广东省测绘技术公司 广东省广州市 510075
摘要：传统的航空摄影测量，需要布设较多的像控点。内置RTK和PPK功能的无人机在航空摄影测量中，无需地面像控点，外业人员不需要再翻山越岭布控像控点，减少了绝大部分外业工作量，配合无人机航空摄影后处理软件Pix4D，无需专业知识，无需人工干预，即可全自动、快速将轻松数千张影像快速制作成专业精确的正射影像图和三维模型，大大提高工作效率。
关键词：无人机；高标准农田；上图入库；正射影像图
1引言
为贯彻落实党中央、国务院关于大规模建设高标准农田的决策部署，大力推进全省的土地整治和高标准基本农田建设进程，广东省国土资源厅、广东省农业厅和广东省财政厅联合发布《关于做好高标准农田上图入库和信息统计工作的通知》（粤国土耕保发〔2016〕79号），要求各部门建设的高标准农田信息统一“上图入库”，在“广东省高标准基本农田建设进展报备管理系统”和“广东省高标准基本农田建后监管系统”进行全面报备，全省采用统一的信息化管理系统，统筹全省高标准农田的建设规划和实时动态管理，实现了信息互通共享的“一张图”管理，通过定期通报全省高标准农田建设进度情况，将项目建设任务完成情况与用地指标相挂钩，促使各市县领导高度重视高标准农田的规范建设。
2017年9月，国土资源部 国家发展改革委 财政部 水利部 农业部联合发布《关于切实做好高标准农田建设统一上图入库工作的通知》（国土资发[2017]115号），明确要求各地高标准农田建设信息应当逐年完成统一上图入库汇交工作，已验收的高标准农田建设信息，应当在2018年底前完成汇交。
广东省国土资源厅测绘院对全省“十二五”期间开展的562个农业综合开发高标项目开展“上图入库”测绘工作，将现有的规划图、竣工图等进行电子化存档，划定项目范围红线，准确认定坐标位置，精确测量项目区面积，经认定后录入系统。
2高标准农田上图入库主要的作业内容和技术要求
高标准农田上图入库主要的作业内容是收集高标准基本农田项目竣工后的现状、规划以及竣工等相关资料，对其进行整理汇总，对设计图、竣工图等纸质材料进行扫描矢量化，对设计图、竣工图与DOM影像之间进行相互配准，最后将影像数据、图集等资料进行整理与组织，完成高标准农田的上图入库和信息统计工作。
2.1建后影像信息获取
通过航空摄影测量，获取制作项目区范围内不小于1:2000比例尺的建后正射影像图，影像数据地面分辨率不低于0.2米，或直接调用现有且符合要求的最新高分辨遥感影像图。包括无人飞机航拍、像片控制测量、正射影像DOM制作等。
2.2 数学基础统一
项目涉及的所有空间数据，包括建后影像栅格数据、空间矢量数据，均统一使用3度分带的1980西安坐标系；1985国家高程基准，高程系统为正常高；投影类型为高斯-克吕格投影，3°分带，中央子午线114度，横坐标须加带号。
如果各类影像和矢量图形数据等资料的坐标系统不统一，必须进行坐标转换、投影转换。外业控制点联测，实地选取高等级、高精度且分布均匀的点作为坐标转换的点，采用双频GPS接收机按载波相位静态相对定位作业模式进行联测，通过后处理解算软件，求出坐标转换参数。
2.3建后工程设施实地照片采集
使用“移动采集子系统”采集实地照片及填写信息表，以手机终端为平台，采用建后监管系统提供的移动采集系统，项目工程设施进行实地照片采集，然后按照监管系统要求处理采集回来的照片，并将处理好照片上传至高标建后监管系统。
2.4数据整合和报备
数据整合和报备包括项目设计图、竣工图与建后DOM影像之间的配准校对核查，对各种纸质材料进行扫描矢量化，以及影像数据、图集等数据的整理和组织。完成成果检查校核后，项目建后影像信息在“广东省高标准基本农田建后监管系统”中报备，汇交至省监管部门进行审查。
3无人机在高标准基本农田上图入库中的应用
江门市新会区25个高标准农田的总面积为78593.46亩，全部需要进行航飞摄影测量。任务要求3个月内完成所有的外业测量、内业数据的处理和整合报备。传统的航空摄影测量，需要布设较多的像控点。内置RTK和PPK功能的无人机使用差分技术进行航空摄影测量可以达到厘米级的精度，外业无需地面像控点，外业人员不需要再翻山越岭布控像控点，减少了绝大部分外业工作量，大大提高了工作效率。
3.1 eBee Plus无人机航拍系统
