無人機遙感技術在茶鄉工程地形測繪中的實踐開發

張新盈

（1.河南水利與環境職業學院，河南鄭州 450008；2.河南理工大學，河南焦作 454000）

1 無人機遙感技術概述

1.1 測量系統組成

無人機遙感技術主要用于對地形進行監測、繪制，因此，其測量系統是無人機技術中的重點。無人機的測量系統主要由硬件系統和軟件系統兩個部分組成。一方面，無人機的硬件系統的主要技術支撐，包括無人機的荷載監控系統以及無人機空中飛行系統。硬件系統穩定了無人機遙感技術的測量數據，并通過實時監控改進測量方案。另一方面，無人機的軟件系統主要以無人機航空的影響結果進行處理分析、對無人機的飛行航線精確設計、以及在計算機后臺對無人機監測數據進行存儲管理為主。除此之外，無人機的測量系統要以攝影“交叉點”為走向，即通過攝影的光束交點確定陸地上的地面點位置后，精確投影，從而確定外方位元素。其軟件系統在對三個線元素和三個角元素進行精準定位后，開啟測量系統的測量方案。

1.2 現代技術融合

無人機遙感技術是無人機技術與遙感技術的結合，在其實踐應用于茶鄉工程地形測繪時，還需再與其他技術進行結合發展，才能夠系統化、精確化的完成整套工程。首先，無人機與遙感的傳感器技術及遙控技術結合，能夠讓工程測繪人員更好對機器進行智能化操控，方便無人機的空中作業。其次，無人機遙感技術與GPS定位技術結合，并通過AR全息定位投影技術，充分掌握測繪的路線，方便對茶鄉進行整體規劃。最后，在后臺計算機網絡系統的智能化構建下，無人機遙感技術結合計算機圖像處理技術、數據庫技術，不僅能夠快速通過聯網獲得無人機遙感技術觀測下的茶鄉基礎信息，還能夠將數據云存儲，提高茶鄉工程測繪的效率。綜上，無人機遙感技術并非是單一的在茶鄉工程測繪中起決定作用，它作為關鍵技術，要依托其他現代高科技手段，共同對茶鄉工程進行勘測、決策和測繪改進。

1.3 鄉土測繪應用

一方面，無人機遙感技術的操作簡便，在獲取影像資源的過程中具有重復周期短、成本低等特點，因此，多用于鄉土測繪方面。在其投入茶鄉鄉土測繪應用之前，就已經在礦區整合、土地復墾、鄉土資源規劃測繪等方面有所應用。無人機遙感技術在鄉土測繪中的應用是現代數字化應用的開端，因此，其應用的方式和技術模式還處在不斷的探索、完善階段。對于茶鄉測繪內茶田與房屋、工作室的朝向、防火間距等，還沒有考慮全面。另一方面，相較于以往的人工測繪活動，無人機遙感技術的鄉土測繪，更加具有安全性。不僅能夠保證人員的安全性，還能夠保證測繪設計結果及施工質量的安全性?；诖?，研究無人機遙感技術在茶鄉工程測繪中的實踐開發，具有重要的工程價值，其研究結果可以為今后其他農產品地形開發提供良好的借鑒和參考。

2 茶鄉地形測繪分析

2.1 區域環境影響

在對某地茶鄉山區進行工程測繪之前，我們首先要對此地的外部環境進行考察。區域的外部環境不僅包括氣候、土壤質量等測繪重點因素，還包括區域河流流向、水質、動植物生態環境等潛在影響因素。茶葉的種植對河流水質的要求極高，以河流這一潛在因素為例，無人機遙感技術在測繪前，便可以通過衛星連接和高空攝影測量來監測當地的生態環境。通過多傳感器重疊搭載來獲取三維角度的空間信息；通過激光測量技術和矩形理論，來把握河流的彎道侵蝕程度，從而判斷河流的大體流向和季節性變化；通過光熱紅外數據和遙感技術下的氣體探測，來把握當地的空氣質量和河流生態環境。綜上，僅僅河流這一潛在影響因素，便可通過無人機遙感技術得到精確數據。由此可見，無人機遙感技術對茶鄉工程地形進行測繪開發，實現了高度的精密化和安全性。

