农田水利工程测绘中无人机低空航摄的应用研究

农田水利工程测绘中无人机低空航摄的应用研究

林加文 赵凯

黑龙江农垦勘测设计研究院有限公司

摘要：农田水利工程是现代农业发展的重要保障，而农田水利工程测绘是农田水利工程建设的基础。随着科技的不断进步，无人机低空航摄技术逐渐得到广泛应用，成为现代农田水利工程测绘的重要手段之一。本文旨在探讨无人机低空航摄技术在农田水利工程测绘中的应用，为推动农田水利工程建设提供新思路和新途径。

关键词：无人机；低空航摄；农田水利工程测绘

随着科技的不断进步和应用领域的扩展，无人机技术已经逐渐渗透到各个行业。在农田水利工程领域，传统的测绘方法存在效率低下、成本高昂等问题。而无人机低空航摄技术以其高效、精确、经济等特点，为农田水利工程测绘带来了革命性的变化。由此可见，对于农田水利工程测绘中无人机低空航摄的应用研究有十分重要的现实意义。

一、无人机低空航摄技术概述

无人机低空航摄技术是指利用无人机搭载摄像设备进行航空摄影测量的技术。它通过无人机在低空飞行时拍摄连续的影像数据，然后通过图像处理和分析技术，生成精确的地图、三维模型和其他测绘产品。通过搭载高分辨率相机，无人机可以获取细节丰富的影像数据，能够捕捉到更多地物信息。这对于地图制作、土地利用调查、城市规划等应用非常重要。另外，无人机低空航摄还可以实时获取数据，与地面通信更加便捷。对于一些紧急情况或需要即时反馈的任务，无人机能够提供快速响应。无人机低空航摄技术在各个领域有广泛的应用，包括农业、城市规划、环境监测、灾害评估等。它不仅可以提供精确的地图和空间数据，还可以支持决策和规划，促进各行业的发展和创新。随着无人机技术的不断进步和成熟，无人机低空航摄技术将在未来得到更广泛的应用和发展[1]。

二、传统农田水利工程测绘方式的问题

传统农田水利工程测绘方式主要采用人工测量和仪器测量相结合的方式，需要耗费大量人力、物力和时间，且测量精度不高，难以满足现代农业生产对高效、精确测绘数据的需求。且传统测绘方法受到天气、地形等自然因素的影响，还受人为误差的影响，测量精度不高，难以满足工程设计和规划的要求。传统测绘方法需要人员进入测量区域进行操作，受到人员和设备的限制，覆盖范围较小，难以应对大面积的农田水利工程测绘需求。另外，传统测绘方法还需要投入大量的人力和物力，成本较高，不利于农田水利工程建设的发展。

三、无人机低空航摄技术在农田水利工程测绘中的应用

（一）有效应用路径

在具体应用时，应确定测绘区域和目标，制定测绘任务计划。考虑到农田水利工程的特点和需求，确定使用无人机进行低空航摄的可行性和适用性。同时，需要了解法律法规和相关规定，确保测绘过程的合法性和安全性。根据测绘任务的要求，选择适合的无人机型号和配置。考虑到农田水利工程的需要，选择具备高稳定性、长续航时间和可靠性的无人机。并配备合适的传感器设备，如光学相机、热像仪等。同时，根据测绘需求，制定详细的飞行计划，包括起飞点、航线规划、航拍高度和重叠度等参数。在进行实际飞行之前，进行飞行器的检查和测试，确保设备正常工作。同时，进行数据预处理的准备工作，包括设置坐标系、地面控制点布设等。而且，需按照飞行计划进行实地飞行，确保无人机按照设定的航线和参数进行航摄。通过搭载的传感器设备，获取农田水利工程区域的影像、热像、光谱等数据。在飞行过程中，需要保证飞行安全和数据质量，注意避免与其他飞行器或障碍物的碰撞。将采集到的数据进行处理和分析。包括图像拼接、几何校正、数字高程模型（DEM）、数字地表模型（DSM）等的生成。同时，根据需要进行数据的处理和分析，如作物生长状态识别、土壤湿度分析等。通过专业的图像处理软件和地理信息系统（GIS）工具，可以得到高质量、可视化的测绘数据和结果。

