無人機航測技術在村莊規劃中的應用研究

黃海燕

無人機航測技術在村莊規劃中的應用研究

黃海燕

(福建陸源土地規劃設計有限公司，福建 福州 350000)

隨著鄉村振興戰略的不斷推進，鄉村振興總體規劃已經逐步落實到村莊規劃中。農村測繪基礎資料的收集處理，成為村莊規劃的重點難點。應用無人機航測技術，可以很好地解決村莊規劃中基礎資料不足的問題。充分發揮無人機的高效率、高精度等優勢，利用當代測繪和模型技術，為村莊規劃提供地貌分析和場地標準方面的基礎數據，為村莊總體規劃及應用分析提供技術支撐，為村莊合理布局和農村可持續發展奠定基礎。

無人機；測繪技術；村莊規劃；應用

隨著鄉村振興戰略的不斷推進，鄉村振興總體規劃已經逐步落實到村莊規劃中。科學制定村莊規劃，是實施村莊合理布局的基礎。農村測繪基礎資料的收集處理問題，成為村莊規劃的重點難點。隨著無人機、三維建模等技術的發展和軟硬件的不斷完善升級，無人機航測已經在多個領域得到推廣應用并充分實現了其卓越的功能。通過研究無人機航測技術在村莊規劃中的實際應用，可以為開辟鄉村規劃新道路提供新思路、新手段。

1　無人機航測技術

具備自動導航飛行功能的測繪無人機是一種通過無線通信遙控或自身系統控制進行作業的新型遙感技術監測平臺[1]。能自動導航操作的無人機具有高水平的智能系統，可按預先根據需求制定的航線進行自主作業。

采用無人機航測技術，在快速獲取農村高分辨率影像方面具有以下4個優勢：①與大型航拍飛機相比，無人機體積小、對起降場地要求低，更適合在農村使用；②采用無人機航測技術，可快速獲取小區域、難導航區域的高像素圖像，能有效縮短測繪模型的制作周期；③采用無人機航測技術，可有效降低項目費用、簡化工作程序、提高經濟效益；④采用無人機航測技術，可有效減少工程測量所需人工、提高工作效率。由于采用無人機低空飛行拍攝在獲取農村測繪影像方面具有優勢[2]，因此，應用無人機航測技術勘測繪制農莊規劃大比例尺精密地圖，具有較大的推廣價值。

2　無人機航測相關內容

如今，無人機在許多行業中得到廣泛應用[3]。測繪無人機主要由以下幾個部分組成：四軸飛行器、飛行控制系統、傳感器、通信系統、地面精確測控系統。使用測繪無人機，可以完成低空飛行拍攝，獲得高分辨率圖像。近年來，許多地區已經擁有專業的無人機航拍團隊。這些專業團隊通過無人機實施測繪工程，獲得基礎的地理數據信息資料。通過適時采集、識別和分析這些數據信息，可為制定村莊規劃提供相關的決策依據，還可對村莊規劃的實施過程進行監督、對實施結果進行預測，以確保農村土地資源的科學規劃和合理使用，促進我國新農村建設的順利實施。

3　無人機飛行航拍技術要點

3.1　無人機航拍測量設備

測繪工程中使用的無人機航拍系統軟件為四維系統軟件，數字航空相機的型號規格一般為哈蘇H4D-50，鏡頭焦距可預設為50.7mm。作業前應調整無人機航拍影像素材應用軟件有關工具，保證影像質量，提高影像精度，以便合理識別航拍區域的細微輪廓。

3.2　架空三角剖分要點

在測繪工程的全過程中，利用無人機航拍系統軟件的MATCH-AT控制模塊進行空三加密，準確獲取加密點的圖像點坐標、大地坐標和外向要素等[4]。在測繪中，應保證平面圖誤差、內部高程誤差業務節點和郊區參考點在標準范圍內。測繪精度必須保證符合《低空數字航空攝影測量行業規范》的要求，對于測繪特別困難的地區，視差相對誤差可以放寬0.5倍。精確測量時，應確保節點分布均勻，不同標準定位點均配備節點。確定人力相對性時，應保證每個圖像對節點至少為9個；在自動相對性判斷項中，圖像對節點應至少為30個。

3.3　照片建設調查要點

在測繪工程中，照片基準點按照區域網布置，水平基準點按照區域網附近設置點的六點法布置[5]。高程基準點的布局占4條基準線。在區域網絡中設置一個基準點，通道總數應小于6，每個通道的行數應小于30。實施照片基準點的精確測量時，采用RTK測量方法并將每個照片基準點精確測量兩次，以確保精確測量結果的準確性。另外，根據測繪工程地域分散、精確測量難度大的特點，采用點樣靜態數據GPS進行精確測量，保證了精確測量時間，測量持續8小時以上，即可獲得D級GPS三維坐標。

3.4　三維實體模型構建

使用無人機航拍系統軟件將航三角測量的結果導入相應的軟件中，建立三維立體模型。在實體模型構建的整個過程中，由于實體模型的精度在正常情況下是無法調整的，所以單個實體模型的精度應符合《地形圖航空攝影測量內部業務規范》的精度要求。

