測繪新技術在鄉村振興中的應用研究

2023-01-19 01:40:53賈玄娜

甘肅科技 2022年7期

賈玄娜

（三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅天水 741000）

黨的十九大報告提出實施鄉村振興戰略，要實現鄉村振興，就要始終堅持黨管農村工作，堅持農業農村優先發展，堅持農民主體地位，堅持鄉村全面振興，堅持城鄉融合發展，堅持人與自然和諧共生，堅持因地制宜、循序漸進。力爭在2050年，實現鄉村全面振興，達到農業強、農村美、農民富。在提出鄉村振興戰略后，針對農村現狀，很多學者提出了實現鄉村振興的方案。何繼紅等[1]在分析了廣東省樂昌市的旅游資源后，提出了通過生態旅游模式實現當地經濟脫貧；鄭春泥等[2]提出通過機制創新、產業創新、科技創新以及培養優質人才等路徑實現鄉村振興；步宇飛等[3]通過提出改善農村環境，從而推動鄉村振興；趙瑋等[4]對農業技術、產品配置、產業鏈布局和品牌建設等，提出了相應的建議，以期為鄉村振興提供參考；劉知草[5]提出通過專業的技術人員深入農村，推廣農業技術，提高農作物的產量和品質，從而提升農村經濟水平，縮短城鄉經濟差距。本研究結合鄉村實際及近年來測繪技術的變革，介紹了無人機技術、無人機攝影測量技術、激光雷達（LIDAR）技術和遙感技術的相關知識，并對相關技術在鄉村振興中的應用進行了介紹，以期為鄉村振興帶來一定的參考。

1 測繪新技術介紹

1.1 無人機技術

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，英文縮寫UAV，是通過無線電遠程遙控設備和自帶的程序控制裝置操縱的無人飛行器。較載人飛機而言，無人機具有低空飛行、造價低、體積小、使用方便、攜帶方便、操作靈活、對起飛降落場地要求低等特點，在當今社會生產中，發揮著越來越重要的作用[6]。比如無人機喊話、無人機電力線巡查、無人機拋投傳單等。

1.2 無人機攝影測量技術

無人機攝影測量技術是指在無人機上，搭載非量測數碼相機，采集具有一定重疊度的影像，利用共線方程，結合定位定姿系統（POS數據），獲取影像上任何一點三維坐標的技術。由于POS精度不能滿足當前需求，需采集少量控制點，對POS坐標系下的空三加密成果進行平差調整，得到可以滿足項目需求的加密點成果，目前主流的測量技術包括垂直攝影和傾斜攝影。垂直攝影通常搭載一臺數碼相機，其攝影角度垂直于地面，從空中往下進行拍攝。傾斜攝影除了搭載垂直相機外，還搭載多臺傾斜相機，常見的傾斜相機與垂直相機夾角為45°，這樣獲取的影像信息更加豐富，盲區更少，可以更好地為后續各種需求進行服務，提升數據成果的使用率和使用范圍。無人機攝影測量獲取的原始數據是影像，影像上可以準確反映當時現場的狀況，通過對影像進行分析，可以獲取更多的有用信息，這也就是為何采用攝影測量的方式進行作業的原因。

1.3 激光雷達（LIDAR）技術

LIDAR是集激光、全球定位系統（GPS）和慣性導航系統（INS）三種技術于一體的系統，用于測繪的是一種主動式激光雷達。通過發射密集的激光束，碰到目標后反射回來，被接收系統收集，通過發射與反射回來的時間差，結合光速，計算得到目標點與發射點間的距離，結合發射時的姿態和位置，計算得到目標點的三維坐標。LIDAR可以發射不同波段的雷達，部分波段具有穿透植被的能力，可以穿透植被，直接獲取地表坐標，用來獲得高精度的立體像對衛星數據（DEM數據）。

1.4 遙感技術

遙感是指非接觸、遠距離探測目標地物的技術，其系統組成主要包括信息源、信息獲取、信息處理、信息應用四部分。隨著科學技術的發展，我國發射的遙感衛星數量和種類日漸繁多。根據應用領域可分為大氣遙感、環境遙感、資源遙感、地質遙感、海洋遙感、農業遙感、林業遙感等；按照工作方式可分為主動式遙感和被動式遙感；按照記錄方式可分為成像遙感和非成像遙感等。

