低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在土地整治項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用

丁 鵬

（廣東省有色地質(zhì)測(cè)繪院，廣東 廣州 510062）

實(shí)施土地整改項(xiàng)目，可以快速實(shí)現(xiàn)國(guó)家的鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，這不僅有利于新農(nóng)村建設(shè)，還能確保土地合理分配，更有效地解決三農(nóng)問(wèn)題，為我國(guó)城鄉(xiāng)平衡發(fā)展做出很大貢獻(xiàn)。土地整改設(shè)計(jì)是指在當(dāng)?shù)刈匀粭l件、經(jīng)濟(jì)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，以提高土地的合理利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)。在土地整改項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，一般技術(shù)性要求會(huì)比較高，需要考慮的問(wèn)題也比較多，尤其是在比較落后的地區(qū)實(shí)施土地整改項(xiàng)目，由于項(xiàng)目實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)涉及范圍廣、占地面積大，從地形觀察到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等方面都面臨著技術(shù)落后及設(shè)備短缺的問(wèn)題。為有效解決設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)情況不符的問(wèn)題，工作人員一般會(huì)采取低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)勘察地形。通過(guò)運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)能夠有效解決前期現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)人員勘測(cè)不仔細(xì)、測(cè)量精確程度不夠等問(wèn)題。此外，勘測(cè)作為整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的前提，為了將勘測(cè)階段人為因素導(dǎo)致的失誤降到最低，確保整個(gè)項(xiàng)目的順利開(kāi)展，采取低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行地形勘察，以此提升土地整治工作的效率，這對(duì)于提高土地整治成果的有效性具有十分重要的意義。

1 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

首先要低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)從其組成和結(jié)構(gòu)入手，了解什么是低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)、什么項(xiàng)目適合用此技術(shù)。為此，下文從低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)進(jìn)行介紹，具體如下。

1.1 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的組成

低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)主要是以無(wú)人機(jī)作為飛行工具，讓其在飛行時(shí)搭載高清晰度的相機(jī)，工作人員在地面通過(guò)設(shè)置控制系統(tǒng)來(lái)指揮無(wú)人機(jī)的飛行軌跡，借助無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)對(duì)地面情況進(jìn)行監(jiān)控，以及控制無(wú)人機(jī)進(jìn)行高分辨率的遙感影像操作，借此操作快速獲取所需的地理信息數(shù)據(jù)。一般而言，整個(gè)無(wú)人機(jī)航拍系統(tǒng)大致上分為四個(gè)部分：飛行控制系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、航拍系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理軟件（見(jiàn)圖1所示）。其中飛行控制系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)航空攝影系統(tǒng)的核心，它可以通過(guò)定位GPS得出無(wú)人機(jī)所在的位置、高度等信息，通過(guò)地面控制來(lái)確定無(wú)人機(jī)飛行軌跡；地面站控制系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)飛行之前確定飛行軌跡和航線，并在無(wú)人機(jī)飛行時(shí)將其飛行經(jīng)過(guò)的區(qū)域、飛行的狀態(tài)以及飛行涉及的參數(shù)等信息顯示出來(lái)。同時(shí)，地面控制還可以改變飛行航線來(lái)控制飛行狀態(tài)。航拍系統(tǒng)是以無(wú)人機(jī)上的相機(jī)為工具，在地面控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同程度與不同要求的航拍；數(shù)據(jù)處理軟件的原理是利用航拍照片以及pos位置信息進(jìn)行影像預(yù)處理、區(qū)域聯(lián)合平差、多視影像匹配等步驟，建立高質(zhì)量、高精度的三維GIS模型。

圖1 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)圖

1.2 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)特點(diǎn)

