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無人機航測技術在土地整治項目中的運用
發布時間:2019-12-31

  摘    要: 我國人口和土地資源不均衡的矛盾日益突出,耕地數量降低,人地矛盾激化,土地整治迫在眉睫。無人機航測技術作為新興的一種強有力的測繪手段應用于土地整治工程中,克服了傳統航空攝影及人工測繪的弊端,效率提升、成果真實、可靠,科學、合理的解決了項目實施過程中的技術難題,為土地整治項目各階段的順利實施提供技術和圖件支持,越來越多土地整治項目中被大量采用,為我國土地整治事業的發展貢獻力量。

  關鍵詞: 土地整治; 無人機航測; 技術優勢; 無人機應用; 測繪手段;

  Abstract: The contradiction between population and land resources is becoming increasingly prominent in China: the area of cultivated land is decreasing, the contradiction between people and land is intensifying, and land remediation is imminent. UAV aerial survey technology, as a new and powerful surveying and mapping method, is applied to land remediation projects. It overcomes the disadvantages of traditional aerial photography and manual surveying and mapping, improves efficiency, produces real and reliable results, thus scientifically and reasonably solving the technical problems in the process of project implementation, and provides technical and graphical support for the smooth implementation of various stages of land remediation projects. Land improvement projects are widely used, contributing to the development of land improvement in China.

  Keyword: land remediation; UAV aerial survey; technical advantages; UAV application; surveying and mapping means;

  無人機航測技術在衛星遙感、大飛機遙感之后逐漸興起,作為一種新型航空遙感手段,其測繪成果影像分辨率高、高效便捷、成圖迅速成本低廉、可快速響應、機動靈活、精度高,逐漸成為測繪行業中的一種強有力的測繪手段,被越來越多從業者青睞并推廣應用[1]。土地整治工程中無人機航測技術的應用,克服了傳統航空攝影及人工測繪的弊端,科學、合理的解決了項目實施過程中的技術難題,在我國測繪、國土、城建規劃、電力、交通、消防、災害評估、數字城市等多行業中大量采用,從而為我國各項事業的發展貢獻力量[2]。

  1 、無人機航測技術概況

  無人機航測系統綜合集成了GPS、氣壓高度計、慣導、地面控制平臺、航拍攝相機和數碼相機、數據處理軟件等設備[3],主要由飛行控制系統、航拍攝像系統、地面站系統和數據處理系統組成[4]。

  無人機航測技術將無人機飛行技術、通信及GPS定位等多學科進行有機融合,可精準、高效的獲取國土、環境等空間信息,并按需對其進行處理分析,因其在成本、效率及智能化方面的巨大優勢,為世界相關行業從業人士所青睞,在相關學科不斷發展的背景下,無人機硬件和軟件方面不斷創新和發展,其獲取數據的精準性和智能化水平大量提升,為影響我國國民經濟發展的多個領域提供服務。
 

無人機航測技術在土地整治項目中的運用
 

  2 、無人機航測技術特點

  無人機航測技術是當今航測技術的必然方向,也是我國該領域相關技術的延伸及有力補充,既滿足了各相關行業的發展需要,也促進了我國數字化建設的發展進程。其主要特點如下:

  (1)起降條件限制小。無人機航測技術較傳統航測對飛機起降的場地條件等環境狀況要求較低,可實現地形復雜地區的航測工作,環境適應性更強。(2)環境適應能力強、效率高。傳統航測技術很難突破地形地貌的限制,對于特殊地形地貌區域尤其是山地、盆地等復雜地區的測繪很難高質量、高效完成,部分地區即使完成,其數據成果精度也很難保證。而無人機航測不僅可高效快速精準測量地形簡單平整區域,在傳統航測無法進行或無法滿足項目要求精度的地區仍可進行拍攝,且能高效完成并獲取高分辨率影像和高精度定位數據,克服了人力無法到達的困難,對惡劣環境的適應能力極強。加之無人機航測技術可低空、云下航測,空域條件較易達到,對測區有效拍攝時間更長,更高效,利用相關軟件可快速處獲取空三、DEM、DOM、DLG等測繪產品,因而可更好的服務于土地整治項目。(3)運輸便捷。無人機航測系統集航攝平臺、GPS、數據處理等多種平臺于一體,運輸便利、快捷。(4)反應迅捷。無人機航測飛行高度低、受環境干擾較小,高度集成的設計和技術融合使得目前無人機體型小巧、操作簡便,從而使其反應能力迅速便捷[2]。(5)經濟合理。整個航測過程不僅可保證測繪產品的質量,較之人工及傳統航測過程在人工消耗、數據分析成本上大大降低,加之系統后期維護和修理費用消耗不大,使得項目航測成本與傳統航測設備相比大大降低,具有更好的經濟性[2]。

  3、 土地整治項目中應用無人機航測技術的優勢

  3.1、 更能滿足土地整治項目各階段的實施需要

  相比傳統航測及人工測繪,無人機航測可搭載高清攝影設備,結合GPS定位技術對項目實施區域低空拍攝,采用配套的先進數據處理系統,可高效輕松獲得1:2000甚至更大比例尺地形圖的精度標準。無人機航測航拍作業影像獲取在硬件和圖像處理技術上均科學高效,最大可能降低所獲取影像的畸變,提升影像分辨率,使得圖像與項目區實際情況最大程度相符[5],采取無人機航測在土地整治項目實施范圍內的各階段進行航測進而獲得所需要的測繪產品,實時動態監測項目實施的各階段進展,對項目區范圍的選定、規劃設計、工程施工、竣工驗收等階段提供精準可靠的測繪成果,為項目參與各方在該項目中的各項活動提供技術支持。隨著無人機航測技術軟硬件的不斷發展,更高精度的測繪產品逐漸可通過無人機航測獲得,從而滿足土地整治項目各階段的相關指標,更大程度地服務于土地整治項目,為項目實施各階段提供技術資料和技術支持。

