无人机免像控摄影测量技术在土地复垦复测整改中的应用

无人机免像控摄影测量技术在土地复垦复测整改中的应用

罗烁、刘金生、王婷

沈阳城市建设学院  辽宁省沈阳市·110167

摘要：无人机免像控摄影测量技术在土地复垦复测整改中发挥着关键作用，该技术通过高效的无人机平台和先进的图像处理方法，实现了对受损土地的精确测量与评估。在土地复垦过程中，明确目标、识别复测整改常见问题，以及关注测量技术的要求是至关重要的。本文重点阐述了该技术在土地复垦中的具体应用，包括设备选择、飞行测量流程、数据处理及整改效果评估，为实现可持续土地管理提供了有效支持。

关键词：无人机免像控摄影测量技术；土地复垦；复测整改；应用

引言

土地复垦是应对生态环境退化的重要措施，其目标在于恢复土地的生态功能与可持续利用。随着科技的进步，无人机免像控摄影测量技术日益成为复垦项目中不可或缺的工具，该技术提高了数据采集的效率和准确性，为复杂地形下的测量提供了新的解决方案。全面了解该技术的原理、应用和效果评估，可以为土地复垦工作提供更为科学的依据和支持，所以文章对此了研究。

1 无人机免像控摄影测量技术概述

1.1技术原理与特点

无人机免像控摄影测量技术，是一种结合无人机飞行平台和先进图像处理技术的新型测量方法。核心原理是通过无人机搭载的高分辨率相机，以一定的飞行高度和速度自动采集地表影像，这些影像通常具有较高的重叠度，便于后续的三维重建和正射校正。该技术最大特点是无需地面控制点，依赖于图像之间的重叠信息和计算机视觉算法，能够在复杂环境中实现高精度的数据获取。该技术的灵活性和适应性尤为突出，无人机能够在多种地形和气候条件下执行任务，特别适合于难以到达或危险的区域，比如矿区、滑坡地带等。其操作简便，能够迅速部署，缩短了测量周期。同时，技术的自动化程度高，使得数据采集过程更为高效和可靠。

1.2应用优势

传统测量技术通常依赖于全站仪、GPS和水准仪等设备，需要在现场设置多个地面控制点以确保测量精度，这种方法耗时耗力，特别是在大范围或复杂地形区域，工作效率较低。无人机免像控技术则突破了这一局限，能够在较短时间内覆盖广阔区域，实现高效的数据获取。与传统技术相比，无人机技术不仅提高了测量速度，也极大地降低了人力和物力成本。无人机免像控摄影测量技术在现实应用中，已经展现出显著优势。首先，从高效性来看，该技术能够快速完成大规模的影像采集，减少了传统测量方法中漫长的准备与实施时间。其次，精准性方面，利用先进的图像处理技术，无人机可以生成厘米级的测量精度，这为后续的数据分析和决策提供了可靠依据。最后，在经济性方面，由于无人机操作相对简单且设备成本逐渐降低，使用无人机进行测量的整体费用明显低于传统方法，尤其在大面积测量时更为明显[1]。当前，无人机免像控摄影测量技术以其独特的技术原理和显著的应用优势，正逐步成为现代测量领域的重要工具，为土地复垦、城市规划、环境监测等多方面的工作提供了高效、精准且经济的解决方案。这一技术的发展，不仅推动了测量行业的进步，也为实现更高效的资源管理和环境保护奠定了基础。

2 土地复垦复测整改工作的目标要求

2.1土地复垦的主要目标

土地复垦作为生态恢复与土地资源管理的重要措施，旨在将受损或退化的土地恢复到可持续利用的状态，主要目标可以从生态、经济和社会多个层面进行分析。从生态层面来看，土地复垦的首要目标是恢复和提升土地的生态功能，这包括改善土壤质量，增加土壤有机质含量，增强土壤的水分和养分保持能力，进而促进植物的生长和生态系统的重建。通过种植适应性强的植物，可以有效防止水土流失，增强生物多样性，维护和改善区域的生态平衡。在经济层面，土地复垦的目标是提高土地的经济价值和利用效率。复垦后的土地，可以重新投入农业生产、生态旅游、林业等多种用途，为地方经济发展提供支持。同时，通过合理的土地利用规划，可以提高资源的利用率，减少土地闲置现象，促进可持续发展。最后，从社会层面考虑，土地复垦还应关注提升当地居民的生活质量和社会福祉。复垦过程中，应充分考虑当地社区的参与，确保复垦项目的透明度与公正性。通过创造就业机会和改善环境，复垦不仅能够带来经济收益，还能增强居民环境意识和社会凝聚力，促进社会的和谐发展。