1.5 高光譜遙感技術

高光譜遙感是指具有高光譜分辨率的遙感科學和技術，借助成像光譜儀，能在紫外、可見光、近紅外和中紅外區域，獲取許多非常窄且光譜連續的圖像數據，為每個像元提供數十至數百個窄波段（通常波段寬度＜10 nm）光譜信息，能產生一條完整而連續的光譜曲線。高光譜遙感技術應用非常廣，比如常見的水質監測、大氣監測、生態環境監測等，都與高光譜技術密不可分[7]。

2 測繪新技術在鄉村振興中的應用

2.1 無人機在農作物中的應用

2.1.1 在農作物精準施肥方面的應用

傳統的農作物施肥，是通過人工方式對莊稼噴灑農藥，該方法效率低、農藥噴灑不均勻，無法對果樹頂部進行施肥。隨著無人機續航和載荷能力的提升，采用無人機噴灑農藥成為目前的主流方式。無人機具有低空飛行、靈活方便、定點盤旋等特點，這為農作物精準施肥提供了保障。通過從空中對農作物進行施肥，不但提升了施肥效率、降低了人員勞動強度，而且可以均勻施肥。

2.1.2 在非法作物巡查中的應用

我國對毒品市場一直進行嚴厲打擊，取得了良好的成果，但是，在利益驅使下，還是有一部分人鋌而走險，繼續從事毒品種植和買賣。農村的一些地方居住人口稀疏，荒廢的院落較多，具有很好的隱蔽性，這為種植罌粟提供了便利，也為打擊罌粟種植帶來了一定的難度。無人機可以搭載高清攝像儀，通過圖傳技術，將無人機畫面回傳到地面站上，打擊毒品的人員可以通過回傳的視頻，發現罌粟的種植，不但提升了工作人員發現罌粟的準確率，而且提升了效率，為打擊罌粟種植提供了保障。

2.1.3 在監測森林火災中的應用

近年來，氣候變化異常，全國多地溫度持續上升，這為森林火災埋下了隱患。如四川涼山的火災，遇難19人，大面積森林被燒毀，周邊環境受到嚴重污染。如果事先對火源點進行監測，就有可能避免該悲劇的發生。無人機上搭載熱紅外傳感器，可以對森林中的溫度進行監測，從而探測出可能發生火災的火源點，提高森林防火人員的巡查效率。

采用SP免疫組化法檢測VEGF的表達。試劑均購自北京中杉金橋生物科技有限公司，其中包括免疫組化試劑盒、鼠抗人VEGF單克隆抗體(即用型)、DBA顯色試劑盒。

2.2 無人機攝影測量技術在農村土地中的應用

2.2.1 在土地確權中的應用

傳統的土地確權，是利用GPS-RTK（實時動態）等設備，采集地塊邊界的坐標值，通過內業將地塊邊界連起來，形成閉合的矢量面，該方法作業效率低、精度差、工期長，對全國土地確權來說，實施起來不現實。針對這一問題，采用無人機垂直攝影技術，獲取地面高分辨率影像，通過空中三角測量解算，得到影像上每一點的坐標值，利用少量控制點進行平差調整，得到精度較高的空三加密成果，繼而得到高精度的數字正射影像。以正射影像作為底圖，在影像上對地塊進行矢量化，不但提高了作業效率，而且提高了地塊矢量畫的精度，縮短了工期，為全國的土地確權按時完成提供了保障。

2.2.2 在土地整治中的應用

隨著城鎮化腳步的加快，耕地荒廢面積逐年增加，水土流失日趨嚴重，對土地進行整治，提升土地的等級至關重要。利用無人機獲取整治區域高分辨率的影像數據，通過內業數據處理，得到高精度的數字線劃圖成果，利用該成果，對整治區域的土地進行合理規劃，利用高精度等高線，合理估算土方量，為土地整治提供第一手資料，為決策者提供可靠數據。

