時(shí)間：2023-03-06 16:01:36
序論：在您撰寫(xiě)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī)系統(tǒng)；快速測(cè)繪；分析
Abstract: Combined with the actual, this paper introduces the concept of the UAV system fast mapping, and analyzes the specific operating processes and advantages and disadvantages, for your reference.
Key words: UAV system; fast mapping; analysis
中圖分類號(hào):TP79文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2095-2104（2012）
近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,地表形態(tài)發(fā)生著劇烈變化,迫切需要實(shí)現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)的快速獲取與實(shí)時(shí)更新。航空攝影是快速獲取地理信息的重要技術(shù)手段,是測(cè)制和更新國(guó)家地形圖以及地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的重要資料源,在空間信息的獲取與更新中起著不可替代的作用。應(yīng)實(shí)時(shí)化測(cè)繪的需求,無(wú)人機(jī)航攝近年來(lái)發(fā)展迅猛,隨著無(wú)人機(jī)與數(shù)碼相機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展,基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的數(shù)字航攝技術(shù)已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在應(yīng)急數(shù)據(jù)獲取與小區(qū)域低空測(cè)繪方面有著廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)人飛行器與航空攝影測(cè)量相結(jié)合,成為航空對(duì)地觀測(cè)的新遙感平臺(tái)被引入測(cè)繪行業(yè),加上數(shù)碼相機(jī)的引入,就使得“無(wú)人機(jī)數(shù)字低空遙感”成為航空遙感領(lǐng)域的一個(gè)嶄新發(fā)展方向。“無(wú)人機(jī)數(shù)字低空遙感”有低成本、快捷、靈活機(jī)動(dòng)等顯著特點(diǎn),可成為衛(wèi)星遙感和有人機(jī)遙感的有效補(bǔ)充手段。本文主要論述了無(wú)人機(jī)數(shù)字航攝系統(tǒng)的性能與特點(diǎn)以及利用其實(shí)施的低空攝影測(cè)量試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)論證了該系統(tǒng)的可行性與優(yōu)勢(shì)。
1、“無(wú)人機(jī)低空遙感”系統(tǒng)簡(jiǎn)介及發(fā)展?fàn)顩r
無(wú)人飛行器遙感技術(shù)有其他遙感技術(shù)不可替代的優(yōu)點(diǎn),可成為衛(wèi)星遙感和有人機(jī)遙感的有效補(bǔ)充手段,該技術(shù)主要涉及飛機(jī)平臺(tái)、測(cè)控及信息傳輸、傳感器、遙感空基交互控制、地面實(shí)驗(yàn)/處理/加工、以及綜合保障等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。我國(guó)無(wú)人飛行器航空遙感技術(shù)的進(jìn)步不僅表現(xiàn)在無(wú)人飛行器的研制,還表現(xiàn)在正好適用于航空遙感的飛行控制系統(tǒng)、遙感通訊系統(tǒng)的研制,更表現(xiàn)為輕小型化傳感器及其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相匹配的航空遙感系統(tǒng)集成,最終形成可執(zhí)行航空遙感任務(wù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。
目前,我國(guó)已有多家科研機(jī)構(gòu)和公司研制出輕小型無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)(固定翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人直升機(jī)低空遙感系統(tǒng))。目前比較適用的低空遙感無(wú)人機(jī),一般任務(wù)載重10kg～20kg,安裝1～4個(gè)面陣數(shù)碼相機(jī),適宜獲取0.05m～0.50m分辨率的光學(xué)彩色影像。機(jī)上安裝GPS和輕小型穩(wěn)定平臺(tái),因此可以支持全自動(dòng)空中三角測(cè)量,實(shí)現(xiàn)稀少地面控制點(diǎn)的高精度測(cè)量。
“無(wú)人機(jī)低空遙感”系統(tǒng)組成
本文論述的無(wú)人機(jī)數(shù)字航攝系統(tǒng)是自主產(chǎn)權(quán)的“華鷹”無(wú)人機(jī)數(shù)字航攝系統(tǒng),該系統(tǒng)是是基于固定翼飛行平臺(tái)的現(xiàn)代化城鎮(zhèn)空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),系統(tǒng)見(jiàn)圖1所示。該系統(tǒng)采用具備姿態(tài)、速度和高度精確控制與數(shù)據(jù)記錄，以GPS導(dǎo)航為基礎(chǔ)的自動(dòng)駕駛儀，搭配千萬(wàn)像素級(jí)135型全畫(huà)幅單反數(shù)碼相機(jī)和姿態(tài)穩(wěn)定云臺(tái)，可快速獲取1:2000大比例尺真彩色航空影像。
該系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)重20kg,長(zhǎng)2.1m,翼展2.6m,它采用一臺(tái)空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn),巡航速度110km/h,升限達(dá)到海拔3500m,續(xù)航時(shí)間3小時(shí)。該系統(tǒng)采用了先進(jìn)的GPS導(dǎo)航自主飛行,航線全自動(dòng)規(guī)劃,飛行航跡、高度和姿態(tài)高精度自動(dòng)控制等一系列先進(jìn)技術(shù),具備了良好的飛行性能,只需要一條100m長(zhǎng)的跑道,周圍沒(méi)有突出的障礙物,無(wú)人機(jī)就可以自主起降,如果采用遙控起降方式,則只需要二三十米長(zhǎng)的跑道。起飛后,盤(pán)旋一圈,檢驗(yàn)飛行狀態(tài),就可以按照預(yù)先設(shè)定的航線,自動(dòng)飛往預(yù)定目標(biāo)執(zhí)行任務(wù)。它主要包括：
2.1空中部分:云臺(tái)(含穩(wěn)定平臺(tái))、數(shù)碼相機(jī)、執(zhí)行部分、自動(dòng)控制設(shè)備、差分GPS、攝像機(jī)、通訊設(shè)備。
2.2地面部分:地面GPS、手控設(shè)備、編碼器、計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備。
該系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線鏈路方式連接連接地面與空中設(shè)備。
圖1
“無(wú)人機(jī)低空遙感”系統(tǒng)控制指標(biāo)
通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)控制,該系統(tǒng)的航攝質(zhì)量所達(dá)到的如下:
3.1 航向重疊度:55%～80%可調(diào),最大可設(shè)置為80%,重疊度平均差:≤±4%
3.2 旁向重疊度:25%～50%可調(diào),最大可設(shè)置為90%,重疊度平均差:≤±4%
3.3 橫滾、俯仰角:≤1.5°;旋偏角:≤3°
3.4 航攝高度穩(wěn)定能力:≤±5m;
3.5航線偏差:≤±3m;
3.6 1km航線彎曲度:≤0.5%
無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)技術(shù)流程
數(shù)字航攝作業(yè)與傳統(tǒng)膠片航攝相比,影像無(wú)需沖洗和掃描,作業(yè)步驟減少了許多,這樣可以大大縮短測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)周期,采用本文論文的無(wú)人機(jī)數(shù)字航攝系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)的具體數(shù)字航測(cè)作業(yè)流程見(jiàn)圖2所示。
圖2
4.1資料收集及技術(shù)設(shè)計(jì)
首先，應(yīng)充分收集測(cè)區(qū)現(xiàn)有資料，主要包括：1:10000地形圖、高等級(jí)控制點(diǎn)情況、測(cè)區(qū)地形、相對(duì)高度、植被分布、天氣狀況情況。
4.2 航線及測(cè)區(qū)劃分
根據(jù)本測(cè)區(qū)地形及成圖比例尺等因素情況確定本次飛行的航高，確保無(wú)人機(jī)在安全的高度上飛行?？紤]成圖精度等因素，如果測(cè)區(qū)的相對(duì)高差較大，還需根據(jù)海拔高度分片區(qū)進(jìn)行。考慮地形分布情況，確定航攝時(shí)的具體飛行路線。
4.3外業(yè)航空攝影
掌握天氣動(dòng)態(tài)，選擇最有利的外部條件，盡量減少外部覆蓋物（積雪、植被）對(duì)攝影與測(cè)圖的不良影響。航攝方向一般均為東西方向，可減弱日照方面的影響。選擇航攝時(shí)間既要考慮充足的光照度，又要避免過(guò)大的陰影。
4.4像控布設(shè)及像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)
一般采用區(qū)域法布設(shè)像控點(diǎn)，布設(shè)方式成格網(wǎng)狀，格網(wǎng)點(diǎn)附近即是像控點(diǎn)的采集區(qū)域。在測(cè)區(qū)及地形變換處應(yīng)布設(shè)平高點(diǎn)。
4.5內(nèi)業(yè)空三加密
無(wú)人機(jī)所獲取的航片有“像幅小，影像畸變大，旋偏角和翻滾角大”等特點(diǎn)，內(nèi)業(yè)計(jì)算量非常大。該系統(tǒng)采用的空三加密模塊和平差模塊可快速并行處理海量數(shù)據(jù)，能夠快速高效地生成大量高精度、高強(qiáng)度的模型連接點(diǎn)，獲得高精度的空三加密結(jié)果，滿足成圖要求。
4.6 立體測(cè)圖
