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篇1
Key words: UAV system; fast mapping; analysis
中图分类号:TP79文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
近年来,随着经济建设的快速发展,地表形态发生着剧烈变化,迫切需要实现地理空间数据的快速获取与实时更新。航空摄影是快速获取地理信息的重要技术手段,是测制和更新国家地形图以及地理信息数据库的重要资料源,在空间信息的获取与更新中起着不可替代的作用。应实时化测绘的需求,无人机航摄近年来发展迅猛,随着无人机与数码相机技术的出现与发展,基于无人机平台的数字航摄技术已显示出其独特的优势,在应急数据获取与小区域低空测绘方面有着广阔的应用前景。无人飞行器与航空摄影测量相结合,成为航空对地观测的新遥感平台被引入测绘行业,加上数码相机的引入,就使得“无人机数字低空遥感”成为航空遥感领域的一个崭新发展方向。“无人机数字低空遥感”有低成本、快捷、灵活机动等显著特点,可成为卫星遥感和有人机遥感的有效补充手段。本文主要论述了无人机数字航摄系统的性能与特点以及利用其实施的低空摄影测量试验,通过试验论证了该系统的可行性与优势。
1、“无人机低空遥感”系统简介及发展状况
无人飞行器遥感技术有其他遥感技术不可替代的优点,可成为卫星遥感和有人机遥感的有效补充手段,该技术主要涉及飞机平台、测控及信息传输、传感器、遥感空基交互控制、地面实验/处理/加工、以及综合保障等相关技术领域。我国无人飞行器航空遥感技术的进步不仅表现在无人飞行器的研制,还表现在正好适用于航空遥感的飞行控制系统、遥感通讯系统的研制,更表现为轻小型化传感器及其数据处理系统相匹配的航空遥感系统集成,最终形成可执行航空遥感任务的业务系统。
目前,我国已有多家科研机构和公司研制出轻小型无人机遥感系统(固定翼无人机和无人直升机低空遥感系统)。目前比较适用的低空遥感无人机,一般任务载重10kg～20kg,安装1～4个面阵数码相机,适宜获取0.05m～0.50m分辨率的光学彩色影像。机上安装GPS和轻小型稳定平台,因此可以支持全自动空中三角测量,实现稀少地面控制点的高精度测量。
“无人机低空遥感”系统组成
本文论述的无人机数字航摄系统是自主产权的“华鹰”无人机数字航摄系统,该系统是是基于固定翼飞行平台的现代化城镇空间数据采集系统,系统见图1所示。该系统采用具备姿态、速度和高度精确控制与数据记录，以GPS导航为基础的自动驾驶仪，搭配千万像素级135型全画幅单反数码相机和姿态稳定云台，可快速获取1:2000大比例尺真彩色航空影像。
该系统的无人机重20kg,长2.1m,翼展2.6m,它采用一台空活塞发动机推进,巡航速度110km/h,升限达到海拔3500m,续航时间3小时。该系统采用了先进的GPS导航自主飞行,航线全自动规划,飞行航迹、高度和姿态高精度自动控制等一系列先进技术,具备了良好的飞行性能,只需要一条100m长的跑道,周围没有突出的障碍物,无人机就可以自主起降,如果采用遥控起降方式,则只需要二三十米长的跑道。起飞后,盘旋一圈,检验飞行状态,就可以按照预先设定的航线,自动飞往预定目标执行任务。它主要包括：
2.1空中部分:云台(含稳定平台)、数码相机、执行部分、自动控制设备、差分GPS、摄像机、通讯设备。
2.2地面部分:地面GPS、手控设备、编码器、计算机、通讯设备。
该系统通过无线链路方式连接连接地面与空中设备。
图1
“无人机低空遥感”系统控制指标
通过各项技术控制,该系统的航摄质量所达到的如下:
3.1 航向重叠度:55%～80%可调,最大可设置为80%,重叠度平均差:≤±4%
3.2 旁向重叠度:25%～50%可调,最大可设置为90%,重叠度平均差:≤±4%
3.3 横滚、俯仰角:≤1.5°;旋偏角:≤3°
3.4 航摄高度稳定能力:≤±5m;
3.5航线偏差:≤±3m;
3.6 1km航线弯曲度:≤0.5%
无人机航摄系统技术流程
数字航摄作业与传统胶片航摄相比,影像无需冲洗和扫描,作业步骤减少了许多,这样可以大大缩短测绘产品生产周期,采用本文论文的无人机数字航摄系统进行作业的具体数字航测作业流程见图2所示。
图2
4.1资料收集及技术设计
首先，应充分收集测区现有资料，主要包括：1:10000地形图、高等级控制点情况、测区地形、相对高度、植被分布、天气状况情况。
4.2 航线及测区划分
