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无人机航测在土地复垦调查中的应用研究

发表时间：2020/9/3 来源：《基层建设》2020年第10期作者：黄东海

[导读] 摘要：无人机使用时不光精准度高，而且能够快速的响应，可操作空间大并且成本也不高。

        广州科测空间信息技术有限公司 510630
        摘要：无人机使用时不光精准度高，而且能够快速的响应，可操作空间大并且成本也不高。土地复垦验收外业测绘主要目的是为了复核已复垦地块面积与地类情况。全野外数字化测图在野外用全站仪、RTK(Real-timekinematic，实时动态)载波相位差分技术等按照测图范围采集数据，这种测图方法测量需要投入大量人力、物力和时间，并且在地形破碎、地势险要的地区难以测量。无人机技术的应用可以为现有的土地测绘带来新的格局。
        关键词：无人机航测；土地复垦调查；应用研究
        引言
        无人机具有轻小、续航时间长、成本低、机动灵活等特点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有利补充。本文主要对无人机航测在土地复垦调查中的应用作具体论述。
        1传统技术在矿山复垦中的局限性
        在对矿山进行土地复垦时，为获得矿山的详细数据，传统的技术手段是利用RTK及全站仪进行数字化测图，继而对整个矿山进行人工测量。利用传统的技术手段获得矿山复垦所需要的数据，其精度上可以满足进行矿山复垦规划设计的需要，但存在以下缺点：（1）效率及安全性低。利用传统的技术方法对矿山进行测量，需要开展大量的野外作业，当矿山面积较大时，野外作业将耗费大量的人力及时间。同时，在野外作业时，因矿山地形条件复杂，利用传统技术对矿山进行测量，野外作业人员的安全难以保证。（2）数据容易出现遗漏。利用传统的数字化测图进行矿山测量，由人工利用RTK及全站仪进行野外作业。当矿山面积较大或矿山地形条件过于复杂时，会出现野外作业漏测或不能满足测量条件的情况，从而造成测量数据不完整，出现数据遗漏。（3）测量成果单一。利用传统技术获得的矿山数据形式单一、不够直观，且时效性较差，因此无法进行矿山复垦前后的效果对比工作。
        2无人机航测技术
        无人机航测模式是通过无人机航测的方式完成外业测量工作，利用航片成果作为地类判读依据，完成地类判读和注记，从而形成调查成果。无人机航测是以摄影测量为基础，利用无人机作为空中平台搭载机载遥感设备获取地面信息，通过计算机处理得到所需影像的低空数字航摄技术，可应用于生产数字线化图（DLG）、数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）等成果。它主要由飞行器、飞行控制系统、传感器和地面保障系统组成，是无人机飞行技术、通信技术以及GNSS定位技术的有机融合体。随着无人机飞行器平台的不断发展，无人机的小型化和经济性，大大扩展了其适用场景，并得到了市场青睐。主要具有以下几个特点：第一，飞行限制少。无人机航测通常为低空飞行，空域申请便利，受气候条件影响小，受起降场地影响小。第二，时效性和经济性强。无人机航测作业准备时间短、操作简单、运输便利，作业人员数量和技术门槛要求较低，日均作业范围可以达到数十平方公里，相较人工测绘在小范围作业中具备极强的效率优势和经济优势。第三，续航能力强。随着无人机机型的不断小型化以及能量转换技术的不断发展，小型无人机单次飞行时间可以持续1小时以上，并可以通过更换电池的方法持续续航。无人机以其简便、高效的特点，在测绘、遥感领域被广泛应用，在土地复垦测量领域也有应用的案例，如矿区土地复垦测量等。
        3无人机航测在土地复垦调查中的应用
        3.1无人机影像的获取
        （1）无人机飞行航线规划。根据矿区的实际情况，参照《CH/Z3005-2010低空数字航空摄影规划要求》，此次航摄相片的航向重叠度为80%，旁像重叠度为65%，飞行相对高度为110m，航线角度174°。共拍摄相片106张，相片地面分辨率为2.44cm，获取矿区影像数据13.7535hm2。航摄当天，天气晴朗，风力3级，选在正午进行航摄，保证了航摄时具有充足的光线，同时把阴影对航摄的影响降到最低。（2）像控点测量。