采用現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件可自動(dòng)進(jìn)行以下工作，如：內(nèi)業(yè)立體判測(cè)、模型連接等工作。并具備自動(dòng)、最優(yōu)地切換立體模型，無(wú)需生成核線影像。極大地減輕了測(cè)繪人員工作勞動(dòng)強(qiáng)度，非常適合無(wú)人機(jī)航攝成圖。
另一方面，由于無(wú)人機(jī)有其獨(dú)有的特點(diǎn)，如：像元分辨率低（只有DMC的一半左右），內(nèi)業(yè)判讀困難，因此，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中我們應(yīng)該適當(dāng)增加大人工干預(yù)的力度。尤其要注意對(duì)于難于判斷其是的點(diǎn)狀地物。如：電桿、水塔或煙囪等的判讀。
4.7 外業(yè)補(bǔ)測(cè)及調(diào)繪
如果在航攝過(guò)程中存在植被遮蓋及陰影無(wú)法進(jìn)行立體測(cè)圖則可采用常規(guī)測(cè)量方式進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪及補(bǔ)測(cè)。
（略）
關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī) 相機(jī)控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TP1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973(2011)004-103-02
1 引言
信息時(shí)代，信息是至關(guān)重要的資源，而信息的獲取又是其中非常重要的一步，無(wú)人飛機(jī)攝影測(cè)量與遙感作為對(duì)地觀測(cè)獲取對(duì)地物信息的重要手段。無(wú)人機(jī)航空遙感是以無(wú)人機(jī)為搭載平臺(tái)的航空遙感技術(shù)。它涉及到無(wú)人機(jī)技術(shù)和航空遙感技術(shù)兩方面，是兩種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。隨著無(wú)人機(jī)和航空遙感技術(shù)的成熟，無(wú)人機(jī)已經(jīng)逐漸應(yīng)用在民用遙感領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)航空遙感也正成為航空遙感的一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。
2 無(wú)人機(jī)相機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
作為新一代數(shù)字航空遙感測(cè)繪攝像產(chǎn)品，要求具有較高的分辨率，鏡頭畸變小，較大的存儲(chǔ)容量，較小的尺寸和較輕的重量。相機(jī)拍攝能實(shí)現(xiàn)依據(jù)GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)、時(shí)間信息實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或者自動(dòng)拍攝，適合在無(wú)人機(jī)和有人機(jī)上安裝操作。為遙感測(cè)繪行業(yè)提供平臺(tái)支撐。
2.2系統(tǒng)構(gòu)成
首先四個(gè)相機(jī)根據(jù)航拍要求選擇合適的性能指標(biāo)，初步定為1000萬(wàn)像素，遠(yuǎn)心鏡頭。按照一定的夾角安裝在飛機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)上面，工控機(jī)獲取飛機(jī)的飛控信息(包括姿態(tài)和位置時(shí)間信息)或者通過(guò)自身的GPS獲取位置和時(shí)間信息，根據(jù)航拍要求確定拍攝的位置或者時(shí)間點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或者自動(dòng)拍攝。拍攝時(shí)候要求工控機(jī)發(fā)送同一時(shí)序的快門(mén)控制信號(hào)給4個(gè)相機(jī)，時(shí)序脈寬可以控制。相機(jī)拍攝后圖片數(shù)據(jù)可以以raw或者壓縮后的格式發(fā)送給工控機(jī)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)照片文件要求記錄拍攝時(shí)的GPS位置和時(shí)間信息。
3 硬件設(shè)計(jì)
3.1相機(jī)NiKon-D200
圖像輸出采用USB2.0最大速度，電源直流7.4V電池組，EH-6H電源適配器。相機(jī)通過(guò)USB口發(fā)送圖像數(shù)據(jù)給工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)快門(mén)線控制相機(jī)同步動(dòng)作。
3.2鏡頭
為相機(jī)配置的鏡頭是Nikon Nikkor 85mm f／1.8D AF
3.3控制和存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)
采用研華機(jī)箱ARK-5280規(guī)格為：
3.4 PCI快門(mén)控制卡
選擇研華IO卡PCI-1761作為快門(mén)輸出。當(dāng)繼電器開(kāi)的時(shí)候，不進(jìn)行拍照，繼電器閉合拍照，閉合的時(shí)間長(zhǎng)度改變快門(mén)脈寬。
快門(mén)線采用國(guó)產(chǎn)深圳市永諾攝影器材有限公司生產(chǎn)的JIANISI RS-N1型號(hào)兼容D200的快門(mén)線進(jìn)行改造。
3.5 GPS模塊
GPS模塊型號(hào)為：ublox芯片，北京星網(wǎng)宇達(dá)科技發(fā)展中心設(shè)計(jì)的電路模塊。該模塊提供10m的定位精度，刷新頻率4／s。
GPS信號(hào)和計(jì)算機(jī)連接關(guān)系，首先通過(guò)GPS模塊上的座連接到航空連接器上，航空連接器固定在機(jī)箱上，然后再通過(guò)航空連接器連接到DB9的RS232座上。
3.6相機(jī)電源供應(yīng)卡
電源供應(yīng)關(guān)系，主要考慮GPS模塊的+5V供電，另外考慮給外部相機(jī)供應(yīng)+12V，取電方式都是從機(jī)箱主板上獲取。如上圖3。連接關(guān)系為上表。主板+5V接于GPS模塊,+12V接于航空連接器供機(jī)箱外部照相機(jī)供電。航空連接器安裝在機(jī)箱上面。
在實(shí)際的工控機(jī)改造中，要把相機(jī)電源，擴(kuò)展的2個(gè)USB口，GPS模塊合成在一個(gè)卡上，統(tǒng)一插在一個(gè)PCI槽上。固定輸入輸出。
3.7與無(wú)人機(jī)連接接口
與無(wú)人機(jī)接口包括2個(gè)RS422，一個(gè)異步RS422，一個(gè)同步RS422。異步RS422主要實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的下傳，同步RS422主要實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)拍攝快試圖的上傳。
3.8相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)
相機(jī)穩(wěn)定平臺(tái)主要用于四個(gè)相機(jī)與無(wú)人機(jī)或者有人機(jī)之間的安裝對(duì)接，要求根據(jù)相機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和四個(gè)相機(jī)之間的拍攝角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，角度信息與航跡規(guī)劃模塊有關(guān)。
3.9操控平臺(tái)
操控平臺(tái)對(duì)于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)主要考慮工控機(jī)的固定安裝，有人機(jī)還要考慮人的操作控制平臺(tái)。
4 軟件設(shè)計(jì)
該航攝儀要求支持有人機(jī)和無(wú)人機(jī)拍攝，除了要實(shí)現(xiàn)基本的航拍功能，還需要有良好的人機(jī)交互功能。
遙感控制系統(tǒng)的功能模塊分析，根據(jù)任務(wù)需求，遙感空中控制系統(tǒng)劃分為五大模塊：拍攝控制模塊、航跡姿態(tài)信息處理模塊、遙感數(shù)據(jù)處理模塊、人機(jī)界面交互模塊、航跡規(guī)劃模塊。各模塊劃分、相互之間以及與其它系統(tǒng)間的關(guān)系見(jiàn)圖。
5 地面調(diào)試與結(jié)果
針對(duì)不同的測(cè)試目的，在對(duì)地觀測(cè)數(shù)字航空遙感地面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)上進(jìn)行了多次地面聯(lián)合調(diào)試。按照系統(tǒng)構(gòu)成所示的連線方式，搭建整個(gè)系統(tǒng)，然后給系統(tǒng)外接27V直流電源，系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的方式啟動(dòng)。啟動(dòng)后，控制工控機(jī)通過(guò)快門(mén)卡控制相機(jī)拍攝。在程序設(shè)置時(shí)將四臺(tái)偏振相機(jī)分別設(shè)置編號(hào)為1、2、3和4，其中3號(hào)相機(jī)負(fù)責(zé)傳輸快試圖，其調(diào)試結(jié)果如圖所示，四臺(tái)不同角度的相機(jī)同時(shí)得到控制拍攝，并且3號(hào)相機(jī)已傳送了一幅84.5K的快試圖數(shù)據(jù)。
本文設(shè)計(jì)的偏振遙感載荷系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了與無(wú)人機(jī)的結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)載偏振遙感成像設(shè)備拍攝的自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸和存儲(chǔ)功能，不僅為偏振遙感數(shù)據(jù)的獲取增添了新的手段，更使得在惡劣環(huán)境下大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的偏振遙感數(shù)據(jù)獲取成為可能。系統(tǒng)的研制成功進(jìn)一步豐富了航空遙感器的種類，提高了人們獲取航空遙感數(shù)據(jù)的能力。
參考文獻(xiàn)：
[1]彭望等編.遙感概論[M].北京：高等教育出版社，2002.
[2]余詠勝，游寧君.數(shù)碼航攝像機(jī)――傳統(tǒng)膠片航攝像機(jī)的替代者[J].測(cè)繪通報(bào).2005(3)：6-10.
