无人机航摄技术在土地整治项目中的应用

韩周炳 何龙飞

江西省地矿测绘院，江西南昌 330030

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。

1 项目概况

广西浦北县石埇镇油滩村等2个村土地整治项目位于东经109°31′～109°34′，北纬21°54′～21°57′之间，属于丘陵地貌，地形复杂多样，农作物主要以种植甘蔗为主。项目区面积为5.92km2，作业时间正值甘蔗茂盛季节，给常规地形图测量绘带来一定的困难。根据 《广西壮族自治区土地整治项目工程测量技术规定》 的要求，坐标系统：平面采用1980西安坐标系，高程采用1985国家高程基准，成图比例尺为1∶1000的主要技术要求。根据项目情况和技术要求，我院通过现场踏勘决定采用了无人机航摄技术先获取高清正射影像图，通过正射影像图同时满足土地整治项目的地形图测量和规划设计等工作，现将无人机航摄技术及正射影像图成果在土地整治活动中的应用进行分析探讨。

2 无人机航摄技术的优势

2.1 无人机的特点

无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程序控系统进行操控的不载人的固定翼或旋转翼飞行器，是继卫星遥感、大飞机遥感之后新兴起来的一项新型航空遥感技术，它的特点主要体现在以下几方面[1]：

2.1.1 运输方便

无人机的机翼与机身采用的分体式结构，安装快捷，拆卸灵活，只需装载于一般运输车辆中，方便在各地各项目之间转运。

2.1.2 操作便捷

可采用滑跑及弹射起飞，降落受场地限制较小，在楼顶、公路或草地等开阔区域均可起降，无需租用机场起降和协调等一系列繁琐工作。

2.1.3 可以获取高精度正射影像图

能够拍摄出大比例尺高分辨率的正射影像图，能够清晰直观地反应土地整治项目区域的田埂、道路、沟渠等地形地貌。

2.1.4 工作效率高

无人机航摄相比大飞机而言，对天气的要求相对较低，能低空作业和云下摄影，尤其是发生突发事件时，能够优于有人驾驶飞机不宜执行的工作任务。

2.1.5 低成本

由于无人机设备的软硬件相对简单、维护和使用成本较低。

2.2 主要做法

2.2.1 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。

2.2.2 像控点测量

以全野外布点的方式，采用GXCORS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。

2.2.3 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。

3 正射影像图在土地整治活动中的作用

3.1 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]。

3.2 严格执行技术规范扎实开展测量和规划设计

为保证测量地形图的数学精度在测量时要严格按照 《广西壮族自治区土地整治项目工程测量技术规定》 的要求进行测量，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。

4 优缺点的分析

4.1 缩短工期

在前期地形图测量阶段大大地缩短了工期，大幅度提升了工作效率。从所需的时间上来分析，当与常规测量的相比较下（ 假设作业人员为6人时），采用常规方法至少需要50d来完成该项目1∶1000的地形图测量。而采用无人机航摄影技术，从航摄、像控测量、内业数据处理、实地踏勘、DLG（ 数字线划图） 矢量化成图、外业地形图修补测、成果整理检查提交用时仅花32d。使工作进度提高了35%。当正射影像图输出之后设计人员可以第一时间先实地踏勘征求群众意见、初步设计等，待地形图输出之后再编制详细的规划设计方案，故也大大地缩短了规划设计耗时为后续工作赢得更充足的时间。

4.2 提高测量和规划成果质量

地形图测量是土地整治活动的前期阶段，所谓的前期阶段，是规划设计中的所有工作都需要建立在测量成果之上。当正射影像图成果输出之后，首先，是进行内业DLG（ 数字线划图）矢量化成图；然后将初步形成的地形图按1∶1000比例尺打印输出；其次，测量工作人员拿着纸质地形图及结合踏勘收集乡镇、村委、和群众规划整治意向进行外业核查纠错，并进行田埂、田坎、水沟、道路、管线、涵洞等地形地貌进行修补测[3]。对于需要平整或修建灌、排水渠以及田间道路的重点区域进行针对性的工程测量。正射影像图加载了高程模型，设计人员能够从正射影像图上获取更加真实准确的数据信息，将规划内容更加形象直观地通过具有特定含义的线条、符号和颜色在平面图上展示出来，从而提升规划质量，便于公众对规划设计成果的认识和评价。

4.3 节约测量成本

采用无人机摄影技术之后测量工作首先是通过正射影像图进行矢量化，然后外业对沟渠、道路等地形地貌以及高程进行修补测工作，使得外业测量时间减少约40%～50%，从而大大节约了外业测量工作的成本。

4.4 存在的问题及建议

由于无人机体积较小在飞行过程中容易受到横风的影响，在飞行时较容易出现俯冲和横滚角度过大、数码航片数量较多、影像之间存在不同程度的变形等缺点；在相比大飞机航摄需要较多的像控点来纠正影像或结合实测线状地物及高程点进行二次影像校正来提高影像图的精度。

5 结语

随着测量技术的飞速发展，无人机摄影技术的精度指标能够满足土地整治项目活动中测量及规划设计的需要，笔者以项目为研究对象，总结分析无人机摄影技术在土地整治项目测量及规划设计中应用的经验和做法。可以利用无人机航摄的灵活机动性来帮助工作人员提高土地整治项目的准确性，同时又能缩短测量和规划设计的作业工期，为土地整治项目起到至关重要的意义[4]。

[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，2014（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）.

[3] 冯太相.土地整治项目中的地形图测量与测绘技术分析[J].建筑学研究前沿，2017.

[4] 李海燕.低空无人机航空摄影测量在土地整治中的应用[J].基层建设，2017（3）.