航拍测量技术在高标准农田建设项目中的应用研究

摘  要：粮食安全问题一直是我国政府关注的头等大事。我国的高标准农田建设自提出以来，就面临着许多难题，如建设时间紧、任务重、规划难度高等。高标准农田建设项目的规划是建设当中需要关注的重点，科学的规划对建设高标准农田具有重要推动作用。无人机等航拍器的发展为建设高标准农田提供了技术支持，在对项目的勘测、绘制的过程中，发挥着重要作用。该文主要从高标准农田建设项目中的地形测绘出发，对其要求进行深入分析，并提出航拍测量技术在高标准农田建设当中应用的方法。

关键词：航拍测量技术  高标准农田  建设  研究

中图分类号：P258                             文献标识码：A                    文章编号：1672-3791（2020）11（c）-0251-03

Application of Aerial Photogrammetry Technology in High Standard Farmland Construction Project

ZHENG Wenzhao

（Fujian Xinguodi Land Planning and Design Co.， Ltd.， Fuzhou， Fujian Province， 350011 China）

Abstract： Food security has always been the top priority of the Chinese government. The construction of high standard farmland in China has been faced with many problems since it was put forward， such as tight construction time， heavy tasks and high difficulty in planning. The planning of high standard farmland construction project is the focus of construction， and scientific planning plays an important role in promoting the construction of high standard farmland. The development of aerial cameras such as UAV provides technical support for the construction of high standard farmland， and plays an important role in the process of project survey and mapping. In this paper， starting from the topographic mapping of high standard farmland construction project， the requirements are analyzed in depth， and the application method of aerial photogrammetry technology in high standard farmland construction is proposed.

Key Words： Aerial photogrammetry technology; High standard farmland; Construction; Research

1  高標准农田建设项目规划设计的要求

1.1 坐标系统及成图精度

（1）坐标系统。坐标系统在选择的时候要注意平面坐标系统与高程坐标系统的区别。平面坐标系统和高程坐标系统要根据国家的要求，采用适合的坐标基准。投影时需采用高斯-克吕格投影，按照3°进行分带。

（2）地形、困难类别和成图比例尺。首先，在设计农田的建设图纸的过程中，需要关注测量区域当地的地形，通过对山地、平底、斜坡、丘陵等不同地形的合理划分，合理计算施工工程量与工程难度。其次，选择合适的成图比例尺，比例尺选择标准要根据当地建设面积合理选择，等高距选择基本为1 m。

（3）成图精度。选择好成图比例尺后，需要控制成图精度，控制平面图中各点之间的误差，平底、丘陵地区的误差要不大于图上标注的±6 mm;林区及无法进行航拍的阴影地区的误差可按照需要，按规定放宽，一般可以2倍为最大误差，并根据实际情况进行调整;山地地区的误差需要控制在±8 mm。按照地图比例尺上的高程标注点与相邻的野外控制标注点的高程误差范围按照平地地区误差控制在±0.4 m;丘陵为±0.5 m;困难地区为±0.7 m。同样，困难地区可以按照2倍的最大误差进行调整。

1.2 要素测绘

项目的现状图上需要标明区域内的要素：居民地、工矿建筑、水利设施、电力设施、道路交通设施、水气管道、植被覆盖情况、土质、土地所有权和归属权等。

2  航拍测量技术流程概述

目前航拍测量技术运用的拍摄技术主要是遥感、拍摄等非接触式成像系统，通过对地形地貌、土地上设施等要素的拍摄、测量、处理、分析，从而获得当地的地理信息。拍摄测量与遥感测量是获取地理信息的重要技术。航拍测量依靠飞行器（飞机、无人机等），对地面进行连续拍摄，并与地面水平测量、立体测绘等技术进行结合，从而绘制出地形图的测量方式。航拍测量的出现为农业技术人员提供了便利，当某一区域建设高标准农田面积过大时，地面测量的工程量过大，精确度下降，此时就需要使用航拍测量的手段，通过在空中拍摄地面的影像，对影响进行处理和分析，进而结合地面测量的数据，建立起立体的地面图形，最终在计算技术进行成像，成为数字地形图。