關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；無(wú)人機(jī)遙感；水土保持
水土保持監(jiān)測(cè)作為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作的重要組成部分，是水土流失預(yù)防監(jiān)督和治理的重要基礎(chǔ)。常規(guī)的水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)手段無(wú)法很好滿足生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性、及時(shí)性和完整性的要求。無(wú)人機(jī)遙感具備準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和全面性的特點(diǎn)，成為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)新的技術(shù)手段。通過(guò)對(duì)已完成的西氣東輸項(xiàng)目前期充分調(diào)研分析，通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)項(xiàng)目的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，對(duì)該技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行探討。
1．工程概況
西氣東輸二線工程西起新疆霍爾果斯口岸，向東南延伸至上海、香港，全長(zhǎng)近萬(wàn)公里，是我國(guó)天然氣四大進(jìn)口戰(zhàn)略信道中的西北信道，工程新疆段自新疆霍爾果斯口岸入境后，基本沿G312由西向東敷設(shè)，從哈密市出疆，管線長(zhǎng)度約1340km。本次論文研究對(duì)象選擇其中典型果子溝路段的兩處渣場(chǎng)為例。本次選取果子溝兩處渣場(chǎng)，1#渣場(chǎng)設(shè)計(jì)堆渣量1.5萬(wàn)m3，2#設(shè)計(jì)堆渣量4.7萬(wàn)m3。渣場(chǎng)主要擋蓄西氣東輸二線工程管道開(kāi)挖的棄渣。棄渣堆放場(chǎng)擋土墻呈L形設(shè)計(jì)方案，兩墻肩依山體斜坡為固定支承點(diǎn)，山體斜坡巖性多為坡積和中強(qiáng)風(fēng)化巖石，擋土墻肩嵌入山坡、梁凸出部位。本次渣場(chǎng)圍護(hù)設(shè)計(jì)采用重力式擋土墻型式。1#渣場(chǎng)擋土墻全長(zhǎng)236m，采用漿砌塊石填筑，優(yōu)選棄渣料，不夠時(shí)再外借。擋土墻墻頂寬度0.6m，迎渣面坡度1：0.4，背渣面坡度1：0.2，墻面高度4m，地面以上高度3m，前后墻趾寬度0.5m，高度1m。2#渣場(chǎng)擋土墻全長(zhǎng)308m，采用漿砌塊石填筑，優(yōu)選棄渣料，不夠時(shí)再外借。擋土墻墻頂寬度0.6m，迎渣面坡度1：0.3，背渣面坡度1：0.2，墻面高度2.5m，地面以上高度1m，前后墻趾寬度0.5m，高度1m。擋土墻每隔15m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2cm，用M2.5砂漿填縫，墻內(nèi)布設(shè)排水孔，采用管徑6cm的塑料管，排水孔坡度5％，間距1m，梅花形布置。渣場(chǎng)外坡按照1：2堆至1820.5m，頂部修成5％的坡度，以便于排水。外坡采用漿砌石網(wǎng)格砌筑，網(wǎng)格規(guī)格2×2m，采用C15、F200細(xì)?；炷?，網(wǎng)格內(nèi)播撒草籽。
2.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在典型區(qū)域的監(jiān)測(cè)應(yīng)用
長(zhǎng)輸管道工程空間跨距長(zhǎng)，多無(wú)人區(qū)，采取全線普查法獲取水土流失數(shù)據(jù)的難度大，投入大，時(shí)間長(zhǎng)。因此，監(jiān)測(cè)區(qū)域的土壤侵蝕背景數(shù)據(jù)及施工前后擾動(dòng)、治理效果的對(duì)比等，主要通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)方法與典型調(diào)查方法相結(jié)合的途徑獲得。以遙感影像為數(shù)據(jù)源，按照《水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（SL277－2002）規(guī)定，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行外業(yè)調(diào)查，建立遙感解譯標(biāo)志，通過(guò)解譯，獲得監(jiān)測(cè)區(qū)域在施工前后各種土地利用類型、土壤侵蝕類型和侵蝕強(qiáng)度的分布、面積和空間特征數(shù)據(jù)。
2.1人機(jī)交互式解譯流程
采用人機(jī)交互式解譯法進(jìn)行遙感影像的解譯與判讀，同時(shí)，對(duì)比分析重點(diǎn)監(jiān)測(cè)地段的土地利用和土壤侵蝕狀況，包括工程區(qū)域和擾動(dòng)帶兩部分，其中工程區(qū)域以管線中心線左右各500m范圍為監(jiān)測(cè)區(qū)域，擾動(dòng)帶則以管線中心線左右各20m為監(jiān)測(cè)區(qū)域。
2.2土地利用解譯
在遙感影像的土地覆蓋信息基礎(chǔ)上，依據(jù)人機(jī)交互式解譯原理和野外實(shí)地考察的結(jié)果建立項(xiàng)目區(qū)土地利用類型典型遙感影像解譯標(biāo)準(zhǔn)，形成土地利用現(xiàn)狀圖。土地利用分類參照國(guó)家土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，本次選擇的典型渣場(chǎng)所處位置進(jìn)行遙感影像處理，分析工程所處的土地利用現(xiàn)狀為有林地，見(jiàn)圖1。
2.3土壤侵蝕專題信息提取
在土地利用圖生成后，以人機(jī)交互式解譯原理和野外實(shí)地考察的結(jié)果分別建立土壤侵蝕類型遙感影像解譯標(biāo)準(zhǔn)。土壤侵蝕分類、制圖和數(shù)據(jù)庫(kù)建立均按照SL190-2007規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)土壤侵蝕分類分級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行。本次工程屬于天山山脈，工程沿山間河谷地帶布設(shè)，典型渣場(chǎng)選取在不影響行洪的山間洼地，所處位置為水力輕度侵蝕區(qū)域，詳見(jiàn)圖2。本次無(wú)人機(jī)的遙感監(jiān)測(cè)，獲到的只是施工結(jié)束后的一個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)，只代表了這一時(shí)段的現(xiàn)狀，本期的數(shù)據(jù)可與工程施工前、施工過(guò)程中的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，即可得到工程施工過(guò)程中的變化情況，也可了解到工程在自然恢復(fù)期的各項(xiàng)措施的實(shí)施后的效果。
3.無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)特征分析
通過(guò)本長(zhǎng)輸管道工程選取典型渣場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)例分析，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)工作中，可以準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地反映施工過(guò)程各階段的工程進(jìn)展和水土流失防治等情況，特別是在長(zhǎng)輸管道等大型線狀工程，優(yōu)勢(shì)更加突出和明顯。（1）無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確性高。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)往往是以米記的水土保持措施，傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感對(duì)大范圍的航拍有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)重點(diǎn)區(qū)域精度無(wú)法滿足監(jiān)測(cè)需求。無(wú)人機(jī)低空遙感可根據(jù)需求，調(diào)整飛行高度以獲取不同精度的成果。本次無(wú)人機(jī)低空飛行高度在50~300m之間，遙感像素分辨率為0．25m，經(jīng)過(guò)精度檢驗(yàn)，成果平面精度的誤差為1～3m，完全滿足水土保持監(jiān)測(cè)判讀、位置、面積等信息提取的要求。（2）無(wú)人機(jī)時(shí)效性好。無(wú)人機(jī)遙感與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感相比，較好地彌補(bǔ)了其時(shí)效性差和機(jī)動(dòng)性低的缺點(diǎn)。可以根據(jù)不同項(xiàng)目監(jiān)測(cè)工作的需求，由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員確定遙感的時(shí)間和范圍，在較短的時(shí)間內(nèi)完成遙感影像獲取和監(jiān)測(cè)信息的提取，能較及時(shí)地反映工程水土流失和水土保持情況，滿足定期常規(guī)監(jiān)測(cè)和災(zāi)害性事件應(yīng)急監(jiān)測(cè)的需求。而傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感，機(jī)動(dòng)性相對(duì)較差，不能及時(shí)的由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員掌握。（3）無(wú)人機(jī)更直觀全面。無(wú)人機(jī)遙感成果對(duì)比傳統(tǒng)的常規(guī)監(jiān)測(cè)方法，更能較為直觀和全面地反映工程現(xiàn)狀，不但能為業(yè)主、施工、監(jiān)理、監(jiān)測(cè)等部門(mén)在施工管理、施工總體布局、施工進(jìn)度控制等方面提供支持。而且可為水行政主管部門(mén)、業(yè)主單位水土保持監(jiān)督管理提供參考。
4.問(wèn)題與思考
關(guān)鍵詞：微型多旋翼；環(huán)境監(jiān)測(cè)；飛行控制系統(tǒng)
中圖分類號(hào)： TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）31-146-2
1 無(wú)人機(jī)的定義
無(wú)人駕駛航空器簡(jiǎn)稱無(wú)人機(jī)，英文的縮寫(xiě)為UAV（Unmanned Aerial Vehicle）。無(wú)人機(jī)具有受氣候的影響小，效率高反應(yīng)速度快、能準(zhǔn)確定位、準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單、操作控制容易等特點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性能高，可以在小面積區(qū)域、興趣地點(diǎn)懸停重點(diǎn)拍攝。
2 無(wú)人機(jī)的分類