2.2当前在复测整改过程中的常见问题

在土地复垦复测整改过程中，常常会遇到一系列问题，这些问题影响了复测的准确性和整改效果。第一，数据一致性问题尤为突出。在复测过程中，所收集的测量数据存在偏差，尤其是由于环境变化、设备故障或操作失误，导致前后测量结果不一致，这直接影响到复垦效果的评估。第二，测量误差是一个常见问题。尽管现代测量技术的精度不断提高，但在实际操作中，仍会由于地形复杂、气候变化或人为因素造成测量误差，这些误差影响了数据的准确性，还会对后续的整改决策造成误导。第三，复测整改过程中的技术选择也经常引发问题。选择不当的测量设备或技术手段，会导致数据采集的不足或不准确，进而影响整体复垦效果的评估，因此技术选型的科学性与合理性显得尤为重要。第四，复测整改的协调与沟通也常常是一个挑战。不同部门或参与者之间缺乏有效沟通，会导致信息不畅和资源浪费，从而延误整改进程。

2.3对测量技术的要求

在土地复垦复测整改中，测量技术的选择和应用非常重要。为了确保复测的有效性和准确性，测量技术必须满足以下几个关键要求：一是高精度。土地复垦的目标是实现生态恢复与可持续利用，因此，测量数据的准确性直接关系到复垦效果的评估。测量技术应能提供厘米级甚至更高精度的数据，以便在对土地进行规划和管理时，能够科学合理地依据测量结果进行决策。二是高效性。土地复垦涉及广阔的区域和复杂的地形，传统测量方法在时间和人力上投入较大，效率较低。采用无人机等现代测量技术，可以大幅度提升数据采集的速度，快速完成大面积的影像获取，缩短项目周期，提高工作效率。三是适应性。适应性强的测量技术，能够应对不同的地形和气候条件。土地复垦区域存在多样的环境特征，比如丘陵、湿地等，测量技术需要具备灵活性，能够在各种条件下稳定工作，从而确保数据采集的连续性和可靠性。四是数据处理能力。测量技术应该能够支持快速有效的数据处理与分析，生成易于理解的结果和报告，这包括自动化的数据处理流程，确保能够快速转换为三维模型和正射影像，以便为后续的决策提供支持[2]。

3 无人机免像控摄影测量技术的具体应用

3.1设备选择与操作规范

无人机免像控摄影测量技术的有效实施，离不开恰当的设备选择与严格的操作规范，这两者共同决定了数据采集的质量和测量的准确性， 从而为土地复垦复测整改提供坚实的技术支持。具体包括：（1）设备选择。针对土地复垦项目，选择无人机时，首先应考虑无人机的类型，常用的包括多旋翼无人机和固定翼无人机。多旋翼无人机适合于小范围、高精度的数据采集，便于在复杂地形中灵活飞行，而固定翼无人机则适合大范围的测量，具备更长的续航时间。还必须关注无人机搭载的相机性能，要选择具有高分辨率（通常在20MP以上）和良好光学性能的相机，确保影像的清晰度和细节表现。另外，支持实时数据传输和高效处理的软件系统也是不可或缺的，它可以帮助操作人员迅速获取和分析数据。（2）操作规范。操作规范的制定与执行，是确保无人机飞行安全和数据质量的关键。在飞行前，操作人员应进行详尽的规划，包括航线设计、飞行高度和重叠度的设定。一般来说，影像的重叠度应保持在70%-80%，以便后续的图像处理和三维重建。同时，飞行高度应根据具体的测量需求和地形特征进行调整，确保能够获取所需的地表细节。还需进行全面的设备检查，包括电池电量、导航系统、相机对焦和存储卡容量等，确保设备处于最佳状态。应当在安全范围内进行飞行，避开人群和敏感区域，确保无人机的操作符合当地航空法规。在飞行过程中，操作人员应监控无人机的飞行状态，随时调整飞行参数以应对突发情况。同时，记录飞行数据，包括飞行时间、航线和飞行高度等，以便后续的数据分析和报告编制。无人机飞行时，应保持所设定的航线和飞行高度，确保拍摄影像的质量和数量。飞行过程中，操作人员需要关注周边环境，确保无人机飞行安全，避免与其他飞行物体或障碍物发生碰撞[3]。

