給下一道工序使用，否則則需要再次進行平差修改。

3.6 野外測繪

野外測繪的時候，測繪人員需要根據要求的成圖比例尺，按照比例尺的規定進行測繪。高標準農田建設項目的測繪圖基本要求為：保證調繪讀判正確、代碼和圖形符號合理運用、描繪清晰，保證測繪圖上的各種標注準確，沒有失誤。野外測繪的過程中，像片的調繪可以采用先內后外的調繪順序，內部作業的要以立體模型為準，像片當中比較明顯的、按照比例尺的地物，可以只進行定性及數量上的描述。不同的調繪片清繪時采用的顏色不同，所代表的的意義也不同。紅色主要是地界類型的簡化符號，棕色主要是描述地貌特征和名稱的，綠色則代表水系，藍色則代表面積接邊線，黑色表示其他。

3.7 全數字全要素立體化采集

三維全要素立體采集需要在全數字攝影測量工作站，野外作業調繪資料是其主要的依據，進行全要素立體切準采集，采集的過程中，需要按照野外作業負責定性、內部作業負責定位的原則，內外結果不同是需要確認外延是否調繪錯誤，然后以內頁立體判讀為準。

3.8 數字化編圖

在計算機上處理拍攝的像片及內外測繪的數據時，采用數字化的制圖軟件，對數據進行分層處理，地形要素、所有權要素、土地類型要素等分別進行編輯，把相對應的信息編輯到不同的圖層，并按照比例尺制作成現狀圖，最終提交給上級部門，進行下一步的工作。

4? 航拍測量技術優勢

4.1 成圖時間短，成本低廉

傳統的地形圖測量與成圖需要耗費大量的人力、物力、財力，時間長，在測量面積過大的地區是就需要采用成圖時間更短，各種資源投入小的航拍測量技術，大大減輕了測量與成圖人員的工作壓力，為項目規劃提供了充足的設計時間，提高了工作效率。

4.2 信息完善，形象直觀

利用航拍測量的技術能夠獲取比地面測量更加豐富和完善的地形地貌信息，拍攝技術的進步使得攝影機的分辨率不斷提高。同時，遙感技術等拍攝技術的不斷優化也使得航拍測量技術能夠更加直觀地向工作人員和設計人員展示高標準農田建設區域的地形地貌特征等信息，為后期設計成圖提供了更加豐富的信息。

4.3 測量精度高，分布均勻

利用航拍測量技術制作出的現狀圖精準度較傳統地面測量高，航拍測量不受地形限制，拍攝的內容分布均勻，后期成圖過程中需要的土方量計算、淹沒區預測、地面高差、斷層面測繪等工作提供了更加詳細的數據，為最終成圖打下堅實的信息基礎。

4.4 機動性高，靈活性強

目前采用航拍測量技術所使用的的飛行器主要包括農用飛機、無人飛機等。利用航空器進行測量和拍攝的一大優點就是其機動性高、靈活性強，一些小型的低空無人機能夠不利用飛機跑道進行起降，受到空域管制影響較小，并且在一些地形復雜地區，其拍攝也具有較高的安全性，可以防止發生空難。航拍測量技術在高標準農田建設項目中的運用，不僅彌補了傳統人工測量測繪的缺點，降低了測量所需要的人工和資金成本，降低了測繪人員的工作量，使得測量測繪效率大大提高，利用科技進步推動農業的發展，保障了我國的糧食安全與農業生產。

5? 結語

集中連片、農業生產設施齊全、農作物高產穩產、生態環境保護與農業生產并重的高標準農田建設是我國應對糧食安全問題，保障民生的重要舉措。現代化農田建設需要利用航拍測量技術，其相較于傳統測量技術的低成本、高效率、高精確度的優點為高標準農田建設項目提供了重要的技術保障。建設高標準農田項目的設計人員提高對當地的土地利用情況進行了解，明確掌握當地的地形地貌，進而通過航拍測量技術獲得的地形地貌數據、土地利用情況等信息，對其進行設計與規劃，從而得出科學的高標準農田建設項目的設計，為后期施工打下良好的基礎。

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作者簡介：鄭文昭（1986，11—），男，漢族，福建福州人，本科，測繪中級工程師，研究方向為大地測量與測量工程。