无人机航测技术在新农村建设中的应用初探*
时间：2023-02-16 12:25:06 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
颜循英
（广西理工职业技术学院，广西 崇左 532200）
现阶段我国新农村建设中依然存在基础数据不全等问题，阻碍了农村经济的发展。将无人机航测技术科学合理地使用在农村基本地形地貌数据采集中，为相关工作人员提供了准确的数据依据，同时也为新农村的建设提供了先进的技术支持，加快了新农村的建设进程。
1）由于大部分农村缺乏对建房选址的合理规划，导致农民选择建房地点较为随意，农村的房屋建设杂乱无章，村里道路相对狭窄交通不便，且道路杂物较多，曲折的道路严重影响了人们的通行视线[1]。
2）很多偏远地区的农村由于环境及地理条件原因，导致测绘资料欠缺，很多地区没有及时更新测绘资料，资料缺乏时效性，无法为新农村的建设提供合理有效的数据依据。并且农村的测区相对分散，进而加大了测绘工作的难度。
3）农村是农民的栖息之地，当使用传统测量仪器对农村地区做数据采集时，农民会主观地认为测绘行为是在破坏其赖以生存的家园，会有抗拒心理[2]。
无人机航测技术是指通过在无人机上搭载定位模块，并在云平台上搭载非量测型相机，于低空中快速获取高分辨率的航拍图像，通过后期对带有POS数据的图像进行数据处理，获得项目所需的数字产品，如DOM、DLG、三维实景模型等。
中国民用航空局对无人机的定义如下：无人机（Unmanned Aircraft, UA）是指由控制站管理（包括远程操纵或自主飞行）的航空器，也称为远程驾驶航空器。无人机按平台构型划分可分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、扑翼机、无人飞艇、伞翼无人机等，在无人机测绘中常用的有多旋翼无人机、固定翼无人机[3]。
数据获取、地面数据处理共同组成了无人机测绘系统。无人机对影像目标进行获取的过程便能获得影像数据，这就是其数据获取功能。无人机飞控、相机等系统共同组成了数据获取系统，也是人们常说的航空摄影系统。想要真正实现无人机的地面数控处理功能，对现有数据进行有效整合并处理，需要使用DEM、DLG等相应的软件进行生产作业操作，最后还能使目标区域变成三维模型信息，此流程便是摄影测量系统[4]。在将无人机运用于民用生产的前期研究阶段，1980年，Wester-Ebbinghaus将反光传感器与无线遥控装置集成组装在固定翼无人机上，完成了第一次旋翼无人机的摄影测量。下面笔者主要分析无人机航测的流程：
1）在使用无人机进行工作之前，相关人员需要全面掌握项目的各项需求与信息，了解需要测绘区域的具体范围以及测绘时长，确保在后续使用无人机过程中能够在规定的时间内完成对区域的测绘任务。还需要制定合理的测绘方案，其中包括对控制点布局的规划、了解测绘区域是否存在禁飞区、提前掌握当地的天气情况等，确保无人机测绘工作的有序开展[5]。
2）准备测绘所需的各种设备，如倾斜摄影机、无人机以及GNSS基准站等。此外，需要注意的是很多轻小型无人机续航能力较差，在测绘过程中经常会出现电池电量过低等情况，严重影响了测绘工作效率。所以相关人员在设备准备环节，需要针对无人机电池续航能力低的问题，准备多块电池或者便捷的充电设备，保证轻小型无人机的运行状态。最后需要增加测量区域边缘的控制点数量，以此提高测量结果的精准度[6]。
3）在测绘过程中无人机严格按照规定的路线进行飞行，并且高效完成航拍内容，收集到更多数据，相关工作人员需要对航线进行规划，要充分考虑到无人机在飞行过程中会受到哪些环境限制以及无人机自身的物理限制等。同时，还需要将无人机的飞行范围扩大，始终高于测量区域范围，使无人机能够更加全面准确地拍摄到相关环境，收集更多数据。
4）通过相关软件进行POS数据处理和空三测量数据处理，以便获取空三加密点的坐标，常用的数据处理软件有Pix4D、Context Capture（CC）、PhotoScan等，最终可生成项目所需的数字产品[7]。
1）针对现阶段农村缺乏合理的房屋选址建设规划，导致农村建设杂乱无章这一问题，当无人机航测技术采集到高分率的图像后，结合相关软件便可以绘制出科学的三维实景模型以及数字地形图。为新农村建设提供有利的依据与宏观的规划建议，相关人员以此为依据对建设过程中农村杂乱现象进行调整，有效解决了传统测绘技术和卫星遥感技术的测绘弊端。
2）很多偏远农村地区受各方面条件限制，导致测绘人员无法及时对信息进行更新，或者根本无法获取测绘资料。而且农村的测绘区域分布较广，测绘工作难度大。将无人机航测技术应用到新农村建设过程中可以快速且大范围地开展测绘工作，全面获取这些农村地区的测绘资料[8]。主要是由于无人机航测技术具有高效率以及高精度的特点，才能为相关人员提供精准的测绘资料，以此促进新农村的建设进程。
