无人机航测技术在村庄规划中的应用研究

黄海燕

无人机航测技术在村庄规划中的应用研究

黄海燕

(福建陆源土地规划设计有限公司，福建 福州 350000)

随着乡村振兴战略的不断推进，乡村振兴总体规划已经逐步落实到村庄规划中。农村测绘基础资料的收集处理，成为村庄规划的重点难点。应用无人机航测技术，可以很好地解决村庄规划中基础资料不足的问题。充分发挥无人机的高效率、高精度等优势，利用当代测绘和模型技术，为村庄规划提供地貌分析和场地标准方面的基础数据，为村庄总体规划及应用分析提供技术支撑，为村庄合理布局和农村可持续发展奠定基础。

无人机；测绘技术；村庄规划；应用

随着乡村振兴战略的不断推进，乡村振兴总体规划已经逐步落实到村庄规划中。科学制定村庄规划，是实施村庄合理布局的基础。农村测绘基础资料的收集处理问题，成为村庄规划的重点难点。随着无人机、三维建模等技术的发展和软硬件的不断完善升级，无人机航测已经在多个领域得到推广应用并充分实现了其卓越的功能。通过研究无人机航测技术在村庄规划中的实际应用，可以为开辟乡村规划新道路提供新思路、新手段。

1　无人机航测技术

具备自动导航飞行功能的测绘无人机是一种通过无线通信遥控或自身系统控制进行作业的新型遥感技术监测平台[1]。能自动导航操作的无人机具有高水平的智能系统，可按预先根据需求制定的航线进行自主作业。

采用无人机航测技术，在快速获取农村高分辨率影像方面具有以下4个优势：①与大型航拍飞机相比，无人机体积小、对起降场地要求低，更适合在农村使用；②采用无人机航测技术，可快速获取小区域、难导航区域的高像素图像，能有效缩短测绘模型的制作周期；③采用无人机航测技术，可有效降低项目费用、简化工作程序、提高经济效益；④采用无人机航测技术，可有效减少工程测量所需人工、提高工作效率。由于采用无人机低空飞行拍摄在获取农村测绘影像方面具有优势[2]，因此，应用无人机航测技术勘测绘制农庄规划大比例尺精密地图，具有较大的推广价值。

2　无人机航测相关内容

如今，无人机在许多行业中得到广泛应用[3]。测绘无人机主要由以下几个部分组成：四轴飞行器、飞行控制系统、传感器、通信系统、地面精确测控系统。使用测绘无人机，可以完成低空飞行拍摄，获得高分辨率图像。近年来，许多地区已经拥有专业的无人机航拍团队。这些专业团队通过无人机实施测绘工程，获得基础的地理数据信息资料。通过适时采集、识别和分析这些数据信息，可为制定村庄规划提供相关的决策依据，还可对村庄规划的实施过程进行监督、对实施结果进行预测，以确保农村土地资源的科学规划和合理使用，促进我国新农村建设的顺利实施。

3　无人机飞行航拍技术要点

3.1　无人机航拍测量设备

测绘工程中使用的无人机航拍系统软件为四维系统软件，数字航空相机的型号规格一般为哈苏H4D-50，镜头焦距可预设为50.7mm。作业前应调整无人机航拍影像素材应用软件有关工具，保证影像质量，提高影像精度，以便合理识别航拍区域的细微轮廓。

3.2　架空三角剖分要点

在测绘工程的全过程中，利用无人机航拍系统软件的MATCH-AT控制模块进行空三加密，准确获取加密点的图像点坐标、大地坐标和外向要素等[4]。在测绘中，应保证平面图误差、内部高程误差业务节点和郊区参考点在标准范围内。测绘精度必须保证符合《低空数字航空摄影测量行业规范》的要求，对于测绘特别困难的地区，视差相对误差可以放宽0.5倍。精确测量时，应确保节点分布均匀，不同标准定位点均配备节点。确定人力相对性时，应保证每个图像对节点至少为9个；在自动相对性判断项中，图像对节点应至少为30个。

3.3　照片建设调查要点

在测绘工程中，照片基准点按照区域网布置，水平基准点按照区域网附近设置点的六点法布置[5]。高程基准点的布局占4条基准线。在区域网络中设置一个基准点，通道总数应小于6，每个通道的行数应小于30。实施照片基准点的精确测量时，采用RTK测量方法并将每个照片基准点精确测量两次，以确保精确测量结果的准确性。另外，根据测绘工程地域分散、精确测量难度大的特点，采用点样静态数据GPS进行精确测量，保证了精确测量时间，测量持续8小时以上，即可获得D级GPS三维坐标。

3.4　三维实体模型构建

使用无人机航拍系统软件将航三角测量的结果导入相应的软件中，建立三维立体模型。在实体模型构建的整个过程中，由于实体模型的精度在正常情况下是无法调整的，所以单个实体模型的精度应符合《地形图航空摄影测量内部业务规范》的精度要求。