3.2测量流程及实施步骤

在土地复垦复测整改过程中，采用无人机免像控摄影测量技术进行测量时，要遵循科学的测量流程和实施步骤，这是确保数据质量与工作效率的关键。以下是详细的测量流程及实施步骤：（1）前期准备。测量工作的成功离不开充分的前期准备。项目团队需明确测量目标和需求，包括测量区域的范围、精度要求及数据使用目的。这一阶段还包括对测量区域进行初步调查，了解地形、植被及气候条件，以便为后续飞行规划提供依据。还要制定详细的飞行计划，包括无人机的航线设计、飞行高度及影像重叠度设置。通常情况下，影像的前后重叠度应保持在70%-80%，确保后续图像处理时数据的连续性。应该选择合适的飞行时间，避开恶劣天气，确保飞行的安全与数据的质量。另外，在飞行前，对无人机及其搭载设备进行全面检查也至关重要，包括电池电量、无人机控制系统及通信信号等，确保所有设备处于正常工作状态后，进行必要的飞行调试，确保飞行控制系统的准确性和可靠性。（2）实施飞行测量。在确保所有准备工作就绪后，就可以开始实施飞行测量。在飞行前，需要对之前制定的航线进行最终确认，根据实际地形和气象条件，调整航线高度、飞行速度和影像重叠度。确保航线设计能够覆盖整个测量区域，同时避免障碍物。确认所有准备工作完成后，操作人员可进行无人机起飞。在飞行过程中，需要对无人机进行实时监控，确保其按照预定航线飞行。操作人员应保持与无人机的通信，及时获取飞行数据，并随时准备应对突发情况，比如天气变化、设备故障等。在飞行过程中，无人机将自动拍摄大量影像，操作人员需确保影像的清晰度和数量，满足后续数据处理的需求。记录每次飞行的相关信息，包括飞行时间、飞行高度、航线和拍摄参数，以便后续数据处理和效果评估。飞行测量完成后，操作人员应安全降落无人机。降落前再次检查周围环境，确保没有障碍物和人员干扰。成功降落后，及时关闭无人机电源，并对设备进行检查，确认其在飞行过程中未受到损坏。最后，将采集到的影像数据及时备份到计算机，并进行初步检查，确保数据的完整性和质量。若发现数据缺失或质量不达标，及时进行后续补飞，从而保证测量成果的准确性

