無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)及其在土地整治項(xiàng)目中的應(yīng)用

王京濤

（邯鄲市國(guó)土資源測(cè)繪中心，河北 邯鄲 056002）

傳統(tǒng)的土地整治工作中，監(jiān)測(cè)方式較為落后，隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與測(cè)繪方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前土地整治的實(shí)際需求，因此，新型測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了土地整治工作效率的提高，實(shí)現(xiàn)了土地整治的現(xiàn)代化。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的相關(guān)要點(diǎn)

1.1 無(wú)人機(jī)主要構(gòu)成

從航測(cè)無(wú)人機(jī)的硬件構(gòu)成來(lái)看，其主要包含了搭載攝像頭的飛行平臺(tái)、高清攝像機(jī)。飛行平臺(tái)是無(wú)人機(jī)機(jī)體，在航測(cè)過程中主要是受到地面控制臺(tái)的控制，在飛行過程中，對(duì)飛行的狀態(tài)與目標(biāo)予以實(shí)時(shí)監(jiān)控，確?？梢詫?shí)現(xiàn)任意飛行姿態(tài)；高清攝像機(jī)能夠及時(shí)獲得地面被測(cè)實(shí)體的高清影像，而該影像可以被應(yīng)用于被測(cè)區(qū)域內(nèi)地理環(huán)境、土地狀態(tài)等的了解與分析。因此，無(wú)人機(jī)航測(cè)所獲得的測(cè)繪結(jié)果可以為土地整治工作的開展提供重要的基礎(chǔ)。

從無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成來(lái)看，其主要包含了飛行控制系統(tǒng)與地面控制系統(tǒng)。前者主要負(fù)責(zé)對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行控制，是航測(cè)工程順利開展的重要前提。在無(wú)人機(jī)航測(cè)工作的進(jìn)行過程中，飛行控制系統(tǒng)還能夠與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等加以結(jié)合，再加上地面控制系統(tǒng)的配合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)實(shí)體的精準(zhǔn)定位、導(dǎo)航等，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行高度、速度等的實(shí)時(shí)控制，使得無(wú)人機(jī)航測(cè)工作可以順利進(jìn)行，保障無(wú)人機(jī)可以依據(jù)規(guī)劃的飛行路線進(jìn)行測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集。在航測(cè)過程中，有關(guān)人員通過系統(tǒng)控制面板，結(jié)合其航測(cè)要求，可以對(duì)相應(yīng)的飛行參數(shù)加以必要的調(diào)整，保障高清攝像機(jī)能夠獲得更為清晰的影像。

1.2 無(wú)人機(jī)航測(cè)流程

無(wú)人機(jī)航測(cè)流程一般包括飛行區(qū)域選擇、航攝設(shè)計(jì)及相機(jī)檢校、航攝作業(yè)、事后差分解算、空中三角測(cè)量、檢查點(diǎn)立體量測(cè)、檢查點(diǎn)野外量測(cè)、精度評(píng)定等步驟。

1.3 航測(cè)影像處理技術(shù)

航測(cè)影像處理技術(shù)通常包括影像預(yù)處理、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、多視角影像匹配、DSM生成、真正射糾正、三維建模等關(guān)鍵內(nèi)容。多視角影像密集匹配能得到高精度高分辨率的數(shù)字表面模型（DSM），充分表達(dá)地形地物起伏特征。

1.4 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：（1）起降便利。在無(wú)人機(jī)航測(cè)的過程中，無(wú)人機(jī)對(duì)于起降條件等沒有嚴(yán)格的要求，只需要保持地面的平整性。（2）測(cè)繪效率高。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)缺乏靈活性與適用性，在測(cè)繪過程中常常受到地形條件等的影響，導(dǎo)致測(cè)繪效率低下、準(zhǔn)確性不足。而無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的靈活性相對(duì)較好，其在應(yīng)用中基本可以不受地形等條件的約束，不僅具有高效的測(cè)繪優(yōu)勢(shì)，還可以大大提高測(cè)繪的可靠性。（3）運(yùn)輸便捷。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的集成效果明顯，設(shè)備運(yùn)輸相對(duì)方便。（4）成本低。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的基本優(yōu)勢(shì)和相對(duì)劣勢(shì)