①水平起降式：水平起降式機(jī)翼為固定式。優(yōu)點(diǎn)：飛行速度快，可以進(jìn)行高空飛行，動(dòng)力效率比高，續(xù)航能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：受空氣流動(dòng)影響較大，無(wú)法懸停在指定位置，對(duì)目標(biāo)只能進(jìn)行“盤(pán)旋觀察”在復(fù)雜地形飛行時(shí)需要操作難度高，微型固定翼UAV限于效果的比例，身體容易跟隨流線和角運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響其穩(wěn)定性，難以獲得連續(xù)穩(wěn)定清晰的圖像。對(duì)起飛和降落場(chǎng)地要求較高，要求起飛及著陸航線平整且無(wú)障礙物，且發(fā)射或降落時(shí)需要考慮風(fēng)向、風(fēng)速問(wèn)題，限制較多。②垂直起降式： 垂直起降式機(jī)翼為旋翼式。優(yōu)點(diǎn)：低空空氣流動(dòng)對(duì)其影響較小，可在空中懸停?？梢栽谂d趣目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行“懸停凝視”觀測(cè)，可以獲得連續(xù)穩(wěn)定清晰的圖像，有利于小目標(biāo)或局部區(qū)域的細(xì)致觀測(cè)。具有垂直起降能力，可以在惡劣的場(chǎng)地進(jìn)行起降，對(duì)氣象條件要求低，具有較廣的應(yīng)用范圍。缺點(diǎn)：機(jī)翼載荷比水平起降式高，動(dòng)力效率比低，無(wú)法滑行，為減少自重，續(xù)航力低，控制系統(tǒng)復(fù)雜，容錯(cuò)率低，容易出現(xiàn)故障。
在多種類的無(wú)人機(jī)中，四旋翼無(wú)人機(jī)是目前研究最為廣泛、用途最多的一種。四旋翼無(wú)人機(jī)由于能夠垂直起降、自由懸停，適應(yīng)不同的情況，在不同的環(huán)境下自由轉(zhuǎn)向和調(diào)速。
3 無(wú)人機(jī)工作原理
3.1 系統(tǒng)概述
無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)的核心，飛行控制系統(tǒng)通過(guò)采集飛行器的姿態(tài)、速度、壓力、轉(zhuǎn)速等信息，傳輸給飛行控制處理器，由處理器解算并發(fā)出控制無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的指令，并且通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以向地面站實(shí)時(shí)傳輸無(wú)人機(jī)的飛行參數(shù)和功能傳感器所探測(cè)的目標(biāo)信息；另一方面，地面站也可以根據(jù)需求向無(wú)人機(jī)發(fā)送指令，控制無(wú)人機(jī)姿態(tài)、航向，到達(dá)指定地點(diǎn)進(jìn)行拍攝或探測(cè)。整個(gè)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵，是地面站與機(jī)上飛行控制系統(tǒng)的綜合，飛行控制系統(tǒng)的好壞直接決定著無(wú)人機(jī)的質(zhì)量。
3.2 無(wú)人機(jī)探測(cè)系統(tǒng)搭載原理
3.2.1 無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)
無(wú)人機(jī)的遙感技術(shù)是將傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)搭建在無(wú)人機(jī)技術(shù)的平臺(tái)上，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)算控制，通過(guò)通信技術(shù)完成信息傳輸及存儲(chǔ)，可迅速、自動(dòng)、智能地獲取相關(guān)的環(huán)境空間信息，采集數(shù)據(jù)和應(yīng)用處理。無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、能實(shí)時(shí)傳輸影像，具有成本低、高分辨率、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，在高危地區(qū)探測(cè)具有較好的應(yīng)用前景。
3.2.2 利用高分辨CCD相機(jī)系統(tǒng)獲取遙感影像
無(wú)人機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)影像的自動(dòng)拍攝和獲取，通過(guò)航跡的規(guī)劃實(shí)施監(jiān)控，將采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和自動(dòng)傳輸，還可以完成影像預(yù)處理，可以在水域環(huán)境監(jiān)測(cè)提供環(huán)境信息，為各級(jí)環(huán)境部門(mén)環(huán)境檢測(cè)提供便利，并可滿足環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)的需求。
3.2.3 數(shù)據(jù)融合生成三維立體空間圖
地面站系統(tǒng)搭載了數(shù)據(jù)融合軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)將傳回的傳感器數(shù)據(jù)和位置信息等數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，生成立體三維空間圖，直觀展示各類信息，便于數(shù)據(jù)分析。
3.3 微型多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)使用目標(biāo)設(shè)定及定位
衛(wèi)星及傳統(tǒng)航空器在復(fù)雜水域、面積相對(duì)小且污染類型多樣的區(qū)域拍攝不清晰，無(wú)法達(dá)到分析要求，無(wú)人機(jī)飛行器可以在復(fù)雜區(qū)域完成懸停凝視，拍攝連續(xù)穩(wěn)定高像素圖像，更能細(xì)致對(duì)進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
四旋翼無(wú)人機(jī)攜行方便，不受使用場(chǎng)地約束，最高可在6 級(jí)風(fēng)力情況下使用，在陰云、霧霾能見(jiàn)度不良天氣情況下，可以低空或貼水面飛行，獲取水域環(huán)境的高清晰圖像，可以實(shí)時(shí)追蹤和監(jiān)測(cè)突發(fā)環(huán)境事件的發(fā)展。同時(shí)借助地面站外部通信設(shè)備將無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)拍攝巡查地點(diǎn)的高清圖片通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)播或存儲(chǔ)。
3.4 無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
①多旋翼無(wú)人機(jī)通過(guò)采用GPS 模塊實(shí)現(xiàn)了空間定位功能；將網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)及軟件技術(shù)，集成在多旋翼無(wú)人機(jī)上，利用無(wú)人機(jī)靈活性特點(diǎn)，以點(diǎn)及面，就可以無(wú)死角、全方位地探測(cè)目標(biāo)區(qū)域環(huán)境條件狀況，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定點(diǎn)采樣，極大減小了控制生產(chǎn)成本和系統(tǒng)功耗。②數(shù)據(jù)融合生成立體三維空間圖；特有設(shè)計(jì)了地面站系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示無(wú)人機(jī)傳回的傳感器數(shù)據(jù)和飛機(jī)當(dāng)前位置信息等，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，直接將數(shù)據(jù)以立體三維空間圖直觀展示，環(huán)境各參數(shù)指標(biāo)一目了然。
4 微型多旋翼無(wú)人機(jī)的操作注意事項(xiàng)
本文以大疆精靈Phantom 4為例，介紹無(wú)人機(jī)的使用方法：無(wú)人機(jī)具體參數(shù)如表1。
①在目標(biāo)地點(diǎn)附近起飛，飛行范圍是以起飛點(diǎn)為中心高度120m以下，半徑500m 范圍內(nèi)。②四旋翼飛行器可以垂直起降，在目標(biāo)區(qū)域附近垂直起飛，到達(dá)預(yù)定高度后，飛往目標(biāo)地點(diǎn)，對(duì)目標(biāo)地進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境調(diào)整無(wú)人機(jī)的高度，便于獲得更清晰的圖像。在飛行過(guò)程中要注意于其他建筑或固定障礙物保持20-30m的安全距離，與運(yùn)動(dòng)的障礙物需要保持500m的安全距離。在一次出動(dòng)微型多旋翼無(wú)人機(jī)時(shí)，需要在各組間設(shè)立指揮員，協(xié)調(diào)各組的飛行范圍，保證任務(wù)順利。③受電池約束，該型號(hào)無(wú)人機(jī)只能持續(xù)飛行28分鐘，信號(hào)接收范圍為3.5公里，在飛行時(shí)注意飛行時(shí)間和距離的控制，避免因沒(méi)電或超出控制距離造成損失。
5 多旋翼無(wú)人機(jī)在水域環(huán)境監(jiān)測(cè)中實(shí)際的應(yīng)用
5.1 無(wú)人機(jī)在水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的應(yīng)用
在水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，水域環(huán)境檢測(cè)尤為重要，以水草為例，水草作為大多魚(yú)類的食物，可以很好地促進(jìn)魚(yú)類的生長(zhǎng)，當(dāng)水草超過(guò)一定數(shù)量，會(huì)造成水層缺氧，并加速水草死亡，造成水質(zhì)變壞，不利于魚(yú)類養(yǎng)殖。所以魚(yú)塘需要實(shí)時(shí)監(jiān)視水草數(shù)量，人工劃船或觀望難以做到全局觀測(cè)，結(jié)果比較片面，使用無(wú)人機(jī)對(duì)水域進(jìn)行全局探測(cè)，快速了解魚(yú)塘整體情況，也可以在局部進(jìn)行懸停并凝視，確定水草生長(zhǎng)情況，獲得魚(yú)塘準(zhǔn)確信息并及時(shí)制定應(yīng)對(duì)措施。
5.2 無(wú)人機(jī)在環(huán)境檢測(cè)的應(yīng)用
沂河流經(jīng)臨沂沂水、沂南、臨沂市區(qū)，臨沂段全長(zhǎng)284公里，流域面積7425平方公里，集水面積2872平方公里，河面最寬達(dá)1540米；被臨沂人民譽(yù)為"母親河"。是臨沂重要的淡水資源，該河兩岸附近分布著工場(chǎng)和眾多的居民地，存在排污問(wèn)題。對(duì)沂河的環(huán)境檢測(cè)尤為重要，通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)可以快速地獲得沂河流域環(huán)境情況，對(duì)保護(hù)水資源具有重大意義。
6 結(jié)論
水域環(huán)境監(jiān)測(cè)需要對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全局觀測(cè)和量大的局部觀測(cè)，要想獲得大量高質(zhì)量的局部觀測(cè)信息，就需操作靈活，可控制性高的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組來(lái)完成?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是微型多旋翼無(wú)人機(jī)將會(huì)得到大量應(yīng)用，而且未來(lái)微型多旋翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展方向?qū)⑹侵悄芑?、多樣化的空中機(jī)器人群組。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 高鵬騏，晏磊，趙紅穎，何定洲.無(wú)人機(jī)遙感控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A].第十五屆全國(guó)遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C].2013.
