無人機(jī)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)測繪中的應(yīng)用
測繪是農(nóng)田建設(shè)的基礎(chǔ)工作，測繪的質(zhì)量和效率直接影響農(nóng)田建設(shè)的進(jìn)度和成果。傳統(tǒng)的人工測量、地面測量等測繪手段，存在效率低、精度差、受環(huán)境影響大、成本高等缺點(diǎn)，難以滿足高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的要求。而無人機(jī)攝影測量技術(shù)具有高效、精確、靈活、智能等特點(diǎn)，可以有效地提高農(nóng)田建設(shè)的質(zhì)量和效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。
無人機(jī)攝影測量技術(shù)的原理
無人機(jī)攝影測量技術(shù)是利用無人機(jī)搭載的高分辨率相機(jī)和導(dǎo)航定位設(shè)備，按照預(yù)設(shè)的航線和高度，對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)的拍攝。這樣，就可以獲取具有重疊度和傾斜角度的多視角影像，反映出目標(biāo)區(qū)域的地形地貌、土地利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等信息。通過影像處理軟件，對這些影像進(jìn)行自動或半自動的匹配、定向、校正和拼接，從而生成具有地理坐標(biāo)和高程信息的正射影像、數(shù)字表面模型和三維模型[1]。
無人機(jī)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)測繪中的具體應(yīng)用
2.1 ? 土地調(diào)查
（1）快速獲取土地利用信息，了解地形地貌。無人機(jī)可以根據(jù)預(yù)設(shè)的航線和高度，自動對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行低空飛行，在短時間內(nèi)獲取高清航拍圖像。通過對圖像的智能解析，可以快速了解該區(qū)域土地利用類型、分布情況，如耕地、林地、草地等分布;可以清晰地看到地形地貌特征，判斷是平原、丘陵還是山地。這為后期開展土地整治提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
（2）為土地整治、水利工程設(shè)計等提供數(shù)據(jù)支撐。利用無人機(jī)獲得的高精度影像，可以繪制出目標(biāo)區(qū)域的數(shù)字高程模型、正射影像等，為土地整治設(shè)計、水利工程設(shè)計、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供詳細(xì)的空間數(shù)據(jù)支持。空間數(shù)據(jù)精細(xì)化程度高，有助于設(shè)計師對區(qū)域地形、地物進(jìn)行精確判讀，提高設(shè)計方案科學(xué)性。
2.2 ? 土地平整
（1）對平整前地形進(jìn)行三維測繪。在平整施工前，利用無人機(jī)對原始地形進(jìn)行低空飛行，獲取平整區(qū)域和周邊地形的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立精細(xì)的數(shù)字高程模型。該模型可以清晰反映地形起伏，為后期平整設(shè)計提供依據(jù)。
（2）平整過程中進(jìn)行監(jiān)測，控制平整質(zhì)量。平整過程中定期使用無人機(jī)對工程區(qū)域進(jìn)行航拍，獲取實時影像。通過與設(shè)計數(shù)字高程模型的對比，可以監(jiān)測平整進(jìn)度和質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)整方案，確保平整效果達(dá)到預(yù)期。無人機(jī)可以實時傳輸影像數(shù)據(jù)，并與設(shè)計方案進(jìn)行對比分析，實現(xiàn)平整質(zhì)量的智能監(jiān)控。
（3）平整后進(jìn)行成果測量，核實質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況。平整完成后，再次對區(qū)域進(jìn)行無人機(jī)航拍，獲取平整后實際地形影像。與設(shè)計數(shù)字高程模型對比，檢查平整成果是否達(dá)到質(zhì)量要求，為后續(xù)驗收提供依據(jù)。無人機(jī)可以快速覆蓋大范圍的區(qū)域，并生成高精度的正射影像，為平整后的地形圖制作提供數(shù)據(jù)支持。同時，無人機(jī)還可以搭載多光譜相機(jī)，對平整后的土壤肥力、水分、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，為農(nóng)田管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)[2]。
2.3 ? 灌溉與排水設(shè)施測繪
（1）對灌區(qū)范圍、渠系布置進(jìn)行測繪。利用無人機(jī)對灌區(qū)范圍邊界及渠系(如主、支、干渠)進(jìn)行低空航拍，獲取高清影像圖斑，繪制出精細(xì)的灌區(qū)范圍圖和渠系布置圖，為后期施工提供依據(jù)。無人機(jī)可以根據(jù)灌區(qū)的地形特點(diǎn)和渠系的走向，自動規(guī)劃最優(yōu)的航線和拍攝參數(shù)，保證影像的連續(xù)性和覆蓋率。
（2）對渠系坡降、斷面尺寸等進(jìn)行測量。通過對渠系航拍圖像的分析，可以計算出渠道實際坡降是否匹配設(shè)計要求;可以測量渠道頂寬、底寬、深度等斷面尺寸，檢查是否符合設(shè)計。無人機(jī)可以搭載激光雷達(dá)或者攝影測量儀器，對渠道進(jìn)行精確的三維測量，生成渠道的數(shù)字高程模型和斷面圖，實現(xiàn)渠道的智能化測量。
（3）測繪排水系統(tǒng)，確保排水通暢。使用無人機(jī)對整個灌區(qū)的排水系統(tǒng)進(jìn)行測繪，包括排水溝、排水口等，了解排水系統(tǒng)布局和連接關(guān)系。確保系統(tǒng)無阻，以保障灌區(qū)內(nèi)部排水通暢，防止內(nèi)澇。無人機(jī)可以利用紅外或者微波遙感技術(shù)，對排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)排水系統(tǒng)的堵塞或者漏水等異常情況，為排水系統(tǒng)的維護(hù)和管理提供智能化的支持。