  3.2、 航測數據成果實時反饋、直觀可靠

  無人機航測運輸便捷,可輕松實現項目全局范圍內快速測繪,航拍所獲得的高分辨率正射影像圖可在地面操控屏幕設備上實時顯示,經處理后所獲得的符合要求的測繪產品,可直觀清晰反映出土地整治項目實施過程中各階段具體情況,實時掌控項目區域內路網、水渠、各地類面積等相關設施信息,在此基礎上對土地整治項目整個實施過程各環節進行分析量測和判斷,為設計、施工、檢查驗收各單位提供技術和圖件支持。

  3.3、 航測成果真實性更強

  傳統土地整治項目主要參考文字材料及從各方收集的圖件產品對設計、進度、質量、竣工驗收等階段進行管理與控制,成果的客觀、可靠、實時、精確無法保障。土地整治工程中新增耕地圖及最終施工完成竣工驗收后的竣工圖與航測所獲得的正射影像圖可進行疊加套合,通過糾正后的相關圖件對比分析,可有效判斷該土地整治項目各階段與相關規范要求的符合程度,使得該項目航測成果真實性更強,項目作業質量更高[5]。

  3.4、 作業效率大大提升

  航測作業獲取的精確度較高的正射影像圖,在生產DLG測繪產品時可節約大量時間和人工投入,從而使工作效率大大提升。加之航測相關產品反映的土地整治項目區域內地形地貌等相關信息對提升土地整治項目實施過程中的數據精確性和項目質量提供了技術支持[2]。

  4、 土地整治項目中無人機航測技術具體實施

  4.1、 前期踏勘

  無人機起降前準備工作,包括土地整治項目范圍區域內地形地貌等相關資料、無人機及搭載的各項儀器設備的檢測、項目區紅線范圍等,以便保證飛機飛行安全、獲取影像高清準確以及像控點的合理布置[6]。現場踏勘的DOM底圖比例尺盡量不小于1:2000,以進行更好的現場判讀,相關參與者應磋商確定重點測繪目標及范圍及相關測繪標準和要求。

  利用無人機航測技術在可研階段制作出的數字高程模型(DEM)、數字正射影像圖(DOM)、數字線劃圖(DLG),和以此為基礎制作的紅線范圍內的三維立體模型,可清晰直觀的為項目可研階段的參與者包括規劃人員及評審專家等提供了解項目區的相關技術資料,以便合理設計線狀地物(路網、溝渠及附屬設施等)、科學計算土方量,進而為可研報告的編制提供科學參考和決策依據。同時可研階段的測繪產品與之后各階段成果可疊加對比分析,以便于土地管理部門對項目實施各階段的土方量、路網建設、橋梁及溝渠維護、相關征地賠付及工程變更事宜進行科學有力的監管,從根本上杜絕項目作假、質量蒙混過關問題。土地整治項目在做規劃設計和預算過程中,紅線范圍內各分部分項工程的規劃設計、耕地整治后坡度、工程量計算以及相關圖件(平面布置圖、規劃設計圖)的制作同樣需要無人機航測所生產的測繪產品提供技術支持。

  4.2、 實施過程中應用及評價

  項目施工階段,可通過航拍對項目施工過程中各階段測繪成果進行對比分析,及時了解并適時調整工程進度;航拍及數據生產階段,無人機搭載高清成像設備,在地面接受設備及遙控設備控制下,獲取土地整治項目區域內高清畫面,通過數據處理系統PhotoScan等軟件完成測繪產品的生產,為項目參與人員提供圖件參考[6]。

  4.3、 竣工驗收

  竣工驗收是土地整治項目整個實施過程中的最后關鍵階段。無人機航測迅速便捷,在土地整治項目實施各階段制作的4D測繪產品為參與各方提供覆蓋項目區全局、精準度高的圖文資料,可在項目通過各階段測繪產品疊加分析,判斷設計施工一致性,以更好服務于竣工驗收。同時對偷工減料、工程量虛報私自變更等現象從技術上杜絕,幫助竣工驗收順利開展。

  5、 存在問題及建議

  如前文所述,無人機航測較之傳統航測及人工測繪有著不可復制的優勢,但仍存在不足之處。無人機因其體積較小因而航測時易受橫風干擾,進而造成俯沖和橫滾角過大、航拍影像易產生畸變,因而在影像處理過程中須布置更多像控點對影像進行糾正以提高測繪產品精度。在具體項目應用中應充分考慮優勢與不足,合理選擇測繪形式,遵守相關規程規范操作,充分發揮無人機航測技術在土地整治項目實施過程中便捷高效、成本低廉的優勢,不斷為我國土地整治事業貢獻力量。

  參考文獻

  [1]郭偉,徐大展,黃國棟,等.無人機航測技術及其在土地整治項目中的應用探究[J].科學技術創新,2017(25):119-120.
  [2]王少軍,江鈺.無人機航測技術及其在土地整治項目中的應用探討[J].科技創新與應用,2016(17):299.
  [3]劉昌軍,郭良,岳沖,等.無人機航測技術在山洪災害調查評價中的應用[J].中國防汛抗旱,2014(3):3-7,35.
  [4]肖亮明,陳建忠.無人機航測技術在國土資源管理中的應用[J].測繪地理信息,2017,42(5):96-99.
  [5] 雷雨.無人機航測技術及其在土地整治項目中的應用[J/OL].西部資源,2019(06):137-138[2019-11-27].
  [6]喬利鵬.無人機航測技術在土地整治項目中的應用探討[J].華北國土資源,2016(4):16,19.

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