无人机航空摄影测量在德安高标准农田项目中的应用探讨

高玉飞

（核工业华东二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

1 引言

“十二五”期间，我国以高标准农田建设为核心开展了土地整治工作。其中，高标准农田建设具有施工周期短、涉及范围广以及任务复杂等特点，在以往建设工作中，通常是以RTK技术为主进行野外数据采集工作，但是该技术耗费时间长、效率低、成本高，并不能有效满足高标准农田建设的需求。基于此，2017年，江西省德安县利用无人机摄影测量技术进行该县新增高标准农田的测绘工作，取得了良好的成效。

2 无人机航空摄影测量技术的功能和特点

2.1 功能

无人机航空摄影测量技术，以获取高分辨率数字影像为应用目标，以无人驾驶飞机为飞行平台，以高分辨率数码相机为传感器，通过3S技术在系统中集成应用，最终获取小面积、真彩色、大比例尺、现势性强的航测遥感数据。

无人机航空摄影测量主要用于基础地理数据的快速获取和处理，为制作正射影像、地面模型或基于影像的区域测绘提供最简捷、最可靠、最直观的应用数据。

2.2 特点

作为卫星遥感与普通航空摄影不可缺少的补充，无人机航空摄影测量技术主要有以下优点：①机动性、灵活性和安全性。无人机具有灵活机动的特点，受空中管制和气候的影响较小，能够在恶劣环境下直接获取影像，即便是设备出现故障，也不会出现人员伤亡，具有较高的安全性。②低空作业，获取高分辨率影像。无人机可以在云下超低空飞行，弥补了卫星光学遥感和普通航空摄影经常受云层遮挡获取不到影像的缺陷，可获取比卫星遥感和普通航摄更高分辨率的影像。同时，低空多角度摄影获取建筑物多面高分辨率纹理影像，弥补了卫星遥感和普通航空摄影获取城市建筑物时遇到的高层建筑遮挡问题。③精度高、测图精度可达1：1000。无人机为低空飞行，飞行高度在50～1000m，属于近景航空摄影测量，摄影测量精度达到了亚米级，精度范围通常在0.1～0.5m，符合1：1000的测图要求，能够满足城市建设精细测绘的需要。④成本相对较低、操作简单。无人机航摄系统使用成本低，耗费低，对操作员的培养周期相对较短，系统的保养和维修简便，可以无需机场起降。是当前唯一将摄影与测量集为一体的航摄方式，可实现测绘单位按需开展航摄飞行作业这一理想生产模式。⑤周期短、效率高。对于面积较小的大比例尺地形测量任务（10～100km2），受天气和空域管理的限制较多，大飞机航空摄影测量成本高；而采用全野外数据采集方法成图，作业量大，成本也比较高。将无人机遥感系统进行工程化、实用化开发，则可以利用它机动、快速、经济等优势，在阴天、轻雾天也能获取合格的影像，从而将大量的野外工作转入内业，既能减轻劳动强度，又能提高作业的效率和精度。

3 无人机航空摄影测量在高标准农田建设中的应用优势

3.1 成图时间短成本低

无人机航空摄影测量技术的应用能够直接对测绘区域进行测量，在采集数据的同时，能够对相关画面进行拍摄，一改传统人工测绘的复杂性与烦琐性，大大降低了农田的测绘成本、提高了现状图成图率，从而为高标准基本农田建设项目规划提供了充足时间，保障施工质量。

3.2 信息丰富直观性强

无人机摄影测量仪器具有非常高的分辨率，在拍摄高标准农田工程实际现场的过程中，能够呈现出更多的细节内容，并通过结合地形图开展高标准基本农田勘察与设计工作，能够极大的提高农田工程勘察工作量，降低人力的投入，并且摄影机仪器通常都能够实现10倍无损变焦（甚至是更高），通过图片放大能够给相关工作人员提供更加直观、形象的测绘画面，农田工程实际情况一目了然。

3.3 测量精度高分布均匀

测绘工作贯穿于高标准农田建设工作的始终，测绘精度对于高标准农田的建设有着十分重要的影响。通过采用无人机摄影测量技术能够大大提高成图的精准度，并保障成图内容的均匀性。

4 无人机航空摄影测量在高标准农田中的应用

4.1 测区概况

德安县地处江西省北部，南浔线中段，东接星子,南邻永修，西毗武宁，北接瑞昌、九江，地理坐标界于东经115°23′-115°50′，北纬 29°16′-29°35′之间，东西长 42.6 公里，南北宽40.8公里，全县总面积863.0平方公里，占全省总面积的0.56%。航摄区为德安县2014年度高标准农田建设工作，航摄面积约4.27平方公里，成图比例尺1：2000，采用高斯-克吕格的3°分带，中央子午线117度；高程系统为1985国家高程基准（拟合）。

4.2 制作调查底图

外业调绘调查底图采用江西省测绘局提供的分辨率为0.5米、比例尺为1：5000的数字正射影像（DOM）。在DOM上套合最新确定的行政界线，并将村组名称等套合到DOM上，以村民小组为单位，根据村民小组面积大小情况，按1：2000比例尺分幅打印出图，形成外业调查工作底图。

4.3 像片控制点联测

像片控制点一般指的是航摄前在地面上布设的标志点，或者是道路交叉点等像片上的明显地物点，然后用等外水准、测距导线、测角交会以及高程导线等一些常规测量手段测量控制点平面坐标和高程。一般来说，像片控制点布设直接关系到航拍分区、航拍比例尺以及成图类型等工作的开展，因此，在进行高标准农田航摄测量时，需要对平面控制点与平面控制点相邻基础控制点之间的误差进行控制，误差范围为之间，同时，高程误差应小于基本等高距的1/10。

在实际测量中，像控点布设与外业控制点是同步进行的，其中，基础控制点采用的是D级控制点，像控点的高程是利用GPS高程拟合法进行测定的。测量时，为确保无人机航摄影像采集质量和GPS数据精度，无人机飞行时必须保持姿态平稳，倾斜角≤10°，转弯半径要大，避免出现GPS信号失锁现象。

4.4 空三加密

空三加密工作的涉及范围非常广泛，选点要求非常高，主要表现在以下四方面：①主点附近模型连接点要选择主点1cm范围内的明显点上，如果1cm范围内没有明显点，则可以在1.5cm范围内选点；②同一张像片上的3个模型连接点应在过主点且垂直于方位线的直线与旁向重叠的交点1cm范围内选取，并且要尽量保障每6个模型连接点所形成的图形为矩形；③有图边的模型点需要设置在测图范围线外；④如果农田附近存在山谷、河道等，为了避免相对定向不定性的问题，在进行山谷、河道航线选点时，要保障上、中、下三个模型点的高差接近。

4.5 外业调绘

本次航摄在进行外业调绘时采用的是先内后外的方式，首先在调绘前对立体测图采集的数据进行检查；调绘时对内业判读和采集数据进行实地核查，对错漏进行修改和补测。补测航摄影像无法或不能准确采集的要素，如新增地物、阴影区地物、隐蔽工程等。

本次作业调查中遇到新建房屋占用耕地的情况，已通过实测法法将其从作业区域内扣除。

5 结语

总而言之，无人机航空摄影测量技术是作为一种高效率、低成本的现代测绘手段，不仅具有较强的可操作性和可靠性，还能够为高标准农田建设提供丰富、直观的数据支持。虽然在实际应用时，无人机航测技术还存在诸如高风险、传感器实际分辨率低以及普及率不高等问题，但是，随着我国科学技术水平的不断提升，无人机航空摄影测量技术必将在高标准基本农田建设中获得更为广泛的应用。