无人机航摄技术在土地整治项目中的应用

陈勇明

摘要：土地整治是指对低效利用的耕地、不合理利用、未利用以及生产建设活动和自然灾害损毁的土地进行整治，以提高土地利用效率的活动。而在土地整治项目活动中，自项目的立项、可行性研究、工程测量、规划设计、项目经费预算、项目施工、进度监控以及竣工验收等均可使用无人机航摄的高分辨率的正射影像图。该图具有现实性强、精度高等优势，是近年来新兴且不失机动性、灵活性，并可以较大幅度缩短工期又节约成本的一项新技术。本文浅析无人机航摄技术在土地整治项目中的应用。

关键词：无人机航摄技术；正射影像图；土地整治；应用

引言

随着计算机技术、数字通讯技术、自动控制技术、数码相机技术、3S技术的发展，无人机航摄技术也得到了迅速发展，是航测遥感领域的有效补充。无人机航摄技术的成熟与民用领域需求的不断扩大，使得该技术已渗入到民用领域的各个行业，无人机航摄系统可应用于国家基础地图测绘、数字城市建设、通信站点建设、土地整治项目管理、国土资源调查、城市规划、突发事件实时监测、灾害预测与评估、城市交通、森林管理等领域，对国民经济的发展具有显著的应用价值。

1无人机航摄技术主要做法

1.1外业航摄

首先，将土地整治项目区范围线的矩形四角坐标；其次，进行野外踏勘，选定无人机起降场地和起降方式，了解是否有变压器、高压线等影响无人机起降和飞行的客观因素存在；然后，在航线设计时，根据当时风向和地势走向因地制宜，确定飞行轨迹和飞行高度；最后，将设计好的航线计划导入控制器进行现场试飞，为了保证数据质量确保试飞过程符合设计航线是方可进行无人机航空摄影获取数码相片。

1.2像控点测量

以全野外布点的方式，采用网络连续运行卫星定位系统测量方法进行外业像控点测量，像控点相对于邻近平面控制点的平面位置中误差不超过地物平面位置中误差的1/5，高程相对于邻近高程控制点的高程中误差不超过基本等高距的1/10（1：5001：10001：2015地形图航空摄影测量外业规范GB-T7931-201第14页）。

1.3内业数据处理和DOM、DEM制作

根据外业测得像控点依次进行数据预处理影像纠偏消除影像的变形粗差、空三加密、自动匹配提取DSM（数字表面模型），采用内业处理软件对航摄像片进行影像重采样，纠正影像因地面起伏、飞机倾斜等因素引起的失真，从而得到单张像片的正射影像。经过滤波和人工编辑处理之后生产DEM（数字高程模型），然后对影像进行镶嵌匀色处理，拼接成一幅完整的正射影像图。最后，按50cm×50cm输出1∶1000比例尺的分幅，成果为非压缩、真彩色TIFF格式存储的影像数据（*.tif），地面分辨率为0.1m，与相邻影像接边误差不大于2个像元。

2正射影像图在土地整治活动中的作用

2.1扎实开展实地踏勘

在土地整治项目在实地踏勘收集乡镇、村委、和群众意见时具有形象、直观、真实的特点从而使得非专业人员也能一目了然，便于各抒己见地发表对本次土地整治项目区的建意，集中商议项目实施计划。为了方便判读和距离估算等工作，实地调查的DOM底图比例尺以大于1∶2000为宜，测量和设计人员应在外业修补测前磋商好重点测量对象、辅助测量对象。并明确测绘要求和测绘标准。

2.2严格执行技术规范扎实开展测量和规划设计

首先将数字正射影像图进行内业矢量化DLG（数字线划图），以数字正射影像图为主要数据源，采集地物信息。然后根据设计规划和现场踏勘资料，针对土地平整区域进行地形图修补测，对于需要修建改建的沟渠和道路进行工程测量，对于如鱼塘、河流、拦水坝、灌溉沟渠和排水沟等要进行重点测量。为后续设计、施工等工作盈余更充裕的时间，对于不涉及整理区域可以不进行外业测量。规划设计工作要严格按照有关技术规范依据，进行工程布局，当初步设计方案形成后，将设计规划图采用不同的颜色套入到正射影像图中，再次到项目区征求业主、乡镇、村委和群众的意见，并让各方参与代表在公示结果栏签章，据此编制的规划设计成果进行评审验收。

