高玉飛

（核工業(yè)華東二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

1 引言

“十二五”期間，我國(guó)以高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)為核心開(kāi)展了土地整治工作。其中，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)具有施工周期短、涉及范圍廣以及任務(wù)復(fù)雜等特點(diǎn)，在以往建設(shè)工作中，通常是以RTK技術(shù)為主進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集工作，但是該技術(shù)耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、效率低、成本高，并不能有效滿(mǎn)足高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的需求。基于此，2017年，江西省德安縣利用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行該縣新增高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的測(cè)繪工作，取得了良好的成效。

2 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的功能和特點(diǎn)

2.1 功能

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，以獲取高分辨率數(shù)字影像為應(yīng)用目標(biāo)，以無(wú)人駕駛飛機(jī)為飛行平臺(tái)，以高分辨率數(shù)碼相機(jī)為傳感器，通過(guò)3S技術(shù)在系統(tǒng)中集成應(yīng)用，最終獲取小面積、真彩色、大比例尺、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的航測(cè)遙感數(shù)據(jù)。

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量主要用于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的快速獲取和處理，為制作正射影像、地面模型或基于影像的區(qū)域測(cè)繪提供最簡(jiǎn)捷、最可靠、最直觀(guān)的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

2.2 特點(diǎn)

作為衛(wèi)星遙感與普通航空攝影不可缺少的補(bǔ)充，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①機(jī)動(dòng)性、靈活性和安全性。無(wú)人機(jī)具有靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，受空中管制和氣候的影響較小，能夠在惡劣環(huán)境下直接獲取影像，即便是設(shè)備出現(xiàn)故障，也不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡，具有較高的安全性。②低空作業(yè)，獲取高分辨率影像。無(wú)人機(jī)可以在云下超低空飛行，彌補(bǔ)了衛(wèi)星光學(xué)遙感和普通航空攝影經(jīng)常受云層遮擋獲取不到影像的缺陷，可獲取比衛(wèi)星遙感和普通航攝更高分辨率的影像。同時(shí)，低空多角度攝影獲取建筑物多面高分辨率紋理影像，彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感和普通航空攝影獲取城市建筑物時(shí)遇到的高層建筑遮擋問(wèn)題。③精度高、測(cè)圖精度可達(dá)1：1000。無(wú)人機(jī)為低空飛行，飛行高度在50～1000m，屬于近景航空攝影測(cè)量，攝影測(cè)量精度達(dá)到了亞米級(jí)，精度范圍通常在0.1～0.5m，符合1：1000的測(cè)圖要求，能夠滿(mǎn)足城市建設(shè)精細(xì)測(cè)繪的需要。④成本相對(duì)較低、操作簡(jiǎn)單。無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)使用成本低，耗費(fèi)低，對(duì)操作員的培養(yǎng)周期相對(duì)較短，系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修簡(jiǎn)便，可以無(wú)需機(jī)場(chǎng)起降。是當(dāng)前唯一將攝影與測(cè)量集為一體的航攝方式，可實(shí)現(xiàn)測(cè)繪單位按需開(kāi)展航攝飛行作業(yè)這一理想生產(chǎn)模式。⑤周期短、效率高。對(duì)于面積較小的大比例尺地形測(cè)量任務(wù)（10～100km2），受天氣和空域管理的限制較多，大飛機(jī)航空攝影測(cè)量成本高；而采用全野外數(shù)據(jù)采集方法成圖，作業(yè)量大，成本也比較高。將無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行工程化、實(shí)用化開(kāi)發(fā)，則可以利用它機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，在陰天、輕霧天也能獲取合格的影像，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高作業(yè)的效率和精度。

3 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 成圖時(shí)間短成本低

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠直接對(duì)測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠?qū)ο嚓P(guān)畫(huà)面進(jìn)行拍攝，一改傳統(tǒng)人工測(cè)繪的復(fù)雜性與煩瑣性，大大降低了農(nóng)田的測(cè)繪成本、提高了現(xiàn)狀圖成圖率，從而為高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃提供了充足時(shí)間，保障施工質(zhì)量。

3.2 信息豐富直觀(guān)性強(qiáng)

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量?jī)x器具有非常高的分辨率，在拍攝高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田工程實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中，能夠呈現(xiàn)出更多的細(xì)節(jié)內(nèi)容，并通過(guò)結(jié)合地形圖開(kāi)展高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田勘察與設(shè)計(jì)工作，能夠極大的提高農(nóng)田工程勘察工作量，降低人力的投入，并且攝影機(jī)儀器通常都能夠?qū)崿F(xiàn)10倍無(wú)損變焦（甚至是更高），通過(guò)圖片放大能夠給相關(guān)工作人員提供更加直觀(guān)、形象的測(cè)繪畫(huà)面，農(nóng)田工程實(shí)際情況一目了然。

3.3 測(cè)量精度高分布均勻

測(cè)繪工作貫穿于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作的始終，測(cè)繪精度對(duì)于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)有著十分重要的影響。通過(guò)采用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)能夠大大提高成圖的精準(zhǔn)度，并保障成圖內(nèi)容的均勻性。