此外，根据测绘需求和目标，将处理和分析的结果应用于农田水利工程的规划、设计和管理。生成相应的报告和产品，为相关决策提供科学依据。同时，将测绘数据整合到地理信息系统中，实现对农田水利工程的空间分析和管理[2]。

（二）实际案例分析

在某农田水利工程项目中，无人机低空航摄技术得到广泛应用。该项目旨在提高农田水资源的利用效率和作物产量。无人机搭载了多光谱传感器和高分辨率相机，执行了以下实际测绘任务：首先，在植被监测方面，通过多光谱传感器，无人机实时获取了农田植被的光学数据。这些数据被分析，以评估植被的健康状况、生长情况和叶面积指数。在一个例子中，无人机检测到某一区域的光谱反射率异常，提示可能存在病害。这促使农田管理团队及时采取措施，遏制病害蔓延。其次，无人机低空飞行，搭载激光雷达或其他传感器，捕捉地形和地貌数据。这些数据用于生成高精度的数字高程模型，为工程师提供了详细的地理信息。在项目中，DEM的应用包括规划灌溉系统和设计排水网络。此外，基于植被监测和数字高程模型的数据，农田水利管理团队调整了灌溉方案。通过精准了解不同区域的水分需求，他们实现了灌溉的个性化管理，避免了水资源浪费，提高了农田的产量。通过整合这些实践，该农田水利工程项目实现了智能化决策和精准管理，最终提高了农业生产效益，并有效减少了水资源的浪费。

（三）未来前景展望

无人机低空航摄技术在农田水利工程测绘中具有广阔的应用前景和展望。以下是该技术的未来发展方向和趋势。利用无人机低空航摄技术可以获取高分辨率的正射影像和数字地表模型（DSM），为农田水利系统的设计和规划提供准确的地理信息。这有助于改善排灌设施的布局，提高水资源利用效率。结合无人机搭载的多光谱相机或热像仪等设备，可以对农田水体进行实时监测和分析。通过对水体的颜色、温度等特征进行无人机遥感，可以及时发现水质问题和污染源，并采取相应措施进行处理。无人机低空航摄技术能够提供农田土壤水分分布的空间信息，帮助农民和农田管理者制定合理的灌溉方案和水分管理策略。通过实时监测和反馈，可以实现精准灌溉，提高水资源利用效率和农田产量。利用无人机低空航摄技术可以获取大范围的农田植被信息，包括植被指数、叶面积指数等。这有助于监测农作物的生长状况，并及时预警病虫害的发生。通过对特定植被指标的分析，可以提前采取防治措施，减少农作物损失。利用无人机低空航摄技术可以获取大范围的土地利用信息，包括土地覆盖类型、土地利用强度等。结合地理信息系统（GIS）分析工具，可以进行土地利用规划和土壤质量评估，为农田水利工程的管理和保护提供科学依据[3]。随着无人机技术的不断发展和完善，以及相关政策法规的支持，无人机低空航摄技术在农田水利工程测绘中的应用前景将更加广阔。它将为农田水利工程的可持续发展和智能化管理提供更多的机会和可能性。

结束语：

综上所述，无人机低空航摄技术能够提高农田水利工程测绘的效率和准确性，为工程规划和设计提供了可靠的数据支持。同时，该技术还具有成本较低、操作简便等优点，能够有效减少传统测绘方法所面临的问题。然而，在实际应用中仍需要进一步优化和完善相关技术和标准，并加强对无人机操作人员的培训和管理。未来，随着无人机技术的不断发展，无人机低空航摄技术将会得到更广泛的应用，并且越来越成为农田水利工程测绘的主流方式。

参考文献：

[1] 贾旭臻,梁鸣鑫,徐戊辰. 无人机低空航摄在农田水利工程测绘中的应用[J]. 户外装备,2021(12):163-164.

[2] 徐小红. 无人机低空航摄在农田水利工程测绘中的应用[J]. 农业与技术,2022,42(1):55-57.

[3] 周琮辉. 无人机低空摄影测量技术在水利工程测量中的应用探究[J]. 科学与信息化,2023(12):75-78.