3无人机航摄测量技术在工程的应用

3.1严格按照作业流程开展工作

对无人机飞行航线进行设计的时候，需要与以下指标相互结合：与社区范围和平均基准面的高程进行结合，贯彻落实航线设计工作，确保能够在相同拍摄区域，并且高差不应超过设计航高1/6，测区航向重叠不允许低于65%。在此基础上，应保证旋偏角不超过15°，像片倾角不超过5°。针对像控点的测量，应借助影像拼接软件，对正射影像图进行生成，并将其当做工作的底图。随后，将GPS-PTK技术引入其中，根据比例尺为1∶1000的地形图成图要求，将像控点作为具体对象选刺并测量。

在空三加密的过程中，应充分利用DPGird纠正像片畸变与内定向，通过自动转点或者是人工方式，对点转刺等相关流程进行适当地调整，以保证各项精准度指标可以与设计规范要求相适应，随后生成空三加密成果。数字化成图主要将空三加密成果作为重要基础，恢复并且建立立体模型，充分利用VirtuoZoNT，与成图要求相互结合，统筹分析土地整治测量技术的具体要求，将地形与地物作为重点对象，采取立体化的采集模式，在CAD软件的作用下合理地编辑图形。在打印地形图以后，需要深入到现场展开实地调查与核实，通过内业与外业的有效结合，对地图进行调绘并纠正，形成标准的地形图。

3.2土地整治活动各阶段的具体应用

3.2.1外业航摄

首先，将土地整治项目区范围线的矩形四角坐标；其次，进行进行野外踏勘，选定无人机起降场地和起降方式，了解是否有变压器、高压线等影响无人机起降和飞行的客观因素存在；然后，在航线设计时，根据当时风向和地势走向因地制宜，确定飞行轨迹和飞行高度；最后，将设计好的航线计划导入控制器进行现场试飞，为了保证数据质量确保试飞过程符合设计航线是方可进行无人机航空摄影获取数码相片。

3.2.2航空测量

在无人机中搭载高清摄像机，对飞行控制系统与地面控制系统予以综合利用，能够保证摄像头的灵活转动与拍摄，提高拍摄数据图片成像的清晰度，保证地形层次分面更加清楚且色彩层级清晰。与此同时，色差和实际的地形颜色差距也能够随之缩小，具有理想的饱和度，通过照片形式反映所观测区域的具体影像，为土地整治项目的研究工作人员提供必要的参考。

3.2.3数据的收集与处理

当无人机完成图像拍摄任务后，就需要针对获取图像展开收集与处理分析，以保证图像与土地整治项目识别需求相适应。对数据信息进行处理的过程中，要借助PhotoScan等相关图像处理加工软件，实现搜集航空摄影图像的加工与拼接，并且在各像控点获取坐标与图像片段，结合地理地形完成拼接。对于等高线标准来讲，则需要根据1∶2000比例实现图像向土地利用现状图与项目区地图的转化，为相关工作人员提供评估以及使用的依据。

3.2.4内业数据处理和DOM、DEM制作

根据外业测得像控点依次进行数据预处理影像纠偏消除影像的变形粗差、空三加密、自动匹配提取DSM（数字表面模型），采用内业处理软件对航摄像片进行影像重采样，纠正影像因地面起伏、飞机倾斜等因素引起的失真，从而得到单张像片的正射影像。经过滤波和人工编辑处理之后生产DEM（数字高程模型），然后对影像进行镶嵌匀色处理，拼接成一幅完整的正射影像图。最后，按50cm×50cm输出1∶1000比例尺的分幅，成果为非压缩、真彩色TIFF格式存储的影像数据，地面分辨率为0.1m，与相邻影像接边误差不大于2个像元。

结语

无人机摄影技术可以高效地生产DLG、DEM、DOM等产品，而且精度满足标准要求。无人机航摄技术用于土地整治项目可以显著提高工作效率，有效缩短工程周期，减轻外业劳动强度。展望未来，无人机摄影测量技术将会在土地整治项目的可行性研究、勘测与规划设计、设施管理、竣工验收、后期管护和绩效评价等方面得到广泛应用。

参考文献

[1]邵金强，罗斐，张磊.无人机航测技术和其在土地整治项目中应用探讨[J].科技视野，2015（1）.

[2]段向锋，邓黄兴，叶科峰.无人机摄影技术在土地整治项目中的应用[J].南方国土资源，2014（9）.