2.1 更加適應(yīng)土地整治項(xiàng)目的基本需求

將無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用于土地整治項(xiàng)目中時(shí)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果最終以相關(guān)指標(biāo)的方式加以呈現(xiàn)，這種測(cè)繪呈現(xiàn)方式有利于相關(guān)人員及時(shí)掌握土地整治的具體情況。由于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)屬于一種新型的測(cè)繪方式，借助于先進(jìn)的技術(shù)處理系統(tǒng)等，有效避免了圖像誤差，這種精確性要求符合土地整治的基本要求。在無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用過程中，相機(jī)像素、圖像分辨率等都可以根據(jù)測(cè)繪工作的要求來(lái)加以科學(xué)調(diào)整，也就大大提高了測(cè)繪結(jié)果的可靠性。但是由于無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用中，主要使用的是數(shù)碼相機(jī)設(shè)備，其在應(yīng)用中由于自身的畸變性，可能會(huì)對(duì)航攝造成一定的影響，使得最終所獲得的影像無(wú)法準(zhǔn)確反映被測(cè)區(qū)域土地的實(shí)際情況，導(dǎo)致土地整治工作受到其影響。

2.2 有效提高基本的工作效率

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在土地整治工作中的應(yīng)用大大提高了土地整治工作的整體效率。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，由于可以獲得被測(cè)實(shí)體的正射影像圖，這種影像獲取的方式大大縮短了數(shù)字線化圖制作的時(shí)間，減少了測(cè)繪工作中的人力投入。此外，無(wú)人機(jī)航測(cè)所獲得的影像圖還可以為相關(guān)人員提供基礎(chǔ)的地理信息，通過圖像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)長(zhǎng)度、位置等的規(guī)劃，提高了測(cè)繪工作的整體質(zhì)量。但是，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)所獲得的航測(cè)監(jiān)測(cè)圖像不具有針對(duì)性，導(dǎo)致在后期需要處理的數(shù)據(jù)量相對(duì)龐大。

2.3 監(jiān)測(cè)的基本結(jié)果更加直觀化

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)所獲得的測(cè)繪結(jié)果，可以直接為土地整治工作提供重要的參考，尤其是無(wú)人機(jī)所獲得的監(jiān)測(cè)結(jié)果，使得土地整治的項(xiàng)目的實(shí)施情況更為直觀與具體，一些土地整治工作也可以清晰體現(xiàn)，借助于所獲得的圖像數(shù)據(jù)等，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)土地耕地面積的測(cè)量與規(guī)劃等。通過這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)結(jié)果，有關(guān)人員可以判斷土地整治工作開展的合理性。但是，在無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用過程中，常常存在著工作人員的疏漏等，導(dǎo)致在地理信息的區(qū)分上，存在一定的錯(cuò)誤，在這種情況下，土地整治工作常常受到其影響。

3 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在土地整治項(xiàng)目中的應(yīng)用

3.1 嚴(yán)格按照作業(yè)流程開展工作

在將無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用于土地整治工作中時(shí)，要保證其技術(shù)應(yīng)用效果，有關(guān)人員在工作中必須嚴(yán)格按照特定的作業(yè)流程來(lái)進(jìn)行。在無(wú)人機(jī)飛行航線的設(shè)計(jì)上，需要考慮以下因素：（1）航線設(shè)計(jì)要充分結(jié)合社區(qū)范圍、基準(zhǔn)面高程等要素，保證航線設(shè)計(jì)的而科學(xué)性，使得在無(wú)人機(jī)航攝的過程中，在相同的拍攝區(qū)域內(nèi)，當(dāng)高差在設(shè)計(jì)航高的1/6時(shí)，測(cè)區(qū)航向重疊要在65%以內(nèi)，并要在此過程中將旋偏角、橡片傾角控制在150°、50°以內(nèi)。而在像控點(diǎn)的測(cè)量過程中，影像拼接軟件發(fā)揮著重要的作用，通過測(cè)量操作，能夠直接生成正射影像圖，該影像圖可為土地整治工作提供重要的參考與借鑒。（2）在空三加密的過程中，DPGird的應(yīng)用可以直接進(jìn)行橡片畸變的糾正，采用自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)、人工方式等，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)刺等的調(diào)整，使得無(wú)人機(jī)航測(cè)工作可以順利進(jìn)行，提高測(cè)量結(jié)果的精確性。

