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基于无人机的国土空间规划用地测绘技术

王军军

山东威海,264200

摘要: 国土空间规划是我国国土空间发展的基础,也是实现高质量发展的重要依据。近几年,随着国家、地方、自然资源部等部门的大力推进,各地相继出台了一系列的政策措施,促进了国土空间规划制度的不断完善,使国土空间规划的智能化信息技术得到了进一步的发展。
关键词: 无人机;国土空间规划;测绘技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157186
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引言

近年来,各地政府建立了国土空间基本信息系统,并初步形成了纵向连接,为各级自然资源、规划部门绘制国土空间规划一张图提供了有力支撑,为自然资源业务部门开展国土空间规划编制、实施、监督等工作提供了智能而科学的决策支撑。

1.概述无人机技术

无人机技术主要是通过操控系统或者平台来对不载人的飞机进行操控,从而以此来完成各类工作,目前来看车载无人机也是无人机技术中的重要组成部分,相比于载人飞机,无人机技术能够完成一些有着较高危险性的工作,从而大大增加了无人机技术的应用范围,包括军用领域等等,本文所探讨的无人机技术主要是在民用测绘领域应用,随着无人机技术的逐步发展,其性能得到了有效地提升。所谓无人机技术,就是通过无线设备和程序来对不载人飞机进行控制的技术,无人机技术主要包括了遥感设备、飞行载体和地面辅助设备这样几个方面,随着这项技术的逐步发展,能够完成一些载人飞机无法完成的工作,例如危险性较高的区域等等,目前无人机技术已经在林农业、物流业以及军事等方面得到了广泛的应用。

无人机技术的使用非常方便,而且体积也比较小,可以应用于各种尖端技术,在军用方面取得了良好的效果,并且逐渐地被应用到了民用领域。近年来,我国在航天领域的技术进步,为其在实际应用中提供了极大的支持与协助,使其能更好地进行数据采集,从而为有关工作提供便利。现在看来,有了照相机和激光扫描仪,可以让数据更加准确,这将是无人机的发展趋势,极大地提高了测绘工作的质量,并构建出了三维图像。

2.无人机在国土规划测量中应用的必要性和价值

2.1.提升测量效率与精度的全面化

无人机航摄测量具有小面积灵活作业、动态监测且时效性强、能够有效规避天气对分辨率和覆盖率的不良影响、并可重复对同一区域进行多次摄影测量的技术优势。进而可以实现对自然地理要素、地表人工设施的形状、大小、空间位置及属性进行高效一体化的测定和采集,并通过对数据的全面存储、整合和分析,达到对更加合理的国土空间规划提供信息技术支持的现代化发展目的,也就进一步带来了国土空间规划效能的多维度提升。

2.2.国土空间规划的快速、质量实现

无人机凭借响应速度快、处理效率高、运行成本低等的技术优势,不仅能够在国土资源的基础测绘中予以有效的应用,还逐步助力了城市规划与市政建设、生态环境的多维监测、国土资源的综合治理、矿产资源的合理开发利用、水资源的开发与水利工程建设、土地利用调查、海洋环境监测、农作物监测与评估、自然灾害救援与预防等多个与国土空间规划密切关联的领域,进而为我国新时期“多规合一”的国土空间规划提供必要的技术支撑与信息体系基础。

3.无人机航摄在国土空间规划测量中的应用

3.1.测量前准备

测量前的准备工作主要包括对测区概况资料的调研、现场的实地勘测(地理坐标、测量总面积、地形地势及其变化、基础设施及功能区分布、天气及光照影响等),并结合对资料和勘测信息分析与比对,初步确定航拍所应采用的无人机机型和数量,航线及其基线的数量、长度与分布,飞行的高度,行摄像机的技术规格,相幅、像元和焦距的大小等参数数据,确保航拍的技术参数与现实的地形、天气、光照等具有全面的适应性,进而有效保证测量影像及数据的精度。

3.2.低空航摄技术控制

在正式测量技术实施前,还需要对无人机的精度及其在试验区的测量效果进行检验。根据航拍技术参数设定标准进行无人机的技术配置,并选取和正式航拍时间、天气相近的时段对测区具有代表性的两个或两个以上的区域进行试验拍摄,得到外业航飞的信息与数据,并对其测的数据进行精度上的校验与数据处理,看其测量的结果是否满足精度及使用的一般要求。如果存在标准范围外的较大偏差,就要对技术路线(如航拍的路线及分布、飞行的高度、飞行角度与航拍角度、航摄的技术参数等)进行调整,并选取更好适用的时间与天气进行正式的航摄测量。

3.3.像控点布设

像控点的分布精度与数量对测量数据及其处理的精度影响很大,因此在实际的航摄测量中,像控点的布设与选择应当结合无人机机型、飞行比例尺以及地形地貌特点合理的布局。首先利用航拍影像,电子地图来对像控点的大概分布与数量进行初期的确定,一般来说,像控点需选择在影像清晰的地物点上,且当刺点目标与位置不能兼顾时,以目标定位为准;其次结合实地勘察对像控点的精准位置进行全面采集,并对目标单元测区进行详细勘察,使用一定精度的激光测距仪、小型无人机对测区内所有关键位置进行观察,避免像控点的排布中存在航飞危险源。结合部分测区地形起伏的不同变化,以及测区内可能出现的高层建筑物和低矮建筑物交错等不均匀分布现象,为了保证后期建模质量达到大比例地籍图成果的精度要求,可以在像控点的布设与中实现对航线分区域分层次阶段性划分,并达到不同高度航线重叠区域3个以上像控点的有效衔接。

3.4.空三加密与测量精度分析

以像控制点为基础,在对测区进行测量的方法一般采用的是空中三角测量法,在此期间需要推求测图需要的控制点、检查其平面坐标和高程,然后通过相机和数据测算技术对于地理信息进行有效测量与数据存储。但由于相机参数、地形因素、天气因素、技术操作因素等的影响,其必须经过畸变差校正的过程后,对其进行包括数据自动匹配、刺像控点分配与定位、光束法平差、空三角精度检查等的空三加密精度校验流程,确保其测量的数据与实际误差在可控的标准范围之内,进而最后导出准确的国土规划测量模型,配合业外的勘测检验与调整,得到高质量的国土规划测量成果。

4.发展趋势和优化举措

无人机航摄测量技术虽然在社会、经济发展的诸多领域进行了渐进式的普及与运用,但其技术的发展必须全面满足与行业相适配的平台、载荷、技术等完善的全套解决方案才能在各领域各行业得到高质量的应用;而无人机测量技术的创新也必须从市场需求出发,通过解决行业内各项具体的问题而进行不断的技术开发与技术优化。因此为了适应国土空间规划发展的新背景和新技术环境,无人机航摄测量系统发展将逐步向高性能、高可靠性、长航时、搭载多传感器等符合现实适用性的更高端的方向发展。其微小型灵活化,以及测绘信息数据的高精度提升也将极大减轻外业测量的工作量和实施难度,进而为国土规划测量水平的全面提高提供精准的技术助力与支持。

5.结束语

综上所述,无人机技术在国土空间规划用地测绘工作中,不仅有利于节省人力、物力等方面的投入,而且可以保证测绘结果的准确性、可靠性,在有效提升国土资源信息收集、处理速度、质量的同时,可大幅提高我国国土资源的整体利用率,从而推动测绘工作的有序开展。

参考文献

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