建设高标准农田的区域航拍时要首先要了解当地的面积，收集相关的数据与资料，对测量区进行实地勘测，编写航拍测绘的方案，对方案进行审计，通过后开始向相关空域管理部门申请和调遣飞机。拍摄当中，航拍飞行器要按照设计的拍摄方案进行工作，控制拍摄效果。最后，拍摄技术后对拍摄成果进行验收，不符合的地方需要二次拍摄，最终获得相关数据，对数据进行后期的处理并上交给设计部门。

3  航拍测量成图的过程分析

3.1 航拍摄影

目前常见的航空航拍摄影系统主要是中国测绘研究院的轻型飞机所装备的航拍系统，通过按照飞行拍摄设计方案，进行拍摄，获取拍摄目的地的高分辨率影像数据。

3.2 基础控制测量

对于平面基础测量的控制一般采用GPS静态定位的方式，将目标地的坐标系统点位与平面点位相结合，此时采用的测量控制等级为GPS E级网点精度，平面点位的最弱电与坐标系统的点位误差控制5 cm。高程测量等级选择第四级，其采用直接水准的方法，电子水准仪为DS3，要求控制每公里的偶然中误差在5 mm以內，全中的误差需要保证在10 mm以内。因此，需要采用GPS点的高程都需要进行第四等的水平连测。

3.3 影响控制点布设

航拍测量过程中需要对影像进行控制点的布设，通过对平面控制点按照不同区域、航线进行布设，高程控制点需要按照不同地形，如山地、丘陵、平底进行布设，在航摄区、航拍比例、成图地形类别等因素的依据下进行拍摄。平面控制、平高控制点相对邻近基础控制点的平面位置中误差需要不超过地图误差的±0.1 mm。

3.4 相控点连测

相片控制点连测应起闭与GPS、水准点的基础控制点上。使用过程中，在使用之前需要确定其位置正确，发现定位有错误或有一定疑问时需禁止使用，进行重新确定。像片控制点平面位置连测采用GPS静态测量方法，像控制点高程采用GPS静态测量的方法。

3.5 空三加密

3.5.1 选点要求

空三加密选点要求主要包括下面4点：（1）同一张拍摄的像片上，不同的3个模型的连接点，需要通过主点，并且垂直于方位线的直线与旁向重叠的交点1 cm范围内选择，6个模型的连接线所称图形需要尽可能成为一个矩形。（2）位于主点附近的模型，其连接点需要选取在距离主点在1 cm范围内的明显点上，如果遇到了选点困难的情况，可适当将范围放宽到1.5 cm的。（3）地形当中有河流、山脉、山谷等布设的航线点时，要注意不同高度之间上、中、下3个模型店之间的高差相近，避免出现相对定向不定性。（4）自由突变的模型点一般选择在测图范围线以外。

3.5.2 加密平差技术要求

（1）空三加密时需要采用JX-4全数字测量系统当中的GXP-AAT自动空中三角测量系统。（2）相机文件需要按照航摄鉴定表里提供的信息参数进行建立。（3）像控制点文件需要按照野外作业的像控制点成果进行建立。（4）内部作业加密网需要按照野外作业像控点布点图进行划分。（5）选择航带模型连接点。（6）为了对整个网络进行相对定向，需要对各点位上超限的上下视差、左右视差进行消除，以至像对定向精度符合设计精度要求。（7）符合精度要求的对网，首先进行多项式平差，然后采用光束法平差，工作人员查看平差报告，查找并修改超限项，只到最终的结果能够符合设计精度要求。（8）输出平差结果要在网平差各项精度都能够达到设计的精度后，才能提供给下一道工序使用，否则则需要再次进行平差修改。