4 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田中的應(yīng)用

4.1 測(cè)區(qū)概況

德安縣地處江西省北部，南潯線(xiàn)中段，東接星子,南鄰永修，西毗武寧，北接瑞昌、九江，地理坐標(biāo)界于東經(jīng)115°23′-115°50′，北緯 29°16′-29°35′之間，東西長(zhǎng) 42.6 公里，南北寬40.8公里，全縣總面積863.0平方公里，占全省總面積的0.56%。航攝區(qū)為德安縣2014年度高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)工作，航攝面積約4.27平方公里，成圖比例尺1：2000，采用高斯-克呂格的3°分帶，中央子午線(xiàn)117度；高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)（擬合）。

4.2 制作調(diào)查底圖

外業(yè)調(diào)繪調(diào)查底圖采用江西省測(cè)繪局提供的分辨率為0.5米、比例尺為1：5000的數(shù)字正射影像（DOM）。在DOM上套合最新確定的行政界線(xiàn)，并將村組名稱(chēng)等套合到DOM上，以村民小組為單位，根據(jù)村民小組面積大小情況，按1：2000比例尺分幅打印出圖，形成外業(yè)調(diào)查工作底圖。

4.3 像片控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)

像片控制點(diǎn)一般指的是航攝前在地面上布設(shè)的標(biāo)志點(diǎn)，或者是道路交叉點(diǎn)等像片上的明顯地物點(diǎn)，然后用等外水準(zhǔn)、測(cè)距導(dǎo)線(xiàn)、測(cè)角交會(huì)以及高程導(dǎo)線(xiàn)等一些常規(guī)測(cè)量手段測(cè)量控制點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程。一般來(lái)說(shuō)，像片控制點(diǎn)布設(shè)直接關(guān)系到航拍分區(qū)、航拍比例尺以及成圖類(lèi)型等工作的開(kāi)展，因此，在進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田航攝測(cè)量時(shí)，需要對(duì)平面控制點(diǎn)與平面控制點(diǎn)相鄰基礎(chǔ)控制點(diǎn)之間的誤差進(jìn)行控制，誤差范圍為之間，同時(shí)，高程誤差應(yīng)小于基本等高距的1/10。

在實(shí)際測(cè)量中，像控點(diǎn)布設(shè)與外業(yè)控制點(diǎn)是同步進(jìn)行的，其中，基礎(chǔ)控制點(diǎn)采用的是D級(jí)控制點(diǎn)，像控點(diǎn)的高程是利用GPS高程擬合法進(jìn)行測(cè)定的。測(cè)量時(shí)，為確保無(wú)人機(jī)航攝影像采集質(zhì)量和GPS數(shù)據(jù)精度，無(wú)人機(jī)飛行時(shí)必須保持姿態(tài)平穩(wěn)，傾斜角≤10°，轉(zhuǎn)彎半徑要大，避免出現(xiàn)GPS信號(hào)失鎖現(xiàn)象。

4.4 空三加密

空三加密工作的涉及范圍非常廣泛，選點(diǎn)要求非常高，主要表現(xiàn)在以下四方面：①主點(diǎn)附近模型連接點(diǎn)要選擇主點(diǎn)1cm范圍內(nèi)的明顯點(diǎn)上，如果1cm范圍內(nèi)沒(méi)有明顯點(diǎn)，則可以在1.5cm范圍內(nèi)選點(diǎn)；②同一張像片上的3個(gè)模型連接點(diǎn)應(yīng)在過(guò)主點(diǎn)且垂直于方位線(xiàn)的直線(xiàn)與旁向重疊的交點(diǎn)1cm范圍內(nèi)選取，并且要盡量保障每6個(gè)模型連接點(diǎn)所形成的圖形為矩形；③有圖邊的模型點(diǎn)需要設(shè)置在測(cè)圖范圍線(xiàn)外；④如果農(nóng)田附近存在山谷、河道等，為了避免相對(duì)定向不定性的問(wèn)題，在進(jìn)行山谷、河道航線(xiàn)選點(diǎn)時(shí)，要保障上、中、下三個(gè)模型點(diǎn)的高差接近。

4.5 外業(yè)調(diào)繪

本次航攝在進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪時(shí)采用的是先內(nèi)后外的方式，首先在調(diào)繪前對(duì)立體測(cè)圖采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查；調(diào)繪時(shí)對(duì)內(nèi)業(yè)判讀和采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地核查，對(duì)錯(cuò)漏進(jìn)行修改和補(bǔ)測(cè)。補(bǔ)測(cè)航攝影像無(wú)法或不能準(zhǔn)確采集的要素，如新增地物、陰影區(qū)地物、隱蔽工程等。

本次作業(yè)調(diào)查中遇到新建房屋占用耕地的情況，已通過(guò)實(shí)測(cè)法法將其從作業(yè)區(qū)域內(nèi)扣除。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)是作為一種高效率、低成本的現(xiàn)代測(cè)繪手段，不僅具有較強(qiáng)的可操作性和可靠性，還能夠?yàn)楦邩?biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供豐富、直觀(guān)的數(shù)據(jù)支持。雖然在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)還存在諸如高風(fēng)險(xiǎn)、傳感器實(shí)際分辨率低以及普及率不高等問(wèn)題，但是，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)必將在高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)中獲得更為廣泛的應(yīng)用。