[2] 黃愛(ài)鳳，鄧克緒.民用無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)[A].第九屆長(zhǎng)三角科技論壇――航空航天科技創(chuàng)新與長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C].2012.
（青海省地礦測(cè)繪院，西寧 810012）
（Qinghai Geology Mineral Surveying Institute，Xining 810012，China）
摘要： 無(wú)人機(jī)航空攝影以無(wú)人駕駛飛機(jī)作為空中作業(yè)平臺(tái)，集合高空拍攝、遙感以及航空攝影于一體，對(duì)農(nóng)村范圍內(nèi)的集體土地，包括屬于農(nóng)民集體所有的建設(shè)用地、農(nóng)用地和未利用地進(jìn)行航空攝影，獲取準(zhǔn)確的地形圖數(shù)據(jù)，以保證農(nóng)村集體土地登記確權(quán)發(fā)證工作有效進(jìn)行。本文對(duì)無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)在農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
Abstract： Unmanned aerial vehicle (UAV) aerophotography takes the pilotless aircraft as the aerial platform, integrating high altitude photography, RS and aerophotography. It takes airphoto of the rural collective land including construction land, farmland and unused land to get accurate topographic map data in order to ensure the rural collective land registration verification and certification work. This article briefly introduces the application of UAV aerophotography in rural land contract for the managerial right verification registration and certification.
關(guān)鍵詞 ： 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)；土地測(cè)繪；農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作
Key words： UAV aerophotography；topographic mapping；verification；registration and certification of rural land contract for the managerial right
中圖分類號(hào)：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1006-4311（2015）06-0233-02
農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作的主要任務(wù)是“查清承包地塊的面積和空間位置，建立健全土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)登記簿，妥善解決承包地塊面積不準(zhǔn)、四至不清、空間位置不明確、登記簿不健全等問(wèn)題，把承包地塊、面積、合同、權(quán)屬證書(shū)全面落實(shí)到戶，依法賦予農(nóng)民更加充分而有保障的土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)”，其中的關(guān)鍵步驟是以戶為基本單位，對(duì)現(xiàn)有人口、土地面積、地塊、承包現(xiàn)狀進(jìn)行清理核實(shí)。傳統(tǒng)土地調(diào)查使用皮尺測(cè)繪法，使用皮尺丈量，畫(huà)張草圖就可以進(jìn)行確權(quán)辦證?；灸軡M足面積和四至的相對(duì)準(zhǔn)確，但是操作過(guò)程不夠規(guī)范，由于沒(méi)有坐標(biāo)系等測(cè)繪最基本的要素，所以這種方法采集的成果根本就沒(méi)有空間位置。
然而，新型無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、通過(guò)遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)等應(yīng)用技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這具有快速性、時(shí)效性及清晰度優(yōu)點(diǎn)。無(wú)人機(jī)能夠充分提高調(diào)查和監(jiān)測(cè)的水平和效率。遙感監(jiān)測(cè)信息不僅客觀性好、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、時(shí)效性高、無(wú)人為干擾因素，而且信息的定性、定位和定量精度高，避免了虛報(bào)瞞報(bào)的情況，并且由于地塊的方位、面積等在圖上得到了清晰的標(biāo)示，政府部門(mén)可以做到“圖賬對(duì)應(yīng)”，從而準(zhǔn)確的掌握了地籍信息。
無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作中起到了很大的作用，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)作為一項(xiàng)空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，具有快速高效、機(jī)動(dòng)靈活、精細(xì)準(zhǔn)確、作業(yè)成本低、適用范圍廣、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)等重要特點(diǎn)，在小區(qū)域和常規(guī)飛行困難地區(qū)快速獲取高分辨率影像方面具有明顯優(yōu)勢(shì)?？梢岳脽o(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量系統(tǒng)獲取高分辨率航空影像，制作出高精度的正射影像圖。
確權(quán)登記工作的重點(diǎn)環(huán)節(jié)在于農(nóng)戶土地的外業(yè)測(cè)量。如果利用手持gps以傳統(tǒng)方式進(jìn)行外業(yè)實(shí)測(cè)。對(duì)于工期和質(zhì)量都達(dá)不到要求，而青海又是世界上唯一一個(gè)高海拔地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較落后，有著世界上獨(dú)一無(wú)二的地形地貌特征，也有著世界上獨(dú)一無(wú)二的天氣及氣候變化。青藏高原號(hào)稱“世界屋脊”，是一個(gè)大面積強(qiáng)烈的年輕隆起區(qū)，平均海拔在4500m以上，是我國(guó)現(xiàn)代冰川和多年凍土最發(fā)育的地區(qū)，在海拔4500m以上，為大片連續(xù)的多年凍土地區(qū)，大都是微受切剖的開(kāi)闊平坦地形，地表呈現(xiàn)單調(diào)。青藏高原海拔高、地形復(fù)雜，被譽(yù)為無(wú)人機(jī)的禁區(qū)。然而，我省新近完成的一項(xiàng)科研成果打破了禁區(qū)傳說(shuō)，讓無(wú)人機(jī)自由翱翔在高原的天空。我省無(wú)人機(jī)科研項(xiàng)目開(kāi)始于2012年5月，經(jīng)過(guò)短短一年的時(shí)間，青海省地礦測(cè)繪院科研人員成功探索出了一套適合在高海拔復(fù)雜地形、高寒缺氧等特殊環(huán)境下低空航空攝影測(cè)量的技術(shù)流程和操作方法。填補(bǔ)了我省在高原礦區(qū)無(wú)人機(jī)自主飛行獲取影像數(shù)據(jù)和應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)測(cè)繪1:2000大比例尺地形圖的空白，研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
由于青海地區(qū)有一些地方會(huì)有戶均耕地面積小的情況，加之手持GPS由于精度有限，實(shí)測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果誤差較大，造成群眾對(duì)測(cè)量結(jié)果不認(rèn)可等的問(wèn)題，使青海地區(qū)部分試點(diǎn)縣試點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地確權(quán)工作一度被動(dòng)。為順利完成試點(diǎn)任務(wù)，各試點(diǎn)縣農(nóng)牧局及項(xiàng)目承擔(dān)單位縣經(jīng)管站積極與上級(jí)業(yè)務(wù)主管部門(mén)和兄弟州縣交流探討，立即轉(zhuǎn)變舊思路、精心研究新方法，確定將無(wú)人機(jī)航測(cè)遙感技術(shù)應(yīng)用于土地確權(quán)試點(diǎn)項(xiàng)目外業(yè)測(cè)量，經(jīng)與多個(gè)專業(yè)測(cè)繪單位聯(lián)系商談，最終與省地礦測(cè)繪院達(dá)成合作協(xié)議，并在試點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立了航測(cè)地面臨時(shí)指揮部。經(jīng)過(guò)各試點(diǎn)的航測(cè)，使無(wú)人機(jī)航測(cè)遙感正攝影技術(shù)在我省農(nóng)村土地承包工作中得到了廣泛的應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用水平也走在了全省前列。該技術(shù)不僅用更高精度的GPS對(duì)測(cè)量地區(qū)進(jìn)行了測(cè)繪，還對(duì)地理地貌進(jìn)行了全面航拍，精確穩(wěn)妥地完成了農(nóng)村土地實(shí)際面積、空間位置等重要外業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集，為高質(zhì)量完成土地確權(quán)登記工作打下了良好基礎(chǔ)，還能為今后該地區(qū)規(guī)劃提供科學(xué)精確的圖文數(shù)據(jù)。
能夠優(yōu)質(zhì)按時(shí)的做好這一工作,完成農(nóng)村集體土地登記確權(quán)發(fā)證任務(wù)。是青海省面臨的一個(gè)重要任務(wù)，如今，青海省地礦測(cè)繪院無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作中起到了非常重要的作用，為青海省全面開(kāi)展農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在此以青海省湟中縣農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證試點(diǎn)航空攝影測(cè)量工作來(lái)說(shuō)，農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證工作主要利用1:2000正射影像底圖，套合第二次土地調(diào)查后形成的最新土地利用現(xiàn)狀圖數(shù)據(jù)（縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政界線以及村權(quán)屬界線，圖斑線、地類），按1：2000比例尺出圖制作成權(quán)屬調(diào)查工作底圖，在此基礎(chǔ)上由外野進(jìn)行實(shí)地地塊界線手工繪制、權(quán)利人，地塊號(hào)，地塊名稱等的調(diào)查，然后經(jīng)內(nèi)業(yè)采用CASS數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)進(jìn)行上圖、編輯、編制成農(nóng)村集體土地所有權(quán)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用KQ系統(tǒng)軟件進(jìn)行權(quán)屬資料建庫(kù)、分類面積統(tǒng)計(jì)和匯總等后續(xù)工作。比起傳統(tǒng)的GPS實(shí)地測(cè)量來(lái)看，工作效率有了一個(gè)質(zhì)的飛躍，傳統(tǒng)測(cè)量工期長(zhǎng)效率低，而無(wú)人機(jī)航測(cè)運(yùn)用在土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)確權(quán)登記發(fā)證中，大大提高了工作效率，也節(jié)約了一定的成本。無(wú)人飛機(jī)體積小巧，機(jī)動(dòng)靈活，不需專用跑道起降，受天氣和空域管制的影響很小，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)快速獲取影像。這對(duì)于我們青海這個(gè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)很好的方案。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳江龍，曲福田.土地登記與土地可持續(xù)利用-以農(nóng)村土地為例[期刊論文]-中國(guó)人口資源與環(huán)境，2003（05）.