4　無人機航測技術在村莊規劃中的應用

4.1　基礎地貌分析

基礎地貌分析主要以地質環境調查結果為基礎，通過對地形地貌的觀察，分析村莊的地理優勢、地形地貌、地質環境等特征，根據地形特點進行平整場地基礎設施建設和合理房屋布局。以某縣GH村為例，其村莊規劃區的遙感影像有平面主視圖和三維主視圖兩種遙感影像，圖像屏幕分辨率低，不利于進行觀察。在平面圖的主視圖中，僅粗略地標識了河流部分；在三維主視圖中，公路邊坡部分與河流部分的關系只能粗略識別。由于在這種情況下不可能進行場地標準分析和場地布局，因此必須依靠無人機航測技術對GH村的基本地貌進行分析。案例中使用的航測無人機為大疆精靈的消費級無人機，利用傾斜攝影技術采集測繪圖像共計216幅，利用軟件的云數據成像原理，對實景攝影圖像進行三維建模工作，輸出無人機航測結果。

4.2　場地標準分析

GH村村莊規劃區基本地質結構模型建立后，即可進行場地類別的劃分。無人機航測影像三維像素模型是純粹根據投影點坐標創建的實體模型，不受地面物體影像的影響。它可以根據實體模型的找平水平區，分為找平場地的水平區域和用類別線劃分的區域。根據選址的平整度，確定GH村村莊規劃區的總體規劃類別。實物線圖積累后的三維模型的主要視圖，可以根據場地的具體情況包含在總體規劃圖中。明確場地平整范圍后，一方面，要考慮河流的位置，規劃好泄洪區，避免影響洪水排放；另一方面要考慮路面的位置，盡量不傷害現有路面，靈活使用現有路面。在分析場地標準的基礎上，劃分出總體規劃區域類別。

4.3　總體規劃及應用分析

申請總體規劃時，主要分析的是總體規劃范圍。如果已經達到基本建設規定，就要結合場地條件、村基礎設施建設和工程建設的具體發展要求，合理地對各個點進行布局。以某縣GH村為例，在總體規劃中應用無人機航測技術的主要內容有：完成規劃區測繪資料的數據輸出，選擇輸出類別后，根據評價高程差輸出相對坐標等高線圖，并在地圖上根據評價條件對河流、道路等部分進行標注；根據無人機航測結果合理規劃道路建設，可將該村的重點道路設置在規劃區南部的古小洋樓住宅區，以減輕交通壓力；根據無人機航測結果合理規劃商業區，可在該村平層住宅和小洋房之間緊鄰公路的位置設置商業服務場所，以滿足居民的購物需求；公共綠地是村內居民的主要健身運動場所，應根據無人機航測結果科學規劃公共綠地，可將該村的公共綠地設置在規劃區的東側；根據無人機航測結果科學規劃村里農戶的生產經營用地，可將該村北部和東部的大片空地作為農機農業用地，；根據無人機航測結果科學規劃建筑密度，科將該村各區建筑密度按南高北低合理布置，并使村內交通與原地形協調。

5　結語

在村莊規劃中應用無人機航測技術，對農村測繪基礎資料進行采集處理，能充分發揮無人機受地質結構及地理地貌限制少以及高效率、高精度等優勢，有效解決了村莊測繪遙感影像資料不全、精度不高的問題。通過融入多種技術手段，在村莊規劃中應用無人機航測技術高效采集測繪影像，為3D模型的輸出提供高質量的信息素材。經無人機航測輸出的實體模型包含了相對坐標的等高線數據信息，可為村莊總體規劃、合理布局提供基礎數據信息，有利于村莊規劃的優化和量化分析，有利于根據新農村建設需要更好地升級、完善村莊規劃，助力鄉村振興戰略的有效實施，為推進農村經濟和社會的多元化、現代化、可持續發展作出貢獻。

[1] 肖華,陳玲.無人機低空攝影測量技術在鄉村規劃中的應用[J].華北自然資源,2019(6):84-85.

[2] 劉正威,王騰飛,靳煥,等.基于無人機傾斜攝影的山地景觀規劃:以新密市香山村為例[J].林業調查規劃,2020,45 (2):1-8.

[3] 黃亞安.無人機航測技術在村莊規劃中的應用[J].江西測繪,2020(3):36-39.

[4] 李政,李何超,郭峰,等.基于無人機影像的空心村整治三維規劃輔助設計系統研究[J].測繪與空間地理信息, 2018,41(3):3-6.

[5] 宋方旭,栗衍香,史慧敏,等.基于固定翼無人機的黃河三角洲民居建模研究[J].山西農經,2019(17):135-136.

Research on the application of UAV aerial survey technology in village planning

HUANG Haiyan

(Fujian Luyuan Land Planning and Design Co., Ltd., Fuzhou, Fujian 350000, China)

With the continuous promotion of the rural revitalization strategy, the overall rural revitalization plan have been gradually implemented in the village planning. The collection and processing of basic data of rural surveying and mapping has become the key and difficult point of village planning. The application of UAV aerial survey technology can well solve the problem of insufficient basic data in village planning. With the advantages of UAV in high efficiency and high precision, and by using contemporary mapping and modeling technology, it provided basic data of geomorphic analysis and site standards for village planning, as well as technical support for overall village planning and application analysis, which lay a foundation for reasonable village layout and sustainable rural development.

UAV; surveying and mapping technology; village planning; application

TV221

A

2096–8736(2021)03–0046–03

黃海燕(1985—)，女，福建南靖人，大學本科，工程師，主要研究方向為土地規劃及土地利用。

責任編輯：張亦弛

英文編輯：吳志立