低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)主要包括高空攝影、遙控、遙感及航空攝影測(cè)量等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)手段。該系統(tǒng)當(dāng)前已在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用，比如：國(guó)土規(guī)劃、交通等方面。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)因其體積小、輕便、便于移動(dòng)，成本低，功能多等特點(diǎn)受到了青睞，加上該系統(tǒng)成本較低，在使用時(shí)其所需的場(chǎng)地面積較小，使用條件容易滿足，便于實(shí)現(xiàn)，這也給無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用提供了便利條件。在土地整治項(xiàng)目中，由于地形的范圍比較廣，無(wú)人機(jī)航空系統(tǒng)在使用時(shí)所遇到的地形是變化莫測(cè)的，在此狀況下采用人為勘測(cè)技術(shù)會(huì)造成人員安全事故隱患。為了更好地解決這一難題，在項(xiàng)目勘測(cè)階段需要不斷增加無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的需求量。

此外，無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)相比于人工勘測(cè)技術(shù)而言，所需成本較低，具有很大的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。加上無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的功能性非常強(qiáng)大，它不僅可以拍攝地形地貌形成電子地圖，還可以對(duì)當(dāng)?shù)貧庀筮M(jìn)行觀察和研究。這樣多功能的勘測(cè)工具是土地規(guī)劃設(shè)計(jì)階段最好的助手[1]。

2 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用

2.1 土地整治項(xiàng)目低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)要求

低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在土地整改規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的技術(shù)要求主要包括以下幾個(gè)方面，分別為：坐標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)建，設(shè)計(jì)圖像分辨率與成圖比例尺，得到電子成果，應(yīng)用這三個(gè)方面能夠合理科學(xué)地設(shè)計(jì)出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施設(shè)計(jì)圖，這無(wú)形中推進(jìn)了土地整改項(xiàng)目的順利開(kāi)展。

2.2 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量作業(yè)流程

低空無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)測(cè)量工作流程分為：前期準(zhǔn)備階段、勘測(cè)階段、主要拍攝階段、后期處理階段。在前期準(zhǔn)備階段要收集好該項(xiàng)目的各種考察資料，確保各種儀器設(shè)備的正常運(yùn)行，為開(kāi)始考察工作進(jìn)行前期準(zhǔn)備。在勘測(cè)階段，要先進(jìn)行相關(guān)資料查詢當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛泊蟾乓?guī)劃好勘測(cè)路線以及工作規(guī)劃，做好場(chǎng)地的選擇工作，避免在現(xiàn)場(chǎng)遇到比較高的建筑物，高壓線等妨礙物體。在主要拍攝階段通過(guò)無(wú)人機(jī)飛行與相機(jī)拍攝相配合，對(duì)當(dāng)?shù)貙?shí)施航空攝影測(cè)量，通過(guò)地面控制拍攝出合理、有效的圖片，以供后期的計(jì)算與設(shè)計(jì)工作。在后期處理階段通過(guò)相關(guān)軟件對(duì)所拍攝的影像進(jìn)行計(jì)算處理，找到可以使用的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行后期處理工作。要按照科學(xué)的拍攝技術(shù)手段才能得到有效的測(cè)量數(shù)據(jù)，目前采用的數(shù)字航空攝影尤其專門確定比例尺的公式：1/m=像素尺寸/地面分辨率。具體參考數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 航空測(cè)量圖比例尺寸及地面分辨率

2.3 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)可以在土地整改項(xiàng)目中大幅度提高測(cè)量效率和測(cè)量質(zhì)量，有助于土地整改項(xiàng)目的實(shí)施，通過(guò)合理科學(xué)的技術(shù)來(lái)進(jìn)行地形勘測(cè)，在設(shè)計(jì)階段，大幅度減少人為造成的誤差，有助于設(shè)計(jì)圖紙的實(shí)施性與可靠性。當(dāng)然，設(shè)計(jì)階段還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件以及居民需求等方面進(jìn)行合理綜合考察，進(jìn)行滿足自然條件與當(dāng)?shù)鼐用裥枨蟮耐恋卣墓ぷ鳌２捎玫涂諢o(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)可以有效地降低測(cè)量階段造成的人為誤差和人員傷亡事故，提升土地整治規(guī)劃過(guò)程的安全性。該技術(shù)可以在測(cè)量時(shí)就得到直觀的圖案，給設(shè)計(jì)人員提供了很大便利。與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，該技術(shù)還可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成高質(zhì)量的工作，極大地提高了工作效率[2]。