3.2 土地整治活動(dòng)各階段的具體應(yīng)用

（1）地圖地形等資料的前期收集。為保障良好的技術(shù)應(yīng)用效果，在土地整治工作開始之前，有關(guān)人員要在無(wú)人機(jī)飛行之前進(jìn)行土地整治區(qū)域現(xiàn)實(shí)情況的調(diào)查，保障在航測(cè)之前能夠清晰掌握土地整治區(qū)域內(nèi)的設(shè)計(jì)情況。否則，如果在不了解土地整治區(qū)域情況的前提下進(jìn)行飛行，就會(huì)導(dǎo)致飛行過程中存在各種不安全因素。因此，在飛行之前，要做好區(qū)域情況的勘探，采用先進(jìn)的設(shè)備與儀器等，獲得區(qū)域內(nèi)的地圖地形等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)量區(qū)域信號(hào)發(fā)射點(diǎn)、攝像監(jiān)控點(diǎn)的科學(xué)布局，保障土地整治工作的順利開展。

（2）航空測(cè)量。高清攝像機(jī)在航測(cè)過程中負(fù)責(zé)進(jìn)行影像資料的獲取，這種影像獲取過程實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛行控制系統(tǒng)與地面控制系統(tǒng)的有效利用，使得在航測(cè)過程中，攝像頭可以靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)區(qū)域的完整拍攝，保障影像的清晰度，從而使得土地整治工作中能夠充分獲得色彩清晰明了的地形層次信息。高清攝像機(jī)的應(yīng)用能夠在一定程度上縮小測(cè)量與實(shí)際的顏色差距，使得所獲得的測(cè)繪信息更為可靠。

（3）數(shù)據(jù)的收集與處理。無(wú)人機(jī)圖像拍攝完成以后，內(nèi)業(yè)人員對(duì)所獲得的影像資料、數(shù)據(jù)等加以分析，剔除其中多余的信息，使得所獲得的影像資料等，能夠符合土地整治的基本需求。

3.3 應(yīng)用實(shí)例

以某廢棄磚廠復(fù)墾項(xiàng)目土方測(cè)算為例。采用ContextCapture軟件對(duì)采集的381幅影像進(jìn)行全自動(dòng)化的處理生成3D實(shí)景模型（見圖1），采用Deccartes抽取地膜提取地形關(guān)鍵點(diǎn)，基于ArcGIS柵格數(shù)據(jù)Spatial Analyst模塊空間插值生成測(cè)區(qū)高精度DEM（見圖2），通過3D Analyst模塊填挖方工具即可輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行土方量計(jì)算。

圖1 某廢棄磚廠復(fù)墾項(xiàng)目3D實(shí)景模型圖

圖2 某廢棄磚廠復(fù)墾項(xiàng)目DEM圖

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量成果結(jié)合ArcGIS軟件計(jì)算土方量，其精度可靠，外業(yè)工作量小，內(nèi)業(yè)自動(dòng)化程度高，并能在提供可視化成果基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)量算、查詢等功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

土地整治工作是國(guó)家解決土地資源緊張問題、實(shí)現(xiàn)土地資源合理利用的有效途徑，但是，由于土地整治工作具有明顯的綜合性，且其涉及的地形要素等較多，必須依賴先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)是在土地整治工作中應(yīng)用最為普遍的技術(shù)，航測(cè)所獲得的影像信息等，為土地整治工作提供了重要的參考，保障了土地整治工作的順利開展。