[2]陳俊艷，鄺山，王振起.我國(guó)農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)流轉(zhuǎn)存在的問(wèn)題及對(duì)策，2010（1）.
[3]繆寧，羅時(shí)貴.農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)權(quán)屬性質(zhì)之探討[期刊論文]-農(nóng)業(yè)考古，2006（6）.
[4]原國(guó)家土地管理局.確定土地所有權(quán)和使用權(quán)若干規(guī)定[S].1995.
[5]張樂(lè)，等.淺談無(wú)人機(jī)的發(fā)展[J].科技信息，2008，18.
關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)；土地綜合整治；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
1 引言
土地綜合整治是國(guó)土資源工作的重要組成部分，是確保我國(guó)糧食安全、提高糧食綜合生產(chǎn)能力的有力支撐，是一項(xiàng)涉及面廣、實(shí)施時(shí)間長(zhǎng)、管理程序復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對(duì)保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)耕地總量動(dòng)態(tài)平衡，加速農(nóng)業(yè)、農(nóng)村現(xiàn)代化有著不可替代的作用?，F(xiàn)階段，我國(guó)土地綜合整治事業(yè)正處于管理模式調(diào)整和管理水平提高的關(guān)鍵時(shí)期。如何建立一套科學(xué)的監(jiān)管體系，確保土地綜合整治專項(xiàng)資金發(fā)揮預(yù)期績(jī)效，全面完成國(guó)家補(bǔ)充耕地計(jì)劃和項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)，讓項(xiàng)目長(zhǎng)期發(fā)揮效益，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，已成為我國(guó)當(dāng)前土地開(kāi)發(fā)整理工作的一項(xiàng)首要任務(wù)。
2 無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)簡(jiǎn)介
2.1 無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)組成
無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)主要由飛行控制系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、航拍攝像系統(tǒng)和影像處理軟件四部分組成。
2.2 無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)的特點(diǎn)
（1）低空飛行，空域申請(qǐng)便利。飛行系統(tǒng)升空準(zhǔn)備時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)輸便利。
（2）系統(tǒng)可快速獲取超高分辨率數(shù)字影像和定位數(shù)據(jù)，可針對(duì)特殊監(jiān)測(cè)目標(biāo)搭載全色波段、單波段、多波段等傳感器，并可進(jìn)行多角度攝影。
（3）系統(tǒng)為多種小型遙感傳感器提供了良好的搭載平臺(tái)，如探地雷達(dá)、熱成像儀、氣象傳感器、合成孔徑雷達(dá)等，易于拓展監(jiān)測(cè)功能，以滿足多種快速監(jiān)測(cè)所需。
（4）系統(tǒng)的置建費(fèi)用較低，運(yùn)營(yíng)成本、維護(hù)成本和操作手的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于載人機(jī)系統(tǒng)。
3 試驗(yàn)方案
3.1 試驗(yàn)區(qū)概況
本文選擇寧鄉(xiāng)縣大成橋鄉(xiāng)土地整理項(xiàng)目作為試驗(yàn)。該項(xiàng)目位于寧鄉(xiāng)縣大成橋鄉(xiāng)東北角區(qū)域，屬丘陵地區(qū)。土地綜合整治面積4km?，分割成四小塊，如圖1所示。
3.2 試驗(yàn)?zāi)康?/p>
采取航空攝影方式獲取不同時(shí)間階段的地面影像資料和數(shù)字線劃圖，通過(guò)數(shù)據(jù)變化分析對(duì)比對(duì)土地整治項(xiàng)目全過(guò)程實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控。
3.3 試驗(yàn)方案流程
本次實(shí)驗(yàn)方案主要分為“事前、事中和事后”三個(gè)階段，使其達(dá)到“事前預(yù)控、事中監(jiān)控和事后驗(yàn)控”的效果。試驗(yàn)方案流程如圖3所示。
由于實(shí)驗(yàn)區(qū)域范圍不發(fā)生變化，因此在進(jìn)行航線設(shè)計(jì)時(shí)只做一套方案，采取對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行3次航飛，分別為規(guī)劃設(shè)計(jì)前航飛一次、施工過(guò)程中航飛一次、竣工后航飛一次。如圖2所示：
4 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
4.1 事前預(yù)控
主要是獲取項(xiàng)目區(qū)內(nèi)DOM、DLG產(chǎn)品，向設(shè)計(jì)部分提供設(shè)計(jì)依據(jù)。DLG數(shù)據(jù)疊加DOM數(shù)據(jù)可為設(shè)計(jì)人員提供更為直觀的設(shè)計(jì)效果，更能合理地進(jìn)行道路、水渠及其附屬工程的設(shè)計(jì)，而DEM成果可作為土方量計(jì)算的依據(jù)。
在方便設(shè)計(jì)部分的同時(shí)也為土地監(jiān)管部門(mén)留下了歷史依據(jù)，為項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中是否存在夸大土方量，田間道路重復(fù)建設(shè)，橋梁維修虛報(bào)為橋梁新建，虛列拆遷補(bǔ)償費(fèi)、青苗補(bǔ)償費(fèi)及其他變更工程，整理田塊面積錯(cuò)報(bào)，整理田塊數(shù)量漏報(bào)，整理結(jié)果、質(zhì)量瞞報(bào)等現(xiàn)象起到了防微杜漸、提前預(yù)防的效果。
4.2 事中監(jiān)控
在項(xiàng)目施工過(guò)程中，工程量大，土地監(jiān)管人員無(wú)法直觀地了解到項(xiàng)目區(qū)的施工情況。而事中階段能根據(jù)土地監(jiān)管部門(mén)的需要，采用無(wú)人機(jī)定期對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行航飛，可飛一次或者多次，主要是獲取生產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)的DOM數(shù)據(jù)，能直觀地反映出項(xiàng)目區(qū)施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工單位是否按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，是否存在工程質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)存在質(zhì)量問(wèn)題的工程起到了實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用。如圖4所示：左邊影像為項(xiàng)目施工前，右邊影像為項(xiàng)目施工中。
4.3 事后驗(yàn)控
項(xiàng)目驗(yàn)收是項(xiàng)目完成的最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。事后階段無(wú)人機(jī)航飛主要是為生產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)的竣工驗(yàn)收?qǐng)D紙、竣工后DOM和DEM 數(shù)據(jù)。通過(guò)竣工后影像與施工前影像獲取對(duì)比，可直觀地檢查出其工程是否按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，是否存在偷工減料、瞞報(bào)工程量等現(xiàn)象。如圖5所示。
5 結(jié)語(yǔ)與展望
在大力發(fā)展RS技術(shù)運(yùn)用于土地整理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的時(shí)代，無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)的產(chǎn)生無(wú)疑又是一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的RS技術(shù)，其高效、快捷、成本低的特性，促使土地監(jiān)管部門(mén)加強(qiáng)了土地監(jiān)管力度。無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)能夠全面提高規(guī)劃設(shè)計(jì)和預(yù)算編制的科學(xué)性，為土地監(jiān)管打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在今后的土地整理動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中對(duì)提高土地整理項(xiàng)目竣工驗(yàn)收質(zhì)量和進(jìn)一步規(guī)范土地整理權(quán)屬管理工作等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1] 金偉，葛宏立，杜華強(qiáng)，徐小軍. 無(wú)人機(jī)遙感發(fā)展與應(yīng)用概況[J]. 遙感信息，2009（01）
