低空无人机航空摄影测量技术在土地整治项目规划设计阶段的运用

丁 鹏

（广东省有色地质测绘院，广东 广州 510062）

实施土地整改项目，可以快速实现国家的乡村振兴战略，这不仅有利于新农村建设，还能确保土地合理分配，更有效地解决三农问题，为我国城乡平衡发展做出很大贡献。土地整改设计是指在当地自然条件、经济条件的基础上，对现有资源进行合理规划设计，以提高土地的合理利用率，进而实现地方经济发展的目标。在土地整改项目设计阶段，一般技术性要求会比较高，需要考虑的问题也比较多，尤其是在比较落后的地区实施土地整改项目，由于项目实施现场涉及范围广、占地面积大，从地形观察到图纸设计等方面都面临着技术落后及设备短缺的问题。为有效解决设计图纸与现场情况不符的问题，工作人员一般会采取低空无人机航空摄影测量技术来勘察地形。通过运用该项技术能够有效解决前期现场勘测人员勘测不仔细、测量精确程度不够等问题。此外，勘测作为整个项目实施的前提，为了将勘测阶段人为因素导致的失误降到最低，确保整个项目的顺利开展，采取低空无人机航空摄影测量技术进行地形勘察，以此提升土地整治工作的效率，这对于提高土地整治成果的有效性具有十分重要的意义。

1 低空无人机航空摄影测量系统的组成及特点

首先要低空无人机航空摄影测量技术从其组成和结构入手，了解什么是低空无人机航空摄影测量技术、什么项目适合用此技术。为此，下文从低空无人机航空摄影测量系统的组成和特点进行介绍，具体如下。

1.1 低空无人机航空摄影测量系统的组成

低空无人机航空摄影测量系统主要是以无人机作为飞行工具，让其在飞行时搭载高清晰度的相机，工作人员在地面通过设置控制系统来指挥无人机的飞行轨迹，借助无人机飞行控制系统对地面情况进行监控，以及控制无人机进行高分辨率的遥感影像操作，借此操作快速获取所需的地理信息数据。一般而言，整个无人机航拍系统大致上分为四个部分：飞行控制系统、地面站系统、航拍系统、数据处理软件（见图1所示）。其中飞行控制系统是无人机航空摄影系统的核心，它可以通过定位GPS得出无人机所在的位置、高度等信息，通过地面控制来确定无人机飞行轨迹；地面站控制系统在无人机飞行之前确定飞行轨迹和航线，并在无人机飞行时将其飞行经过的区域、飞行的状态以及飞行涉及的参数等信息显示出来。同时，地面控制还可以改变飞行航线来控制飞行状态。航拍系统是以无人机上的相机为工具，在地面控制的基础上进行不同程度与不同要求的航拍；数据处理软件的原理是利用航拍照片以及pos位置信息进行影像预处理、区域联合平差、多视影像匹配等步骤，建立高质量、高精度的三维GIS模型。

图1 无人机航测系统图

1.2 低空无人机航空摄影测量系统特点

低空无人机航空摄影测量系统主要包括高空摄影、遥控、遥感及航空摄影测量等现代测绘技术手段。该系统当前已在我国得到广泛应用，比如：国土规划、交通等方面。无人机航空摄影测量系统因其体积小、轻便、便于移动，成本低，功能多等特点受到了青睐，加上该系统成本较低，在使用时其所需的场地面积较小，使用条件容易满足，便于实现，这也给无人机航空摄影测量系统的大范围应用提供了便利条件。在土地整治项目中，由于地形的范围比较广，无人机航空系统在使用时所遇到的地形是变化莫测的，在此状况下采用人为勘测技术会造成人员安全事故隐患。为了更好地解决这一难题，在项目勘测阶段需要不断增加无人机航空摄影测量技术的需求量。

此外，无人机航空摄影技术相比于人工勘测技术而言，所需成本较低，具有很大的经济实用性。加上无人机航空摄影测量技术的功能性非常强大，它不仅可以拍摄地形地貌形成电子地图，还可以对当地气象进行观察和研究。这样多功能的勘测工具是土地规划设计阶段最好的助手[1]。

2 低空无人机航空摄影测量技术在土地整治规划设计阶段的运用

2.1 土地整治项目低空无人机航空摄影测量技术要求

低空无人机航空摄影测量技术在土地整改规划设计阶段的技术要求主要包括以下几个方面，分别为：坐标系统构建，设计图像分辨率与成图比例尺，得到电子成果，应用这三个方面能够合理科学地设计出现场实施设计图，这无形中推进了土地整改项目的顺利开展。