2.4 ? 產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃
（1）乘田飛行獲取作物長勢信息，評估土壤肥力。在關(guān)鍵生長階段，利用多光譜相機(jī)進(jìn)行乘田飛行，獲取作物圖像，通過圖像分析判斷作物生長狀況，分析不同塊田土壤肥力差異，為制定合理的施肥方案提供依據(jù)。無人機(jī)可以根據(jù)作物的生長周期和農(nóng)事活動的安排，自動規(guī)劃飛行時間和頻率，實現(xiàn)作物長勢的動態(tài)監(jiān)測。無人機(jī)還可以利用高光譜或者高分辨率遙感技術(shù)，對作物的葉面積指數(shù)、葉綠素含量、水分含量等生理指標(biāo)進(jìn)行定量反演，評估作物的健康狀況和土壤的肥力水平。
（2）制定合理的種植布局方案。綜合土壤肥力分析結(jié)果，采用多樣作物輪作，科學(xué)規(guī)劃種植布局，提高土地利用效率。無人機(jī)可以根據(jù)不同作物的光照、水分、溫度等生態(tài)需求，結(jié)合土壤的肥力和水分狀況，利用遙感信息智能化處理應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊研發(fā)的“大數(shù)據(jù)綜合分析平臺”，為農(nóng)戶提供最優(yōu)的種植布局方案，實現(xiàn)作物的高產(chǎn)高效。
（3）按照定位要求測繪產(chǎn)業(yè)園區(qū)、設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)位。根據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃，利用無人機(jī)按照精準(zhǔn)坐標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)園區(qū)、大棚區(qū)、育秧區(qū)等的定位航拍，獲取定位圖斑，為后期的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供依據(jù)。無人機(jī)可以利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位“一張網(wǎng)”，實現(xiàn)高精度的定位航拍，為產(chǎn)業(yè)園區(qū)、設(shè)施農(nóng)業(yè)的規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)施工提供高質(zhì)量的空間數(shù)據(jù)支持，提升產(chǎn)業(yè)園區(qū)、設(shè)施農(nóng)業(yè)的智能化水平。
提高無人機(jī)攝影測量技術(shù)應(yīng)用水平的策略
3.1 ? 加強(qiáng)無人機(jī)設(shè)備的研發(fā)和改進(jìn)
選擇適合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)測繪的無人機(jī)設(shè)備，如固定翼或旋翼無人機(jī)、高分辨率或多光譜相機(jī)、高精度或?qū)崟r動態(tài)定位系統(tǒng)等；根據(jù)測繪任務(wù)的要求，合理設(shè)計無人機(jī)的飛行參數(shù)，如飛行高度、飛行速度、飛行角度、飛行路徑、飛行時間等；根據(jù)飛行條件，選擇合適的相機(jī)參數(shù)，如快門速度、光圈大小、感光度、白平衡、曝光補(bǔ)償?shù)；根?jù)地形和環(huán)境，合理布設(shè)和測量地面控制點(diǎn)，提高影像的定位精度[3]。
3.2 ? 完善影像處理軟件的算法和功能
選擇適合無人機(jī)攝影測量技術(shù)的影像處理軟件，如Pix4D、Agisoft PHotoScan、Smart3D等；根據(jù)影像的特點(diǎn)，選擇合適的影像處理算法，如基于特征點(diǎn)的影像匹配算法、基于結(jié)構(gòu)光的三維重建算法、基于深度學(xué)習(xí)的影像分類算法等；根據(jù)測繪任務(wù)的要求，選擇合適的影像處理流程，如影像預(yù)處理、影像匹配、三維重建、正射校正、數(shù)字高程模型生成、影像分類、測繪成果生成等；利用影像處理軟件的自動化和智能化功能，減少人工干預(yù)和錯誤，提高影像處理的速度和效果。
3.3 ? 統(tǒng)一和規(guī)范測繪成果的格式和標(biāo)準(zhǔn)
遵循國家和行業(yè)的測繪標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，制定無人機(jī)攝影測量技術(shù)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)測繪中的專項標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，明確測繪成果的格式、內(nèi)容、精度、質(zhì)量、評價、交付等要求，保證測繪成果的一致性和可信性；根據(jù)測繪標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，采用合適的測繪方法和技術(shù)，進(jìn)行測繪成果的質(zhì)量控制和評價，如采用內(nèi)業(yè)檢查、外業(yè)檢核、精度分析、誤差分析、質(zhì)量評定等方法，檢驗和評價測繪成果的幾何精度、輻射精度、拼接精度、定位精度、分類精度等方面的質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)和糾正測繪成果的錯誤和缺陷，提高測繪成果的可靠性和可信性。
結(jié)語
無人機(jī)測繪技術(shù)運(yùn)用自動化、信息化、智能化手段，可以大幅提升農(nóng)田建設(shè)過程中的測繪效率和精度，為農(nóng)田建設(shè)提供精確的空間信息支持。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。但也需要注意解決飛行時間短以及對專業(yè)人才的依賴等問題，以發(fā)揮無人機(jī)測繪的最大效能。
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