无人机航测技术在新农村建设中的应用

陶肖静

（上海中侨职业技术大学，上海 201514）

随着时代的进步，测绘手段日益革新，目前无人机的相关技术正在飞速发展，无人机用在测绘领域也是近几年出现的新手段，最直观的优势，无人机可以轻松到达一些人无法进场的地方，弥补了很多无人区的测绘工作，另外，无人机航测的效率比较高，并且达到测绘结果的精度要求，因此在测绘领域获得了广泛的应用。

建设社会主义新农村是在2005年10月11日，中国共产党第十六届五中全会通过的《十一五规划纲要建议》中首次提出。2017年10月18日，党的十九大报告首次提出乡村振兴战略[1]。在国家的乡村振兴的政策背景下，很多农村得到了发展与提高，2021年2月25日，习近平总书记宣布我国脱贫攻坚战取得了全面胜利。在新农村建设过程中，仍存在基础数据不全，统筹规划不协调等问题，在新农村建设中，基础地形地貌数据的获取成为了亟待解决的问题，而无人机航测技术的出现，从一定程度上提供了解决方案，对于数据的获取提供了很好的技术方法。

1 无人机航测技术

无人机航测技术是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像片，通过后期对带有POS数据的像片进行数据处理，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：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。

无人机按平台构型分，无人机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。

无人机测绘系统主要由数据获取和地面数据处理两部分组成。数据获取部分的功能是通过无人机对目标进行影像数据获取。数据获取系统由无人机、相机、无人机飞控系统等组成，通常将这一部分称为航空摄影系统。地面数据处理部分的功能是通过相关软件对获得的数据进行专业处理，包括空中三角测量、DEM生产作业、DOM生产作业、DLG生产作业等，最终也可形成目标区域的三维模型信息，这一部分也被称为摄影测量系统。

2010年国内首次引入倾斜摄影技术，在对无人机运用于民用生产的前期研究阶段，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。[2]于2014年推出了微型无人机倾斜摄影系统，填补了小体积高精度遥感产品的空白被广泛地应用于应急测绘、不动产登记、文物保护等领域。倾斜摄影产品精度能够满足现阶段规划设计工作对大比例尺成图的精度要求，能同时输出真三维模型为三维地质系统、BIM设计、智慧交通应用[3]。

无人机航测的流程大致要经过以下步骤：

首先，明确项目需求，明确测绘区域和测绘时限，在规定的区域和时间内进行方案设计，收集测区资料，包括控制点的布设情况、当地的气候资料、有无禁飞区域或者飞行高度限制等。

其次，作业准备，准备好无人机、倾斜摄影相机、GNSS基准站等设备，针对轻小型无人机要准备好备用电池（由于大多数轻小型无人机的单块电池续航时间较低，为提高作业效率，还需要配备多快电池或便携式充电设备），以及布设地面控制点，对于测区边缘处的控制点数量应增加，以便保证其测量精度。

再次，航线规划与影像采集。航线规划是一项十分重要的前置工作，这能让无人机按照既定的路线进行飞行并完成设定的无人机航拍露营或数据采集任务，航线规划时，应设置无人机飞行范围应大于测区范围，市面上有不少现成的软件提供规则图形的航线规划，在航线规划中，还应考虑以下因素：飞行环境限制、无人机的物理限制、无人机的飞行任务要求、实时性要求等。

最后，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。

2 新农村建设的发展现状分析

新农村建设中涉及到的方面比较多，并且繁杂，根据我国农村实际情况，目前存在以下几个问题：

（1）大部分村庄由于缺乏合理的规划，存在农民建房选址散乱，村内道路狭窄曲折，地物复杂多样及通视条件差等问题。[4]

（2）一些农村处于偏远的山区，已有的测绘资料少，或者根本没有以前的测绘资料；还有的农村的测绘资料是十几年以前的资料，可用度较低；农村的测区较为分散，很难形成统一的联测数据。[5]

（3）农民对于自己守望的一片土地有着天然的依赖，这就造成如果用传统测量仪器对农村地区做数据采集时，会受到农民的干扰，他们对这些工作有着天然的敏感。[6]