3.6 野外测绘

野外测绘的时候，测绘人员需要根据要求的成图比例尺，按照比例尺的规定进行测绘。高标准农田建设项目的测绘图基本要求为：保证调绘读判正确、代码和图形符号合理运用、描绘清晰，保证测绘图上的各种标注准确，没有失误。野外测绘的过程中，像片的调绘可以采用先内后外的调绘顺序，内部作业的要以立体模型为准，像片当中比较明显的、按照比例尺的地物，可以只进行定性及数量上的描述。不同的调绘片清绘时采用的颜色不同，所代表的的意义也不同。红色主要是地界类型的简化符号，棕色主要是描述地貌特征和名称的，绿色则代表水系，蓝色则代表面积接边线，黑色表示其他。

3.7 全数字全要素立体化采集

三维全要素立体采集需要在全数字摄影测量工作站，野外作业调绘资料是其主要的依据，进行全要素立体切准采集，采集的过程中，需要按照野外作业负责定性、内部作业负责定位的原则，内外结果不同是需要确认外延是否调绘错误，然后以内页立体判读为准。

3.8 数字化编图

在计算机上处理拍摄的像片及内外测绘的数据时，采用数字化的制图软件，对数据进行分层处理，地形要素、所有权要素、土地类型要素等分别进行编辑，把相对应的信息编辑到不同的图层，并按照比例尺制作成现状图，最终提交给上级部门，进行下一步的工作。

4  航拍测量技术优势

4.1 成图时间短，成本低廉

传统的地形图测量与成图需要耗费大量的人力、物力、财力，时间长，在测量面积过大的地区是就需要采用成图时间更短，各种资源投入小的航拍测量技术，大大减轻了测量与成图人员的工作压力，为项目规划提供了充足的设计时间，提高了工作效率。

4.2 信息完善，形象直观

利用航拍测量的技术能够获取比地面测量更加丰富和完善的地形地貌信息，拍摄技术的进步使得摄影机的分辨率不断提高。同时，遥感技术等拍摄技术的不断优化也使得航拍测量技术能够更加直观地向工作人员和设计人员展示高标准农田建设区域的地形地貌特征等信息，为后期设计成图提供了更加丰富的信息。

4.3 测量精度高，分布均匀

利用航拍测量技术制作出的现状图精准度较传统地面测量高，航拍测量不受地形限制，拍摄的内容分布均匀，后期成图过程中需要的土方量计算、淹没区预测、地面高差、断层面测绘等工作提供了更加详细的数据，为最终成图打下坚实的信息基础。

4.4 机动性高，灵活性强

目前采用航拍测量技术所使用的的飞行器主要包括农用飞机、无人飞机等。利用航空器进行测量和拍摄的一大优点就是其机动性高、灵活性强，一些小型的低空无人机能够不利用飞机跑道进行起降，受到空域管制影响较小，并且在一些地形复杂地区，其拍摄也具有较高的安全性，可以防止发生空难。航拍测量技术在高标准农田建设项目中的运用，不仅弥补了传统人工测量测绘的缺点，降低了测量所需要的人工和资金成本，降低了测绘人员的工作量，使得测量测绘效率大大提高，利用科技进步推动农业的发展，保障了我国的粮食安全与农业生产。

5  结语

集中连片、农业生产设施齐全、农作物高产稳产、生态环境保护与农业生产并重的高标准农田建设是我国应对粮食安全问题，保障民生的重要举措。现代化农田建设需要利用航拍测量技术，其相较于传统测量技术的低成本、高效率、高精确度的优点为高标准农田建设项目提供了重要的技术保障。建设高标准农田项目的设计人员提高对当地的土地利用情况进行了解，明确掌握当地的地形地貌，进而通过航拍测量技术获得的地形地貌数据、土地利用情况等信息，对其进行设计与规划，从而得出科学的高标准农田建设项目的设计，为后期施工打下良好的基础。

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作者简介：郑文昭（1986，11—），男，汉族，福建福州人，本科，测绘中级工程师，研究方向为大地测量与测量工程。