[4]。通过以上流程和步骤的系统实施，无人机免像控摄影测量技术在土地复垦复测整改中的应用，就可以高效、准确地完成，助力生态恢复与可持续发展目标的实现。

3.3数据处理与分析方法

在无人机免像控摄影测量技术的应用中，数据处理与分析，是实现高质量测量成果的关键环节。通过科学合理的数据处理与分析方法，可以将获取的影像数据转化为可用的地理信息，支持土地复垦复测整改的决策。关键方面包括：（1）数据整理与预处理。数据处理的第一步，是对采集的影像数据进行整理和预处理。首先将无人机拍摄的影像导入计算机，并使用专用软件对影像进行分类和归档，然后对影像进行必要的预处理，例如图像去雾、色彩平衡和几何校正。这些步骤旨在提高影像的质量，消除拍摄过程中可能产生的误差，确保后续处理的准确性。（2）图像拼接与三维重建。在预处理完成后，需要使用专业的图像处理软件（比如Pix4D、Agisoft Metashape等）进行图像拼接和三维重建。软件通过分析影像之间的重叠区域，利用光学特征点匹配算法，自动生成高精度的点云数据和数字高程模型（DEM）。这一过程中，软件会计算每个影像的相对位置与姿态，确保三维重建的准确性。（3）生成正射影像。在三维重建完成后，接下来是生成正射影像。正射影像是经过几何校正的影像，可以消除地形起伏对影像造成的变形，保证影像的准确性与可用性。具体通常包括图像的拼接、色彩调整，以及对影像的光照均衡处理，最终形成一幅高分辨率的正射影像图。（4）数据分析。数据处理完成后，进入数据分析阶段。根据土地复垦的具体目标，可以使用GIS（地理信息系统）软件，对生成的点云数据和正射影像进行进一步分析。分析内容包括土地利用类型的识别、植被覆盖度的测量，以及土壤质量的评估等，这些信息对于评估复垦效果、制定合理的管理策略具有重要意义。借助空间分析工具，可以识别土地利用变化趋势，从而为后续的土地管理和规划提供科学依据[5]。

3.4整改效果评估

整改效果评估，是确保土地复垦项目成功与可持续发展的不可忽视环节。通过系统的评估，可以量化土地复垦的成效，识别存在的问题，从而为后续的管理与优化提供依据。具体包括：（1）数据分析与比较。依据获取的高分辨率影像、数字高程模型和正射影像，分析土地复垦前后的变化。通过对比整改前后的数据，评估植被覆盖度、土壤质量和水资源管理等方面的改善情况。例如，可以使用植被指数，对植被生长情况进行量化分析，帮助评估生态恢复效果。（2）生态指标监测。评估过程中，需设定一系列生态指标，比如生物多样性、土壤有机质含量、水土保持能力等，这些指标可以通过实地调查、样本采集和实验室分析等方式获得，结合遥感技术，可以全面评估土地复垦的生态功能恢复情况。监测不同时间节点的生态指标变化，能够清晰展示整改措施的长期效果。（3）社会经济效益评估。具体需要调查当地居民的反馈，评估复垦项目对居民生活质量、就业机会和经济发展的影响。例如，复垦后的土地是否能够用于农业生产，是否能为当地创造经济收益，居民对环境改善的感知等，这都是衡量土地复垦效果的重要维度。（4）问题识别与改进建议。在评估过程中，及时识别整改过程中存在的问题至关重要，这些问题一般包括生态恢复不足、管理措施不当、技术应用不佳等。通过对评估结果的分析，需要提出针对性的改进建议，指导后续的管理和优化措施。例如，如果发现某一地区植被恢复不理想，就可以采取针对性地采取补植、施肥等措施进行修复。（5）报告生成与成果展示。撰写评估报告，详细记录评估过程、结果和分析，以及识别的问题和改进建议。报告不仅能为项目管理提供依据，还可以作为复垦项目成果的展示，向相关部门和公众传达项目的成效和经验教训。通过透明的评估报告，有助于增强公众的信任感，促进各方对复垦工作的支持。

结语

综上所述，无人机免像控摄影测量技术在土地复垦复测整改中，展现出了显著的应用优势。通过科学合理的设备选取与规范化的实施流程，该技术成功实现了高效的测量与数据分析。整改效果的评估，为土地管理提供了重要反馈，进而促进了生态恢复的可持续发展。展望未来，随着技术的不断进步与应用的深入，无人机测量技术必将为更广泛的环境管理与资源保护提供强有力的支持。

参考文献：

[1]丁鹏.低空无人机航空摄影测量技术在土地整治项目规划设计阶段的运用[J].中国金属通报，2021(22):271-272.

[2]冯荣志.低空无人机航空摄影测量技术在土地规划设计中的应用[J].居业，2021(04):8-9.

[3]张晓辉.无人机航测技术在土地整治项目工程测量中的应用分析[J].工程技术，2022(08):76-78.

[4]谭天彬.无人机测绘技术在土地执法测量中的应用分析[J].科技创新与应用，2022,12(07):173-175.

[5]刘志强，王金星.小型无人机航测技术在土地测绘中的应用[J].大众标准化，2022,4(17):38-40.