3 无人机航测技术用于新农村建设的优势

无人机航测技术的出现，受到了很多测绘人士的追捧，其原因就在于无人机航测技术相对于传统测绘技术和传统卫星遥感技术有着自己独特的优势，针对以上出现的问题，无人机航测技术的优势在于：

（1）无人机航测技术可以根据拍摄的高分辨率像片，在相关软件的处理下，形成数字地形图和三维实景模型，对于新农村建设中的错乱现象提出统一的调整方案，为规划工作提供宏观的建议。

（2）对于以往没有测绘资料或测绘资料较少以及较陈旧的地区，无人机航测可以快速大范围地获取测区的测绘资料，无人机航测的高效率和高精度为此事做了保证。

（3）相对来讲，用无人机航测手段来进行测绘，对于农民来说，更容易接受，农民看到无人机时的状态或心理，没有对全站仪或GPS这样的设备的反感那么强烈。

（4）无人机航测技术提供的数字资料可以为后期的持续维护和建设提供基础资料，尤其处于当前数字中国时代，农村的数字资料也显得格外重要。

4 无人机航测技术在新农村建设中的应用

4.1 地形图测绘

无人机航测技术在大比例尺地形图测绘中起了很大作用，地形图测绘作为工程测量的三大基本任务之一，在实际工作中，占有很重要的地位，无人机的出现将地形图测绘工作的效率和精度提高到一个新的层级。无人机航测的作业流程如本文第一部分所述，在地形图测绘工作中，利用软件生成数字成果时，也可以生成三维模型后，在三维模型的基础上制作线划图，该方法已得到证实，并且精度也能得到保证。[6]在新农村建设中，尤其是缺乏前期资料的地区，无人机航测技术的出现为丰富和完善测绘基础资料提供了强有力的技术保障。

4.2 在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。此项改革附合国情，是解决“三农”问题的其中很重要的一个方面，无人机航测技术的数字成果中，除了三维实景模型还有数字线划图和正射影像图等，在新一轮的农村土地调查确权登记中，将正射影像图作为土地调查确权颁证的底图，在此基础上对确权土地进行测量，1:2000 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。[7]

4.3 农村建筑物、水域航道、农村公路的提取

新农村建设中，考虑其地形地貌的复杂性，在规划设计中，需要对地物或地貌类型加以分类，并制定相应的措施，来综合协调做出更为合理的布局。因此，无人机航测获取的影像可以作为底图进行建筑物[8]、水域航道[9]、农村公路[3]的提取，对于新农村建设可以提供更准确更精细化的规划，作出更合理建设方案。尤其是在数字化发展阶段，农村的相关资料的显得尤为重要，无人机航测手段的出现恰逢其时。

4.4 在其他方面的应用

传统测量中，对于地形图的获取，往往只能得到房屋的位置信息，但对于房屋的全貌并没有直观的概念，如果楼顶有违章搭建的建筑存在，往往不能及时发现，而用了无人机航测之后，这个问题可以迎刃而解，在无人机航测技术的支撑下，违章搭建问题将得到及时有效地解决。

对于在土地的综合治理方面，关于农村的废弃宅基地的处理，通过无人机航测技术得到正射影像图之后，可以做统一的部署和规划，并且可以在三维实景模型中，直接做调整，将废弃宅基地重新复垦后的景观效果展现出来，同时在软件中可以直接测量其面积，可以为经济效果评估提供依据。

有些农村地处山区，在多雨的季节，村民的安全性成了首要问题，采用无人机航测技术就可以提供正射影像图，对于地表形变可以有直观的反映，并可以将其与地理信息系统结合，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地更新影像，可以充分发挥其高效的特点，为监测系统提供服务。

5 结语

本文通过介绍无人机的相关知识和测绘流程，分析了目前新农村建设中出现的问题，当前在规划测量中，或者获取当前的地形数据资料中，无人机航测都发挥着不可或缺的作用，其高效率、高精度在测绘1:500或1:1000地形图工作中的可行性已得到证实，为新农村建设提供了很好的解决方案，无人机航测的作为将越来越广泛，在数字中国的建设中，无人机航测也可以发挥其优势，来提供更高效、高精度的数字地图，建设更美更宜居的数字农村。