2.2.3 在房地一體確權登記中的應用

房地一體確權登記是保障農民住宅合法權益的一項重要任務，通過確權登記，頒發給農民不動產證，使農民住宅更有保障。傳統的房地一體確權是利用全站儀、GPS-RTK等設備，對房角點、院落角點進行采集，利用皮尺量測房屋邊長，該方法作業效率低、需要大量的人力財力，不便于大規模展開作業。傾斜攝影測量是近年來發展起來的一項新的測量技術，通過搭載多個高分辨率攝像機，對地面地物進行多角度拍攝，得到死角較少、地物信息豐富完整的影像。利用建模軟件，對多視角影像進行空中三角測量解算，得到高精度的實景三維模型。利用專業的裸眼采集軟件如EPS（實時數據采集系統），在模型上對房屋進行矢量化采集，得到高精度的地籍圖。在發證時，將模型從不同視角打印到不動產證書上，使房屋結構、屬性更直觀，有助于不動產的管理。

2.3 LIDAR技術在地質災害監測中的應用

近年來，農村環境綠化有了明顯的改善，裸露的地表已經被植被完全覆蓋。雖然綠化得到了改善，但是伴隨而來的就是降雨明顯增多，地質災害頻發。傳統監測地質災害的方法是對兩期影像上某一固定點進行分析，得到該點水平位移、垂直位移的變化量，從而模擬地質災害滑坡情況，但是，由于植被茂盛，該方法已經不能滿足當前對滑坡災害的監測。LIDAR是一種主動雷達，不同波段對植被的穿透力不一樣，可借助其穿透植被，直接獲取地面高程這一特點對滑坡裂縫進行監測。通過對兩期LIDAR數據對比分析，可以得到裂縫的增長速度，某一點的水平位移、垂直位移，從而對滑坡進行精準監測和模擬預測，減少因滑坡而帶來的人身傷亡和財產損失。

2.4 遙感技術在農作物、環境方面的應用

2.4.1 在農作物方面的應用

農作物是農民收入的主要來源之一，農作物的產量直接影響著農民生活水平。不同農作物在高光譜遙感圖像上，對應的波譜特性是有差異的，因此，可利用高光譜遙感來對農作物進行分類和精準識別，也可以對某一區域植被進行分類。高光譜遙感除了可以對農作物進行分類外，還可以對農作物的長勢進行監測，也可以對莊稼產量進行評估。

2.4.2 在農村環境方面的應用

要實現鄉村振興，良好的環境是非常重要的，近些年來，農村隨意燃燒秸稈、燃燒垃圾現象較多，這對環境帶來了嚴重影響。環境遙感是專門用來檢測地球表層環境中顆粒的組成比例以及變化的技術，通過對環境中的顆粒組成進行分析，可以及早發現污染源，通過對污染的擴散進行監測和預判，為環境治理提供可靠的數據。

2.5 高光譜技術在農業方面的應用

作物病蟲害監測是農業監測方面的重中之重，農業與鄉村的健康快速發展密不可分，因此，提升農作物監測的準確率，對農業的增產非常有必要。由于不同的病蟲害，在高光譜波段響應特征是不同的，因此，可借助不同的響應特征，結合已有的數據庫和歷史經驗，對作物的病蟲害做出準確監測，并根據病蟲害程度合理進行施藥。如此，不但可以有效治理病蟲害，而且不浪費藥物，也不會對農作物帶來負面影響。除了病蟲害監測外，在整個農業生長過程中，還要對農作物的長勢進行準確監測，根據長勢情況合理進行灌溉和施肥。土壤中各種微量元素是有限的，因此，要盡可能讓微量元素供農作物生長，對農作物中生長的雜草要進行抑制。通過分析不同植被對除草劑的抵抗力，可以針對不同莊稼和不同雜草，選擇合理的除草劑，這樣不但可以有效除掉雜草，而且對莊稼危害也可以降到最低，有效提升耕地的生產能力，提高畝產量，提高農民的生活水平，為鄉村振興發揮一定的作用。