[2] 陳亞嶺，付治河，張景湘. 3S技術(shù)在土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 光盤(pán)技術(shù)，2007（05）
[3] 滕曉波，陳春花. 3S技術(shù)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 全球定位系統(tǒng)，2010（03）
[4] 于洪蘋(píng)，程朋根，夏友青. 土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中3S技術(shù)的應(yīng)用[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（03）
[5] 廖克，成夕芳，吳健生，陳文惠. 高分辨率衛(wèi)星遙感影像在土地利用變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪科學(xué)，2006（06）
[6] 樓立明，劉衛(wèi)東，馮秀麗. 基于高分辨率遙感影像的土地利用變化監(jiān)測(cè)[J]. 遙感技術(shù)與應(yīng)用，2004（01）
[7] 申海建，郭榮中，黃小波，滕曉波. 微型無(wú)人機(jī)（MUAV）航空攝影測(cè)量技術(shù)在土地整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[A]. 2007年中國(guó)土地學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C]. 2007
關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)；煤田普查；1:2000地形圖測(cè)繪
中途分類號(hào)：P217參考文獻(xiàn)：A
一、引言
煤田普查即發(fā)現(xiàn)煤田和概略評(píng)價(jià)煤炭資源的地質(zhì)工作，一般是在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查或煤田預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的煤田地質(zhì)工作。近年來(lái)，隨著國(guó)家能源戰(zhàn)略的加速推進(jìn)，煤田地質(zhì)工程越來(lái)越呈現(xiàn)出范圍廣、地形復(fù)雜、工期緊的特點(diǎn)，對(duì)測(cè)繪也提出了更高的要求。
傳統(tǒng)的人工測(cè)量模式存在作業(yè)周期長(zhǎng)、人力投入大、成本高等問(wèn)題，甚至?xí)霈F(xiàn)困難地區(qū)無(wú)法施測(cè)，無(wú)法滿足高難度、快節(jié)奏測(cè)量生產(chǎn)的需要。因此，借助新技術(shù)、新工藝來(lái)滿足煤田普查項(xiàng)目任務(wù)重、時(shí)間短、質(zhì)量高的需要顯得極為迫切。
現(xiàn)有的衛(wèi)星遙感技術(shù)雖然能夠獲取大區(qū)域的空間地理信息，但受回歸周期、軌道高度、氣象等因素的影響，遙感數(shù)據(jù)分辨率和時(shí)相難以保證。常規(guī)航空攝影技術(shù)因受空域協(xié)調(diào)、起降場(chǎng)地選取、天氣等因素的影響較大，缺乏機(jī)動(dòng)快速能力，同時(shí)成本較高，靈活及精細(xì)度不足，無(wú)法及時(shí)有效地滿足小范圍高分辨率數(shù)據(jù)快速獲取。而作為傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量補(bǔ)充手段的低空無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)，憑借其自身機(jī)動(dòng)靈活、快速高效、困難地區(qū)探測(cè)的航片獲取技術(shù)，以及精準(zhǔn)的后處理技術(shù)，大大降低了作業(yè)成本和生產(chǎn)周期[2-3]，在“短、平、快”的測(cè)繪項(xiàng)目中具有明顯優(yōu)勢(shì)。
論文依托甘肅煤田地質(zhì)局委托項(xiàng)目，甘肅煤田地質(zhì)局綜合普查隊(duì)于2012年對(duì)甘肅省景泰縣某煤礦測(cè)繪1：2000數(shù)字化地形圖，測(cè)區(qū)面積約30km2。
二、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
低空無(wú)人(unmanned aerial vehicle，UAV)機(jī)航攝系統(tǒng)[4]是一種集無(wú)人駕駛飛行器、遙感及GPS導(dǎo)航定位等技術(shù)于一體建立起來(lái)的高機(jī)動(dòng)性、低成本和小型化、專用化的遙感系統(tǒng)。
無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)主要包括無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)和非量測(cè)型面陣CCD數(shù)碼相機(jī)，以及地面站、遠(yuǎn)程無(wú)線裝置、地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等輔助設(shè)施。
無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)
無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)主要包含固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼輕型無(wú)人機(jī)和無(wú)人飛艇。由于固定翼無(wú)人機(jī)具有低成本，可實(shí)現(xiàn)低速平穩(wěn)飛行等優(yōu)點(diǎn)，本研究采用固定翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)，該平臺(tái)主要參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)主要參數(shù)
飛行控制系統(tǒng)
飛行控制系統(tǒng)用行控制及任務(wù)設(shè)備管理，自由駕駛儀、姿態(tài)陀螺、GPS定位裝置、無(wú)線遙控系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)、航高、速度、航向的控制及各個(gè)參數(shù)的傳輸，以便地面人員實(shí)時(shí)掌控飛行情況。本研究中使用LT-150型無(wú)人機(jī)飛控導(dǎo)航系統(tǒng)。
攝影傳感器
本研究搭載傳感器為Cannon 5D MarkⅡ，檢校結(jié)果（像幅5616*3744像素，像素大?。?.41 um），主點(diǎn)X0 ，相機(jī)檢校參數(shù)見(jiàn)表2。
表2 相機(jī)檢校參數(shù)
地面控制系統(tǒng)
地面控制系統(tǒng)的功能包括：航攝前期主要有測(cè)區(qū)查詢、航線設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)置；飛行階段實(shí)時(shí)顯示飛行參數(shù)，輔助飛控人員進(jìn)行飛行；后期統(tǒng)計(jì)輸出導(dǎo)航文件、影像飛行質(zhì)量快速檢查等。
三、低空無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)在煤田普查1:2000地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用
該煤田普查區(qū)地勢(shì)由西南向東北逐漸降低，海拔高程1620～1850m，相對(duì)高差230m；測(cè)區(qū)西北部地面坡度在6°～25°，地形類別為山地，其他大部分地面坡度在2°以下，地形類別為平地，根據(jù)測(cè)區(qū)自然地理、氣候和交通等情況，測(cè)區(qū)作業(yè)困難級(jí)別劃為Ⅱ級(jí)。因按設(shè)計(jì)要求，需40個(gè)工作日內(nèi)提供勘查區(qū)30km2的1:2000地形圖，為保證工期與質(zhì)量，決定采用無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)，技術(shù)流程如圖2所示。
1.無(wú)人機(jī)航攝數(shù)據(jù)獲取
(1)測(cè)區(qū)相關(guān)資料收集
在飛行設(shè)計(jì)之前對(duì)測(cè)區(qū)概況進(jìn)行了解收集相關(guān)資料，如測(cè)區(qū)GPS控制點(diǎn)坐標(biāo)、交通路線圖等。
(2)飛行設(shè)計(jì)
根據(jù)工程項(xiàng)目的成圖要求及測(cè)區(qū)邊界情況，本次飛行共設(shè)計(jì)2架次，航高750米，第一架次11條航帶，共911張航片；第二架次9條航帶，共1037張航片；測(cè)區(qū)航線總長(zhǎng)178km，航片總數(shù)1948張，余片為287張。航線敷設(shè)情況如下圖3所示。
圖2.無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)流程
圖3 航線敷設(shè)情況
(3)數(shù)據(jù)采集
將規(guī)劃好的航線載入飛行控制系統(tǒng)，地面控制子系統(tǒng)按照規(guī)劃航線控制無(wú)人機(jī)飛行，飛控系統(tǒng)則按預(yù)設(shè)的航線和拍攝方式控制相機(jī)進(jìn)行拍攝。
本次飛行共獲取影像1948張，采用人工選取同名點(diǎn)的方法計(jì)算相鄰像片的重疊度和旋偏角，利用飛控?cái)?shù)據(jù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)來(lái)檢查航線彎曲度、同一航線的航高差等參數(shù)，像片有效范圍在航向上超出成圖范圍的基線均在兩條以上，攝區(qū)旁向覆蓋超出攝區(qū)范圍邊界30%；航向重疊：一般在65%左右，最小為56%，最大為72%；旁向重疊：一般在30%左右，最小為25%，最大為43%；旋偏角：旋偏一般小于8°；航線彎曲度：所有的彎曲度均小于3%；航高保持：同一條航線上相鄰像片的航高差均小于20米。同一航線上最大最小航高之差一般小于30米，符合規(guī)范要求。