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像控点的精度和数量直接影响到航测数据后期处理的精度，所以像控点的布设和选择要规范、严格、精确。
        3.2合理运用高科技手段提高工作质量
        为了提高土地复垦工作的质量和效率，相关单位还需要对土地复垦领域进行研究，对相关的标准体系进行完善，制定出相应的管理制度。此外，相关的施工单位还需要在土地复垦工作中引进一些高科技手段和先进的施工设备，以最大程度地提高土地复垦施工的质量和效率。在进行土地复垦工作时，相关的工作人员还要做到相关信息公开，保证项目建设和管理的透明度，保障土地复垦工作的顺利开展。相关的工作单位在进行土地复垦工作时，还需要安排管理人员对施工过程进行监督，避免对复垦区域的生态环境造成二次破坏。
        3.3布置像控点
        因为精灵4-RTK只能直接获取WGS84或CGCS2000坐标系下的POS数据,影像直接处理只能生成CGCS2000或者WGS84坐标下的正射。如果需要80坐标系下的正摄,则需要采用像控点纠正或者提前转换POS坐标为80坐标,对于无千寻覆盖区域和复杂的地形,可以在使用UBase的同时添加少量像控点,使精度进一步提高,进而满足测图精度要求。像控的目的是为了更好地获取高精度的影像数据。1:500的话建议间隔500-800米一个像控点，1:1000,1:2000可以间隔1公里一个点，小范围的话以控制住测区为宜，适量布设像控点。
        3.4无人机影像在矿山复垦中的应用
        利用低空无人机航空摄影得到的项目区高分辨率数字正射影像图，可以真实表现研究区内的地貌和地物分布，具有实时性。根据此图，首先能够掌握待复垦区域的损毁情况及基础设施分布、居民点坐落及交通等情况；其次，能够结合图像初步完成复垦的设计工作；最后，将正射影像图导入其他专业软件，对复垦设计中所需要的地物面积、体积进行测量，可使设计的复垦工程更准确，减少编制项目规划图、工程布置图，以及进行项目工程预算等的工作量。
        3.5无人机航测技术在地图块绘制中的应用
        通过对矿区土地复垦经营权权属调查工作的开展，相关工作人员已经获得了包括承包权利人等承包地块的基本信息。将矿区土地复垦区域调查工作与正射影像进行有效结合，在此基础上，利用土地登记簿中既有的地块边长以及地块面积，对航拍图像中的田间道路、田埂以及沟渠等进行图斑分割，从而进行地块图的绘制。无人机航测在地图块绘制中的有效应用使地图块绘制工作更加简单、快捷，也使绘制出的地图块更加清晰、直观，而且绘制的精确性得到很大提高，也使工作人员的判读工作更加简单、容易。
        结语
        综上，随着我国科学技术的不断进步，我国在无人机研发领域取得了较为突出的成就。由于无人机应用技术的不断成熟，已被广泛应用到生活、娱乐以及军事等领域，使人们的生活以及工作方式发生改变，使工作更加简单、快捷。土地复垦调查工作具有工作难度高、工作量大的特点，而无人机的灵活度较高，而且容易操控，测量数据也较为准确，将无人机航测技术应用到这项工作中能够使确权工作更加方便、高效。相信随着无人机应用技术的不断成熟，无人机航测在矿区土地复垦工作中能够得到更好地应用。
        参考文献
        [1]肖武,胡振琪,张建勇,等.无人机遥感在矿区监测与土地复垦中的应用前景[J].中国矿业,2017,26(6):71-78.
        [2]张守魁.无人机航空摄影测量技术在矿区地形测量中的应用与探讨[J].资源信息与工程,2017,32(3):129-130.
        [3]史晓明,张田凤,汪洋,等.中航时固定翼无人机在湖北省航空应急测绘系统建设中的应用[J].测绘通报,2017(s1):185-187.