4　无人机航测技术在村庄规划中的应用

4.1　基础地貌分析

基础地貌分析主要以地质环境调查结果为基础，通过对地形地貌的观察，分析村庄的地理优势、地形地貌、地质环境等特征，根据地形特点进行平整场地基础设施建设和合理房屋布局。以某县GH村为例，其村庄规划区的遥感影像有平面主视图和三维主视图两种遥感影像，图像屏幕分辨率低，不利于进行观察。在平面图的主视图中，仅粗略地标识了河流部分；在三维主视图中，公路边坡部分与河流部分的关系只能粗略识别。由于在这种情况下不可能进行场地标准分析和场地布局，因此必须依靠无人机航测技术对GH村的基本地貌进行分析。案例中使用的航测无人机为大疆精灵的消费级无人机，利用倾斜摄影技术采集测绘图像共计216幅，利用软件的云数据成像原理，对实景摄影图像进行三维建模工作，输出无人机航测结果。

4.2　场地标准分析

GH村村庄规划区基本地质结构模型建立后，即可进行场地类别的划分。无人机航测影像三维像素模型是纯粹根据投影点坐标创建的实体模型，不受地面物体影像的影响。它可以根据实体模型的找平水平区，分为找平场地的水平区域和用类别线划分的区域。根据选址的平整度，确定GH村村庄规划区的总体规划类别。实物线图积累后的三维模型的主要视图，可以根据场地的具体情况包含在总体规划图中。明确场地平整范围后，一方面，要考虑河流的位置，规划好泄洪区，避免影响洪水排放；另一方面要考虑路面的位置，尽量不伤害现有路面，灵活使用现有路面。在分析场地标准的基础上，划分出总体规划区域类别。

4.3　总体规划及应用分析

申请总体规划时，主要分析的是总体规划范围。如果已经达到基本建设规定，就要结合场地条件、村基础设施建设和工程建设的具体发展要求，合理地对各个点进行布局。以某县GH村为例，在总体规划中应用无人机航测技术的主要内容有：完成规划区测绘资料的数据输出，选择输出类别后，根据评价高程差输出相对坐标等高线图，并在地图上根据评价条件对河流、道路等部分进行标注；根据无人机航测结果合理规划道路建设，可将该村的重点道路设置在规划区南部的古小洋楼住宅区，以减轻交通压力；根据无人机航测结果合理规划商业区，可在该村平层住宅和小洋房之间紧邻公路的位置设置商业服务场所，以满足居民的购物需求；公共绿地是村内居民的主要健身运动场所，应根据无人机航测结果科学规划公共绿地，可将该村的公共绿地设置在规划区的东侧；根据无人机航测结果科学规划村里农户的生产经营用地，可将该村北部和东部的大片空地作为农机农业用地，；根据无人机航测结果科学规划建筑密度，科将该村各区建筑密度按南高北低合理布置，并使村内交通与原地形协调。

5　结语

在村庄规划中应用无人机航测技术，对农村测绘基础资料进行采集处理，能充分发挥无人机受地质结构及地理地貌限制少以及高效率、高精度等优势，有效解决了村庄测绘遥感影像资料不全、精度不高的问题。通过融入多种技术手段，在村庄规划中应用无人机航测技术高效采集测绘影像，为3D模型的输出提供高质量的信息素材。经无人机航测输出的实体模型包含了相对坐标的等高线数据信息，可为村庄总体规划、合理布局提供基础数据信息，有利于村庄规划的优化和量化分析，有利于根据新农村建设需要更好地升级、完善村庄规划，助力乡村振兴战略的有效实施，为推进农村经济和社会的多元化、现代化、可持续发展作出贡献。

[1] 肖华,陈玲.无人机低空摄影测量技术在乡村规划中的应用[J].华北自然资源,2019(6):84-85.

[2] 刘正威,王腾飞,靳焕,等.基于无人机倾斜摄影的山地景观规划:以新密市香山村为例[J].林业调查规划,2020,45 (2):1-8.

[3] 黄亚安.无人机航测技术在村庄规划中的应用[J].江西测绘,2020(3):36-39.

[4] 李政,李何超,郭峰,等.基于无人机影像的空心村整治三维规划辅助设计系统研究[J].测绘与空间地理信息, 2018,41(3):3-6.

[5] 宋方旭,栗衍香,史慧敏,等.基于固定翼无人机的黄河三角洲民居建模研究[J].山西农经,2019(17):135-136.

Research on the application of UAV aerial survey technology in village planning

HUANG Haiyan

(Fujian Luyuan Land Planning and Design Co., Ltd., Fuzhou, Fujian 350000, China)

With the continuous promotion of the rural revitalization strategy, the overall rural revitalization plan have been gradually implemented in the village planning. The collection and processing of basic data of rural surveying and mapping has become the key and difficult point of village planning. The application of UAV aerial survey technology can well solve the problem of insufficient basic data in village planning. With the advantages of UAV in high efficiency and high precision, and by using contemporary mapping and modeling technology, it provided basic data of geomorphic analysis and site standards for village planning, as well as technical support for overall village planning and application analysis, which lay a foundation for reasonable village layout and sustainable rural development.

UAV; surveying and mapping technology; village planning; application

TV221

A

2096–8736(2021)03–0046–03

黄海燕(1985—)，女，福建南靖人，大学本科，工程师，主要研究方向为土地规划及土地利用。

责任编辑：张亦弛

英文编辑：吴志立