3 低空無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

3.1 高效性

一般來(lái)說(shuō)，在環(huán)境偏僻的山區(qū)進(jìn)行勘測(cè)，低空無(wú)人機(jī)需要花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，而且安全性不具保障，給現(xiàn)場(chǎng)工作帶來(lái)了很大的難題。如果使用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，就可以大量減少工作時(shí)間，提高工作效率，并且還可以減少人員傷亡等事故。采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，在處理地形時(shí)僅僅需要幾個(gè)小時(shí)，并且不需要多余的設(shè)備，在工作實(shí)施時(shí)不會(huì)增加交通負(fù)擔(dān)，低空無(wú)人機(jī)體積小，重量輕，在移動(dòng)時(shí)很方便，從實(shí)施出發(fā)到工作過(guò)程結(jié)束，都有效提高了工作速度。該技術(shù)不受任何地形影響，所以無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)已經(jīng)大幅度使用到土地整改項(xiàng)目中。

3.2 直觀性

以往的人工勘測(cè)技術(shù)形成的只是一些零碎的數(shù)據(jù)，不具有任何直觀性，要想看到具體的勘測(cè)結(jié)果，還要進(jìn)行后期人為加工。如果采用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，就可以在測(cè)量的同時(shí)得到相應(yīng)的正射影像圖，這個(gè)圖案具有直觀的分辨率，在該圖像上可以得到相應(yīng)的地形數(shù)據(jù)，以供設(shè)計(jì)者們分析、計(jì)算直觀的圖像有利于幫助工作人員查看當(dāng)?shù)氐匦危⑶以谙蚓用襁M(jìn)行前期圖紙普及時(shí)，通過(guò)直觀的設(shè)計(jì)圖紙使普通居民也可以掌握到該區(qū)域土地整改項(xiàng)目實(shí)施的必要性，提升居民對(duì)土地整改項(xiàng)目的支持程度，有助于設(shè)計(jì)工作者設(shè)計(jì)出民眾滿意的土地整改方案。

3.3 全面性

傳統(tǒng)的土地整改項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)在地形勘測(cè)階段，采用的是原始數(shù)據(jù)圖，主要是人為在野外進(jìn)行測(cè)量，勘測(cè)到的數(shù)據(jù)存在人為誤差，可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)施。并且，野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)由于受到攝像范圍大，地形復(fù)雜等自然因素的影響，這樣將會(huì)影響整個(gè)工程的實(shí)施，如果采用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)，就可以避免這些誤差，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛沧龀龊侠碚_的規(guī)劃，設(shè)計(jì)出可供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的項(xiàng)目圖紙，該技術(shù)不僅僅是從某個(gè)單一的方面來(lái)勘測(cè)，它是通過(guò)全面的分析，不僅涉及地形地貌，還會(huì)夾雜著當(dāng)?shù)鼐用竦木幼…h(huán)境與分布狀態(tài)，這些全方面的考慮分析，很大程度上提高了居民滿意程度。因此，該技術(shù)具有很強(qiáng)的全面實(shí)施性[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

土地整改項(xiàng)目是一個(gè)涉及很多工作階段的系統(tǒng)性復(fù)雜工程，其中規(guī)劃設(shè)計(jì)階段是這個(gè)項(xiàng)目工程的重要一步。規(guī)劃設(shè)計(jì)前期的勘測(cè)階段是整個(gè)設(shè)計(jì)階段的重要前提，只有在勘測(cè)階段得到的數(shù)據(jù)具有可實(shí)施性，才能保證后續(xù)實(shí)施階段計(jì)算的準(zhǔn)確性及必要性。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)具有直觀性，高效性，可行性等優(yōu)點(diǎn)，使土地整改項(xiàng)目設(shè)計(jì)更加合理可靠。但無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)也會(huì)受到天氣、高建筑物等原因造成對(duì)地形識(shí)別錯(cuò)誤的情況，為了解決這一難題，工作人員在進(jìn)行勘察時(shí)，可盡量采取比較空曠、天氣好的時(shí)間來(lái)進(jìn)行勘測(cè)，以期更好地提升無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)的應(yīng)用性能。