3）以往相关人员使用传统GPS等测量仪器对农村地区进行数据采集的过程中，村民们会产生抗拒心理，不愿意配合工作人员的测绘工作。但现阶段使用无人机航测技术对农村地区进行数据采集，村民们更容易接受这种测绘方式，同时也会放下戒备心，因为无人机航测没有破坏其生存的家园，属于高科技技术，农民会觉得这种技术非常新颖，会降低对测绘数据采集行为的反感。4）现阶段我国逐步进入大数据时代，在新农村建设过程中合理使用无人航测技术，能够为后期的工作提供科学的数字资料信息，保证相关人员能够得到真实有效的各种基础资料信息，以此维持建设的持续进行[9]。
4.1 地形图测绘
地图测绘是工程测量的基本内容之一，在较大比例尺地图测绘中使用无人机航测技术是必不可少的，地图测绘技术的发展建立在地图数字信息技术基础之上，其实现的主要途径是对地图数字信息技术的合理使用。通俗来讲，地图测绘技术的实现需要将所有数据进行汇总，对其进行有效整合处理后上传到测绘数据库，将现有数据实现真正意义上的共享[10]。把测绘数据建成模型，当测量人员有需要时，可以随时到模型中寻找相关信息，充分显示了其便捷性。由此可见，在新农村建设过程中使用无人机航测技术进行地图绘制能够充分发挥出该技术的特点，能够使测绘数据变得更加精准，有效提升测绘工作效率。此外，很多偏远地区的农村在对其进行建设的前期，由于缺乏大量现有资料，阻碍了建设进程，也增加了很多难度，此时使用无人机航测技术能够为新农村的建设提供了强有力的技术支持，并且丰富健全了相关测绘基本资料。在新农村建设过程中会产生很多建筑费用，合理使用无人机航测技术进行地形图测绘，能够一定程度上降低工程建设过程中各项资金的投入，从根本上提升工程的经济效益。
4.2 农村土地确权以及土地综合治理中的应用
根据国家规定，每宗地的土地权属都需要进行申请、地籍调查、审核、注册登记、颁发证书等程序，才能得到最后的认定。2013年已开始进行全面农村土地确权登记颁证工作。这是一项非常符合我国国情的改革政策，能够有效解决现阶段的“三农”问题，除了三维实景模型，数字线划与正射影像均属于无人机航测技术所产生出的数字成果。现阶段正射影像图在农村土地调查确权登记中发挥着重要作用，能够将其作为地图使用到土地调查确权颁证中，以此为基础实现对确权土地的测量，1∶2 000正射影像图的可判读性能与量算性能都具有较显著的特性。
4.3 农村建筑物、水域航道、农村公路的提取
新农村建设工作本身具有一定难度，因为每个农村地区的地形各不相同，整个建设过程中需要面临较为复杂的地形地貌。因此相关人员在对农村开展建设工程之前，需要对该地区的地貌或者地物类型进行分类，有针对性地制定相应措施，最大程度地保证建设规划布局的科学性与合理性，为后续的建设工作打下良好基础。在此过程中，相关人员完全可以利用无人机航测技术辅助其规划设计工作，从该技术获取的影像地图中提取出所需建设地区的建筑物、公路以及水域航道，全面了解农村的地貌地形以及地物，为相关人员提供更加清晰全面的规划依据，以此确保规划设计的精准性。与此同时，无人机航测技术可以获取各种有关农村的数字化信息资料，这一功能在新农村建设过程中尤为重要。
4.4 其他方面的应用
很多农村房屋建筑过程中都会在楼顶进行违章搭建，但是由于传统测量技术的弊端，通过结果只能获得房屋的地理位置，无法对农村房屋的整体情况进行检测，导致相关人员无法根据测量结果获得真实有效的农村房屋信息，由此可见传统测量技术结果与实际存在较大偏差，真实性相对欠缺。将无人机航测技术使用到对农村房屋监测工作中能够有效解决传统测量技术存在的弊端，并且获得更加真实全面的农村房屋信息。当发现农村有在楼顶违章搭建的现象时，相关人员可以及时对这些问题进行处理，使新农村的建设工作能够有序开展。
当对农村土地进行综合治理时，可以使用无人机航测技术获取废弃宅基地的正射影像图，有利于对土地进行统一的布局和规划。通过三维实景模型对废弃宅基地做出实际调整，利用先进技术将复垦后土地的真实景观效果展示出来。还可以在软件中测量出实际面积大小，进而为土地综合治理提供科学的资金投入与成本预算。
大部分农村位于山区，当多雨季节来临时，各种自然环境与地表危害时刻威胁着村民们的生命财产安全。由于传统监测技术无法获得山区的实际地形全貌，不能切实解决各种自然危害，加大了新农村建设工作的难度。但是当时使用无人机航测技术对这些山区的地貌地形进行监测时，可以为相关人员提供全面有效的正射影像图，将这些图像数据与地理信息系统相结合，便可以形成完整的监测系统。在长期的发展中，无人机航测提供的影像也可以根据发展需要进行周期性或实时的影像更新，可以充分发挥其高效的特点，为监测系统提供服务。
综上所述，无人低空航测技术和方法是一种实用可靠的航测新技术和方法，能够胜任新农村大比例尺地形图生产的要求，且切实加快了生产速度，降低了生产成本。此外，随着无人机航摄技术的推广应用，该技术也将在数字城市建设、地理国情监测、国家应急救灾及灾后重建等方面具有更广泛的应用。
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