2.2 網點布設分析

無人機的網點布設即攝像控制點的布置，是測繪地形、精密制圖的數據依托。目前，在對無人機的網點進行布控時，會依據“區域網”的分劃原則，將每個區域的航線控制在六條左右。在此背景下，每個航線便有十二個左右的基礎線，這樣一來，每個區域的網點便都控制在八十個左右。以此類推，航線數越多，基礎線和像控點便以排列組合的形式增加。在區域網的控點布置時，由于地形多凹凸不平，因此，多以平高點為主，有時根據地形，會在部分位置增加高程點。在上述基礎布設原理下，根據部分茶鄉地區的特殊地形，還會進行網點布控的特殊處理，例如三角點聯測、導線點設置等等。

2.3 精度問題解決

通過對無人機遙感技術的測繪結果分析可知，現代無人機遙感技術的測繪精度很高。但隨著人們對測繪的要求加大，遙感技術的精度要求也在不斷的提高。為了使測繪結果更加的精確，人工操控的無人機遙感技術，開始逐漸轉型為智能自動化的無人機技術。但鑒于AI技術正處于發展階段，因此目前的無人機精度測量多以半自動化的控制系統為主。即人工遙控為主要操控手段，智能操控為輔助性操控手段。當人工操縱偏離航線時，計算機智能化自動識別給予警告和糾正。在人工較忙時，也可以短時間交由智能機器自動調控。無人機的智能化和半自動化，解決了測繪前攝影精度的控制問題；如若要想在測繪過程中更加的精細化，必須要以智能數字建模技術融入到人工網絡測繪中。

3 技術支持下開發路徑

3.1 茶田遙感監測

在無人機遙感技術深入應用到茶鄉地形測繪時，其遙感監測不僅要應用在茶鄉工程的前期設計，還要貫穿茶鄉地形測繪后的一系列工程建設，才能保證茶鄉工程的整體安全性。通過茶鄉的高密度區域網點布控，能夠準確把握到茶鄉工程的每個地理環境和施工環節。通過衛星連接技術和紅外掃描技術，無人機能夠對茶鄉工程中的土地改變度、環境影響度進行實時監測，以應對各類以地質災害為主的突發狀況。在茶鄉工程建設完成后，無人機遙感技術可以繼續對茶田進行監測，以保障茶田土壤的安全性、營養性。在無人機遙感技術的支持下，茶田的茶葉種植更加安全、高質；在應對各類雨雪極端天氣前，茶田工作人員也都有時間做好相應的防護準備。綜上，無人機遙感技術不僅可以應用到其開發的各個環節，還能夠一直延續，應用到茶田建設上。

3.2 區域土地復墾

對于部分地理環境較差、工程建設和測繪無法深入進行的山區茶鄉來說，花費大量時間和資金去建設高難度茶鄉工程的意義不大。但鑒于目前我國茶葉的需求較大，茶鄉的工程測繪開始從土質較好、地形難以進行的茶鄉，轉而投入到土質需要改進、地形良好的茶鄉，即區域土地復墾。在無人機遙感技術的監測下，茶鄉工程測繪可以將需要復墾的土地重新規劃，并通過傳感技術和高密度監測技術，對其土壤進行數值評估；再通過計算機聯網技術，運用各類方法對土地質量進行改進。通過以往無人機遙感技術在礦區的土地復墾前例中可知，無人機在茶鄉區域土地復墾上的應用前景甚廣。

3.3 數字測繪建模

為解決測繪精度問題，無人機遙控攝影的精細化是前提，而后的測繪才是決定工程建設質量的根本。上文提到，無人機遙感技術與其他技術的結合正在完善之中，因此，無人機測繪技術與計算機數字建模技術的研究和實踐開發，是提高技術結合特性、地形測繪標準的雙贏戰略。工程測繪師可以通過互聯網，將計算機的智能建模技術與無人機攝影后臺連接，在人工未測繪前便先利用計算機進行智能化測繪，以作為人工測繪的輔助參考。而在人工測繪時，計算機智能思維也可以相應的對數據點進行完善修改，聯網后提出智能化的意見。

4 結論

在加大茶田遙感監測系統后，茶鄉工程測繪的實時效果突出，對于短板問題的解決更加快速化。通過對部分山區茶鄉的區域土地進行復墾、對全部山區茶鄉的土地進行數字化建模后，無人機遙感技術在茶鄉工程測繪中的實踐開發更加深入，無人機遙感技術與其他現代高科技的磨合性結合也開始完善。無人機遙感技術在茶鄉地區的測繪優化路徑，是無人機技術本身與茶鄉工程建設的拔高雙贏。