根据本测区地形及成图比例尺等因素情况确定本次飞行的航高，确保无人机在安全的高度上飞行。考虑成图精度等因素，如果测区的相对高差较大，还需根据海拔高度分片区进行。考虑地形分布情况，确定航摄时的具体飞行路线。
4.3外业航空摄影
掌握天气动态，选择最有利的外部条件，尽量减少外部覆盖物（积雪、植被）对摄影与测图的不良影响。航摄方向一般均为东西方向，可减弱日照方面的影响。选择航摄时间既要考虑充足的光照度，又要避免过大的阴影。
4.4像控布设及像控点联测
一般采用区域法布设像控点，布设方式成格网状，格网点附近即是像控点的采集区域。在测区及地形变换处应布设平高点。
4.5内业空三加密
无人机所获取的航片有“像幅小，影像畸变大，旋偏角和翻滚角大”等特点，内业计算量非常大。该系统采用的空三加密模块和平差模块可快速并行处理海量数据，能够快速高效地生成大量高精度、高强度的模型连接点，获得高精度的空三加密结果，满足成图要求。
4.6 立体测图
采用现代数字摄影测量软件可自动进行以下工作，如：内业立体判测、模型连接等工作。并具备自动、最优地切换立体模型，无需生成核线影像。极大地减轻了测绘人员工作劳动强度，非常适合无人机航摄成图。
另一方面，由于无人机有其独有的特点，如：像元分辨率低（只有DMC的一半左右），内业判读困难，因此，在实际生产作业中我们应该适当增加大人工干预的力度。尤其要注意对于难于判断其是的点状地物。如：电杆、水塔或烟囱等的判读。
4.7 外业补测及调绘
如果在航摄过程中存在植被遮盖及阴影无法进行立体测图则可采用常规测量方式进行外业调绘及补测。
篇2
摘要： 无人机航空摄影以无人驾驶飞机作为空中作业平台，集合高空拍摄、遥感以及航空摄影于一体，对农村范围内的集体土地，包括属于农民集体所有的建设用地、农用地和未利用地进行航空摄影，获取准确的地形图数据，以保证农村集体土地登记确权发证工作有效进行。本文对无人机航空摄影技术在农村土地承包经营权确权登记发证工作进行简单介绍。
Abstract： Unmanned aerial vehicle (UAV) aerophotography takes the pilotless aircraft as the aerial platform, integrating high altitude photography, RS and aerophotography. It takes airphoto of the rural collective land including construction land, farmland and unused land to get accurate topographic map data in order to ensure the rural collective land registration verification and certification work. This article briefly introduces the application of UAV aerophotography in rural land contract for the managerial right verification registration and certification.
关键词 ： 无人机航空摄影测量技术；土地测绘；农村土地承包经营权确权登记发证工作
Key words： UAV aerophotography；topographic mapping；verification；registration and certification of rural land contract for the managerial right
中图分类号：TP79 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0233-02
农村土地承包经营权确权登记发证工作的主要任务是“查清承包地块的面积和空间位置，建立健全土地承包经营权登记簿，妥善解决承包地块面积不准、四至不清、空间位置不明确、登记簿不健全等问题，把承包地块、面积、合同、权属证书全面落实到户，依法赋予农民更加充分而有保障的土地承包经营权”，其中的关键步骤是以户为基本单位，对现有人口、土地面积、地块、承包现状进行清理核实。传统土地调查使用皮尺测绘法，使用皮尺丈量，画张草图就可以进行确权办证。基本能满足面积和四至的相对准确，但是操作过程不够规范，由于没有坐标系等测绘最基本的要素，所以这种方法采集的成果根本就没有空间位置。