2.2 低空无人机航空摄影测量作业流程

低空无人机航空摄影技术测量工作流程分为：前期准备阶段、勘测阶段、主要拍摄阶段、后期处理阶段。在前期准备阶段要收集好该项目的各种考察资料，确保各种仪器设备的正常运行，为开始考察工作进行前期准备。在勘测阶段，要先进行相关资料查询当地的地形地貌大概规划好勘测路线以及工作规划，做好场地的选择工作，避免在现场遇到比较高的建筑物，高压线等妨碍物体。在主要拍摄阶段通过无人机飞行与相机拍摄相配合，对当地实施航空摄影测量，通过地面控制拍摄出合理、有效的图片，以供后期的计算与设计工作。在后期处理阶段通过相关软件对所拍摄的影像进行计算处理，找到可以使用的数据，在数据的基础上进行后期处理工作。要按照科学的拍摄技术手段才能得到有效的测量数据，目前采用的数字航空摄影尤其专门确定比例尺的公式：1/m=像素尺寸/地面分辨率。具体参考数据如表1所示。

表1 航空测量图比例尺寸及地面分辨率

2.3 低空无人机航空摄影测量技术在土地整治规划设计中的运用

低空无人机航空摄影测量技术可以在土地整改项目中大幅度提高测量效率和测量质量，有助于土地整改项目的实施，通过合理科学的技术来进行地形勘测，在设计阶段，大幅度减少人为造成的误差，有助于设计图纸的实施性与可靠性。当然，设计阶段还要根据当地的自然条件以及居民需求等方面进行合理综合考察，进行满足自然条件与当地居民需求的土地整改工作。采用低空无人机摄影测量技术可以有效地降低测量阶段造成的人为误差和人员伤亡事故，提升土地整治规划过程的安全性。该技术可以在测量时就得到直观的图案，给设计人员提供了很大便利。与传统测量技术相比，该技术还可以在较短的时间内完成高质量的工作，极大地提高了工作效率[2]。

3 低空无人机航空摄影测量技术在土地整治规划设计中的优势

3.1 高效性

一般来说，在环境偏僻的山区进行勘测，低空无人机需要花费的时间较长，而且安全性不具保障，给现场工作带来了很大的难题。如果使用无人机航空摄影测量技术，就可以大量减少工作时间，提高工作效率，并且还可以减少人员伤亡等事故。采用无人机航空摄影测量技术，在处理地形时仅仅需要几个小时，并且不需要多余的设备，在工作实施时不会增加交通负担，低空无人机体积小，重量轻，在移动时很方便，从实施出发到工作过程结束，都有效提高了工作速度。该技术不受任何地形影响，所以无人机航空摄影测量技术已经大幅度使用到土地整改项目中。

3.2 直观性

以往的人工勘测技术形成的只是一些零碎的数据，不具有任何直观性，要想看到具体的勘测结果，还要进行后期人为加工。如果采用无人机航空摄影测量技术，就可以在测量的同时得到相应的正射影像图，这个图案具有直观的分辨率，在该图像上可以得到相应的地形数据，以供设计者们分析、计算直观的图像有利于帮助工作人员查看当地地形，并且在向居民进行前期图纸普及时，通过直观的设计图纸使普通居民也可以掌握到该区域土地整改项目实施的必要性，提升居民对土地整改项目的支持程度，有助于设计工作者设计出民众满意的土地整改方案。

3.3 全面性

传统的土地整改项目规划设计在地形勘测阶段，采用的是原始数据图，主要是人为在野外进行测量，勘测到的数据存在人为误差，可能导致设计图纸在现场无法实施。并且，野外实测数据由于受到摄像范围大，地形复杂等自然因素的影响，这样将会影响整个工程的实施，如果采用无人机摄影测量技术，就可以避免这些误差，对当地的地形地貌做出合理正确的规划，设计出可供现场实施的项目图纸，该技术不仅仅是从某个单一的方面来勘测，它是通过全面的分析，不仅涉及地形地貌，还会夹杂着当地居民的居住环境与分布状态，这些全方面的考虑分析，很大程度上提高了居民满意程度。因此，该技术具有很强的全面实施性[3]。

4 结语

土地整改项目是一个涉及很多工作阶段的系统性复杂工程，其中规划设计阶段是这个项目工程的重要一步。规划设计前期的勘测阶段是整个设计阶段的重要前提，只有在勘测阶段得到的数据具有可实施性，才能保证后续实施阶段计算的准确性及必要性。无人机航空摄影测量技术具有直观性，高效性，可行性等优点，使土地整改项目设计更加合理可靠。但无人机航空摄影技术也会受到天气、高建筑物等原因造成对地形识别错误的情况，为了解决这一难题，工作人员在进行勘察时，可尽量采取比较空旷、天气好的时间来进行勘测，以期更好地提升无人机航空摄影技术的应用性能。