本次项目采用瑞士SenseFly公司研发的智能无人机系统---eBee Plus无人机航拍系统，主要包括：长达59分钟的长航时固定翼无人机，内置RTK/PPK功能，搭载专为摄影测量而优化设计的RGB传感器senseFly S.O.D.A相机，飞控软件eMotion 3，航空影像处理件软PIX4D。
eBee Plus无人机的独特性能：
（1）59分钟的长航飞行时间，飞行面积更广，效率更高。以122米高度飞行时，eBee Plus的飞行覆盖面积可达2.2平方千米，eBee Plus单次飞行最广覆盖面积可达40平方千米。
（2）更高精度，eBee Plus内置RTK与PPK，随时切换，无需地面控制点的测绘级高精度无人机。正射影像与数字表面模型（DSM）的绝对精度可达3厘米
（3）搭载专为航空摄影测量而研发的带有senseFly S.O.D.A传感器的高分辨率RGB相机，能够捕捉空间分辨率达2.9厘米的高清图像（以122米高度飞行时）。
eBee Plus无人机具有PPK功能，结合GNSS接收机和平差软件获取到每张照片的当地坐标，在野外无需布设像控点，目前采用数码航空摄影测量采用基于GPS辅助空中三角测量的摄影测量方案。
3.2航空摄影的航线规划
飞行数据管理软件eMotion3，主要用于航飞范围的设定、航线设计、实时监控飞机状态信息等，将必要数据输入到eMotion 3中，用于eBee Plus无人机航摄飞行自动控制；拥有3D飞行任务场景，任务规划，云连接，免费升级等特征。
根据项目范围及实际地形地貌进行航飞设计，选择较好的航飞天气进行航摄，获取数码影像，通过数据处理和检查，对航飞质量较差区域及漏飞区域重飞或补飞。
图1 飞控软件eMotion3航线设计
3.3航空摄影获取影像
eBee Plus无人机系统具有数据后处理功能，野外无需布设像控点，就能获取到每张照片的当地坐标。在无人机起飞前5-10分钟，架设GNSS接收机基站，对中整平后以静态模式开启数据采集，直到无人机当前航拍任务结束；
获取GNSS接收机基站的WGS84经纬度坐标和当地坐标系的平面三维坐标；从GNSS接收机中拷贝静态数据，将静态数据转换成Rinex标准格式；
通过eBee Plus无人机系统的飞控软件eMotion3，对航拍时获取到的照片和POS数据进行数据预处理，导入外业GNSS接收机基站的WGS84经纬度坐标，通过飞控软件的平差解算，得到每张照片的准确的WGS84坐标文档；
再通过GNSS接收机基站的WGS84经纬度坐标和当地坐标系的平面三维坐标求取参数，把每张照片的WGS84坐标转换成准确的当地坐标。
图2 处理后输出的WGS84坐标
3.4航空摄影数据处理
航空摄影后处理软件Pix4D，是全自动、快速、专业高精度的无人机航空影像数据后处理软件，无需IMU，无需专业知识，也不需要人为交互处理数据，只需要影像的GPS位置信息，就可以全自动一键操作进行数据处理，轻松将数千张影像快速生成正射影像图，制作成专业精确的二维地图和三维模型。
Pix4D数据处理流程：1.根据航拍图片与POS数据生成点云；2.生成DSM数字表面模型，包含DTM，DEM；3.生成DOM正射影像图；4.生成3D点云模型、三角模型。
4结束语
通过无人机航空摄影测量技术在高标准基本农田建设中的应用和研究，探索出更加高效方便快捷的测绘途径，说明无人机非常适用于1:2000大比例尺地形的测量，也拓展了无人机航空摄影测量技术在国土测绘中的应用场景，高效、低成本的无人机航空摄影测量技术必将在国土测绘方面将得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]国土资源部土地整治中心．高标准基本农田建设标准: TD/T1033－2012［S］． 北京: 中国标准出版社，2012．
[2]国家测绘局测绘标准化研究所． 1: 500 1: 1000 1: 2000 地形图航空摄影测量外业规范: GB/T 7931 －2008［S］． 北京: 中国标准出版社，2008．
[3]刘宇，邹自力，熊一，等. 无人机在摄影测量中的应用[J]. 江西测绘，2014（1）.
[4] 薛永安，王晓丽，张明媚. 无人机航摄系统快速测绘矿区大比例尺地形图[J]. 测绘地理信息， 2013， 38（2）：46-48.
论文作者:林乙炀
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/4
标签：无人机论文; 高标准论文; 测量论文; 农田论文; 坐标论文; 数据论文; 航空论文; 《防护工程》2018年第22期论文;