然而，新型无人机遥感技术是利用先进的科学技术、通过遥感传感器技术、遥测遥控技术等应用技术来实现的，这具有快速性、时效性及清晰度优点。无人机能够充分提高调查和监测的水平和效率。遥感监测信息不仅客观性好、现势性强、时效性高、无人为干扰因素，而且信息的定性、定位和定量精度高，避免了虚报瞒报的情况，并且由于地块的方位、面积等在图上得到了清晰的标示，政府部门可以做到“图账对应”，从而准确的掌握了地籍信息。
无人机航空摄影测量技术在农村土地承包经营权确权登记发证工作中起到了很大的作用，无人机航空摄影测量系统作为一项空间数据获取的重要手段，具有快速高效、机动灵活、精细准确、作业成本低、适用范围广、影像实时传输、高危地区探测等重要特点，在小区域和常规飞行困难地区快速获取高分辨率影像方面具有明显优势。可以利用无人机航空摄影测量系统获取高分辨率航空影像，制作出高精度的正射影像图。
确权登记工作的重点环节在于农户土地的外业测量。如果利用手持gps以传统方式进行外业实测。对于工期和质量都达不到要求，而青海又是世界上唯一一个高海拔地区，经济发展比较落后，有着世界上独一无二的地形地貌特征，也有着世界上独一无二的天气及气候变化。青藏高原号称“世界屋脊”，是一个大面积强烈的年轻隆起区，平均海拔在4500m以上，是我国现代冰川和多年冻土最发育的地区，在海拔4500m以上，为大片连续的多年冻土地区，大都是微受切剖的开阔平坦地形，地表呈现单调。青藏高原海拔高、地形复杂，被誉为无人机的禁区。然而，我省新近完成的一项科研成果打破了禁区传说，让无人机自由翱翔在高原的天空。我省无人机科研项目开始于2012年5月，经过短短一年的时间，青海省地矿测绘院科研人员成功探索出了一套适合在高海拔复杂地形、高寒缺氧等特殊环境下低空航空摄影测量的技术流程和操作方法。填补了我省在高原矿区无人机自主飞行获取影像数据和应用无人机航测技术测绘1:2000大比例尺地形图的空白，研究成果达到国际先进水平。
由于青海地区有一些地方会有户均耕地面积小的情况，加之手持GPS由于精度有限，实测工作中发现测量结果误差较大，造成群众对测量结果不认可等的问题，使青海地区部分试点县试点乡镇的土地确权工作一度被动。为顺利完成试点任务，各试点县农牧局及项目承担单位县经管站积极与上级业务主管部门和兄弟州县交流探讨，立即转变旧思路、精心研究新方法，确定将无人机航测遥感技术应用于土地确权试点项目外业测量，经与多个专业测绘单位联系商谈，最终与省地矿测绘院达成合作协议，并在试点乡镇建立了航测地面临时指挥部。经过各试点的航测，使无人机航测遥感正摄影技术在我省农村土地承包工作中得到了广泛的应用，相关技术应用水平也走在了全省前列。该技术不仅用更高精度的GPS对测量地区进行了测绘，还对地理地貌进行了全面航拍，精确稳妥地完成了农村土地实际面积、空间位置等重要外业测绘数据的采集，为高质量完成土地确权登记工作打下了良好基础，还能为今后该地区规划提供科学精确的图文数据。
能够优质按时的做好这一工作,完成农村集体土地登记确权发证任务。是青海省面临的一个重要任务，如今，青海省地矿测绘院无人机航空摄影测量技术在农村土地承包经营权确权登记发证工作中起到了非常重要的作用，为青海省全面开展农村土地承包经营权确权登记发证工作打下了一个坚实的基础。
在此以青海省湟中县农村土地承包经营权确权登记发证试点航空摄影测量工作来说，农村土地承包经营权确权登记发证工作主要利用1:2000正射影像底图，套合第二次土地调查后形成的最新土地利用现状图数据（县、乡镇行政界线以及村权属界线，图斑线、地类），按1：2000比例尺出图制作成权属调查工作底图，在此基础上由外野进行实地地块界线手工绘制、权利人，地块号，地块名称等的调查，然后经内业采用CASS数字测图系统进行上图、编辑、编制成农村集体土地所有权基础数据，利用KQ系统软件进行权属资料建库、分类面积统计和汇总等后续工作。比起传统的GPS实地测量来看，工作效率有了一个质的飞跃，传统测量工期长效率低，而无人机航测运用在土地承包经营权确权登记发证中，大大提高了工作效率，也节约了一定的成本。无人飞机体积小巧，机动灵活，不需专用跑道起降，受天气和空域管制的影响很小，能够在极短的时间内快速获取影像。这对于我们青海这个欠发达地区来说，是一个很好的方案。
参考文献：
[1]陈江龙，曲福田.土地登记与土地可持续利用-以农村土地为例[期刊论文]-中国人口资源与环境，2003（05）.
[2]陈俊艳，邝山，王振起.我国农村土地承包经营权流转存在的问题及对策，2010（1）.
[3]缪宁，罗时贵.农村土地承包经营权权属性质之探讨[期刊论文]-农业考古，2006（6）.
[4]原国家土地管理局.确定土地所有权和使用权若干规定[S].1995.