2.像控布設(shè)及實(shí)施
根據(jù)該煤田勘查區(qū)特點(diǎn)，全區(qū)采用平高區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)方案。全測(cè)區(qū)按飛行架次與地形條件劃分為四個(gè)網(wǎng)區(qū)。像片控制點(diǎn)采用了航線網(wǎng)布設(shè)，航向相鄰像控點(diǎn)基線跨度為5條基線，最長(zhǎng)為7條基線，旁向跨度為兩條基線。全測(cè)區(qū)各區(qū)域網(wǎng)內(nèi)像控點(diǎn)布設(shè)如下圖4所示。
圖4區(qū)域網(wǎng)布設(shè)圖
3.影像處理
影像處理主要包括畸變差糾正、空中三角測(cè)量、3D產(chǎn)品制作及精度檢查等內(nèi)容。
(1)影像畸變差糾正
由于低空無(wú)人機(jī)的載重及體積原因，搭載傳感器為非量測(cè)型相機(jī)，感光單元的非正方形因子和非正交性，以及物鏡組的徑向和切向畸變差的存在使得獲取的數(shù)碼影像存在各種畸變差，不能直接用于測(cè)繪生產(chǎn)[5]。本次航飛前在專業(yè)檢校場(chǎng)對(duì)相機(jī)進(jìn)行精檢校，獲取相機(jī)畸變差系數(shù)，借助PixelGrid畸變糾正模塊完成數(shù)據(jù)預(yù)處理。
(2)空中三角測(cè)量
本次空中三角測(cè)量加密使用適普自動(dòng)空中三角測(cè)量軟件VirtuoZo AAT，該軟件除半自動(dòng)量測(cè)控制點(diǎn)之外，其他所有作業(yè)（包括內(nèi)定向、選取加密點(diǎn)、加密點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)、相對(duì)定向、模型連接和生成整個(gè)測(cè)區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)）都可以自動(dòng)完成。由于PATB光束法區(qū)域網(wǎng)平差程序具有高性能的粗差檢測(cè)功能和高精度的平差計(jì)算功能，因?yàn)楸敬魏斤w應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行低空攝影飛行，根據(jù)無(wú)人機(jī)的飛行質(zhì)量情況，測(cè)區(qū)內(nèi)所有加密點(diǎn)需要人工選取，內(nèi)業(yè)工作量較大。
測(cè)區(qū)西北部地面坡度在6°～25°，地形類別為山地，其他大部分地面坡度在2°以下，地形類別為平地。因此確定1:2000數(shù)字線劃圖等高距為1米。
區(qū)域網(wǎng)劃分：平高像控點(diǎn)采用區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)，全測(cè)區(qū)按飛行架次與地形條件劃分為四個(gè)網(wǎng)區(qū)。高程像控點(diǎn)采用了航線網(wǎng)布設(shè)，相鄰網(wǎng)區(qū)間使用多個(gè)公共像控點(diǎn)，減少了測(cè)區(qū)接邊誤差。
采用VirtuoZo AAT自動(dòng)空中三角測(cè)量加密軟件與PATB平差軟件進(jìn)行反復(fù)加密與平差，直至成果滿足精度要求。詳細(xì)空中三角測(cè)量作業(yè)方法如下：
建立測(cè)區(qū)：設(shè)置測(cè)區(qū)基本參數(shù)、建立相機(jī)文件、建立測(cè)區(qū)影像列表；
自動(dòng)內(nèi)定向：建立框標(biāo)模板，檢查自動(dòng)內(nèi)定向結(jié)果；
確定航線間的偏移量，選取連接點(diǎn)、人工加密點(diǎn)；
調(diào)用PATB平差，挑出粗差點(diǎn)進(jìn)行修測(cè)；
導(dǎo)入控制點(diǎn)文件，量測(cè)控制點(diǎn)；
調(diào)用PATB平差，編輯粗差較大的控制點(diǎn)、連接點(diǎn)，直至成果合格；
導(dǎo)出空中三角測(cè)量成果。
加密過(guò)程按軟件的功能遵循圖5流程進(jìn)行。
圖5空中三角測(cè)量加密作業(yè)流程
空中三角測(cè)量是數(shù)據(jù)處理的核心，主要作業(yè)方法為根據(jù)POS數(shù)據(jù)自動(dòng)建立航帶內(nèi)和航帶間的拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)進(jìn)行全自動(dòng)連接點(diǎn)提取，通過(guò)大量平差點(diǎn)和快速平差算法剔除粗差點(diǎn)，利用控制點(diǎn)做空中三角測(cè)量計(jì)算，獲取精確的外方位元素，生成加密點(diǎn)坐標(biāo)。本項(xiàng)目空中三角測(cè)量加密成果精度見(jiàn)表3.
表3光束法整體平差精度報(bào)告
(3)DLG、DOM、DEM制作
在VZ站下導(dǎo)入空三成果恢復(fù)立體模型，生成核線影像文件，進(jìn)行影像匹配、編輯，線劃圖采集。根據(jù)外業(yè)調(diào)繪片在CASS環(huán)境下進(jìn)行屬性編輯、圖廓整飾。利用采集的三維DLG數(shù)據(jù)內(nèi)插生成DEM數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行DOM制作。將正射影像圖與線畫(huà)圖疊加分幅整飾最終完成1:2000地形圖制作。如圖6、圖7所示。
圖6測(cè)區(qū)局部DEM效果圖圖7 測(cè)區(qū)局部DLG和DOM疊加效果圖
(4)DLG成圖精度分析
精度評(píng)定包含地理精度和數(shù)學(xué)精度評(píng)定兩方面。地理精度評(píng)定采取外業(yè)巡視的方法對(duì)圖面地理要素的正確性及數(shù)據(jù)完整性、綜合取舍的合理性、接邊質(zhì)量等進(jìn)行檢查；數(shù)學(xué)精度評(píng)定包括平面位置評(píng)定和高程評(píng)定，主要采用RTK實(shí)測(cè)地物點(diǎn)，并對(duì)比圖上坐標(biāo)，計(jì)算較差，利用點(diǎn)位中誤差公式計(jì)算出各個(gè)檢查點(diǎn)的平面位置中誤差和高程中誤差。
在保證精度評(píng)定基礎(chǔ)上，全區(qū)選取19幅1:2000地形圖進(jìn)行檢查。本次項(xiàng)目采取地理精度、數(shù)學(xué)精度同步檢查方式，在對(duì)地物特征點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地物實(shí)際情況檢查圖面信息，并保證19幅均勻抽取10檢測(cè)點(diǎn)以上。本次野外對(duì)19幅1:2000地形圖進(jìn)行外業(yè)檢查。經(jīng)檢查，精度均優(yōu)于規(guī)范要求。檢查情況如下表4：
表 4 地形圖精度檢查情況
分析表4數(shù)據(jù)可知，無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)測(cè)繪1:2000地形圖的高程、平面中誤差均滿足《1:500 1:1000 1:2000地形圖航空攝影測(cè)量外業(yè)規(guī)范》（GBT 7931-2008）要求，平面精度和高程精度指標(biāo)大部分小于限差的1/3，符合設(shè)計(jì)與甲方要求；通過(guò)與實(shí)地地物特征現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比、量測(cè)可知，圖面內(nèi)容表達(dá)清晰，地物地貌取舍合理，均符合《國(guó)家基本比例尺地圖圖式第1部分：1:5001:10001:2000地形圖圖式》（GB/T 20257.1-2007 ）規(guī)范要求。依據(jù)《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》核定該成果質(zhì)量為“優(yōu)”。
四、結(jié)束語(yǔ)
低空無(wú)人機(jī)具有輕便靈活、反應(yīng)迅速、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，本文將該技術(shù)應(yīng)用于煤田普查1:2000地形圖測(cè)繪中，該技術(shù)在“短、平、快”的小范圍地形測(cè)量中優(yōu)勢(shì)明顯，可以高效、快速、保質(zhì)地完成測(cè)繪工作任務(wù)，極大的節(jié)省了人力，縮短了測(cè)量周期。
然而，必須明白低空無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)自身仍存在諸多缺陷，如采用小幅面的非量測(cè)型相機(jī)，單幅影像覆蓋面積小，正射影像圖接縫工作量大；像對(duì)模型多，增加了模型切換和模型接邊工作量；飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，受天氣影響大（特別是風(fēng)力）；空中三角測(cè)量工作量大，區(qū)域網(wǎng)接邊誤差較大，影響地形圖精度。
總而言之，低空無(wú)人機(jī)雖然存在諸多缺陷，但是在作業(yè)工程中選擇正確的方式方法，認(rèn)真扎實(shí)的做好每一步工作，可以有效的降低誤差，提高作業(yè)精度。在“短、平、快”小范圍的煤田普查項(xiàng)目中，低空無(wú)人機(jī)明顯具有其突出的優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 呂立蕾 低空無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)在長(zhǎng)距離輸油（氣）管道1:2000帶狀地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用研究[J]，測(cè)繪通報(bào)：中國(guó)地圖出版社，3012（4）：42-45.
[2] 張永軍 無(wú)人駕駛飛艇低空遙感影像的幾何處理[J],武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2009,34（3）：284-288.
[3] 魯恒，李永樹(shù)，李何超，等 無(wú)人機(jī)影像數(shù)字處理及在地震災(zāi)區(qū)重建中的應(yīng)用[J]。西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,45（45）：12-15.