篇3
前 言
航空摄影测量技术作为空间信息技术体系的两大分支之一，无人机航空摄影测量系统具有运行成本低、执行任务灵活性高等优点正逐渐成为航空摄影测量系统的有益补充，是空间数据获得的重要工具之一[1]。
目前国内无人飞行器航测遥感技术在测绘行业有了很大的推广应用，但大都是生产制作DOM及DEM，对于大比例尺DLG的生产只是进行过小面积实验，很少进行实际的生产应用。本文从生产实践出发，以目前最先进的航测技术为主线，分析探讨了高速公路地形图航测，在现阶段具有一定的理论与实际意义。
1 航测系统与工作内容
1.1 航测系统
国内航测技术发展较快，航测系统操作系统也较多较复杂，一般有MapMatrix系统、高分辨率遥感影像一体化测图系统PixelGrid以及Y amaha RMAX和Canon EOS一1 Ds MarkII数字单反相机集成的低空无人直升机数字摄影系统。
航测系统是基于航空，卫星遥感，外业等数据进行多源空间信息综合处理的平台。它不但为基础数据生产，处理和加工提供了一系列集成的工具，而且还采用了统一的数据管理接口将处理的数据有效的管理起来，为后期数据增值和共享提供基础[2]。
1.2 工作内容
本文讨论对高速公路区域条带地区进行航拍作业，要求如下：
（1）航空摄影，高速公路区域采用无人机航拍；
（2）利用航测手段测制1：2000数字地形图、DEM\DOM成果；其任务包括航飞、外业控制测量、内业空三加密、DEM\DOM制作、数字地形图制作、地形图编辑，成果整理与提交。
2 技术依据与成图精度
2.1 技术依据
(1)、CJJ8-2010《城市测量规范》；
(2)、《1:500、1:1000、1:2000地形图航测内业规范》GB7930-87；
(3)、《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》GB15967-1995；
(4)、GB/T 20257.1-2007《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》；
(5)、GB 14804-93《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图要素分类与代码》；
(6)、《基础地理信息数字产品数据文件命名规则》CH/T1005-2000；
(7)、《数字测绘产品检查验收规定和质量评定标准》GB/T18316-2001；
(8)、《测绘产品检查验收规定》CH1002-2005；
(9)、《测绘产品质量评定标准》CH1003-2005；
(10)、《公路勘测规范》(JTG C10-2007)。
2.2 成图精度
(1) DOM精度
DOM数据中地面明显地物点对最近野外控制点的图上点位中误差依据GB/T 18315-2001应符合下表规定：如下表1所示。
表1DOM精度要求mm
中误差的两倍值为最大误差。阴影、摄影死角、森林、隐蔽等困难地区的地物点对最近野外控制点的图上点位中误差按上述精度规定值放宽0.5倍。
(2) DEM精度
本测区的DEM格网尺寸为2.5m×2.5m。DEM格网高程值相对于最近野外控制点的高程中误差不得大于表中表2规定。
表2DEM精度要求m
高程中误差的两倍值为格网高程的最大误差。高大林木覆盖区、高层建筑阴影遮盖区等困难地区的高程中误差按上述规定可放宽0.5倍[3]。
3 总体流程图
高速公路地形图航测的总体流程图如图1所示：
图1高速公路地形图航测的总体流程图
4 具体流程
4.1 空三解密
本文拟采用数字摄影测量工作站的空三软件VirtuoZo AAT中的VzLowCor模块对无人机数码影像进行畸变纠正，然后利用VirtuoZo AAT+PATB小数码自动空三加密模块，以小数码航片作为空三加密的原始数据，运用PATB平差软件进行光束法区域网平差。通过航测内业方法（包括内定向、相对定向、公共连接点的转刺）构建空中三角网，并将外业控制点成果导入系统按严密的数字模型进行区域整体平差，得到优化后的外方位元素和加密点成果。
转点、选点采用软件全自动功能模块进行处理操作，在少量人工干预情况下实现工作效率最大化。
(1)、按编制的加密计划，开始建立相应的加密分区，把小数码影像以相应的各航线关系建立相应的加密测区。输入相应的摄影比例尺参数、相机参数、影像分辨率等。
(2)、进行内定向，注意各航线的相机文件有无旋转，需要旋转的片子相机参数必须要对应旋转180度。
(3)、添加相邻航线间的偏移点（即航带间连接点），相邻航线间只加首尾两点即可，航线过长的情况下可适当的在中部添加点，以便后续工作进行航线间自动转点。
(4)、相对定向、全自动转点。由软件自动计算完成，在大面积水域或大面积植被情况下无法计算，软件会自动记录并在计算完成后提示哪些模无法自动完成。可由人工干预适当加些关联点再自动匹配计算即可完成。
(5)、挑点。调用PATB计算，选用5*6布点布局进行粗差踢除。
4.2 DOM制作
本文利用Virtuozo全数字摄影测量系统工作站进行1:2000数字正射影像图DOM的制作。在全数字摄影测量工作站中，导入空三成果恢复测区并创建立体像对，作业生产区域DEM数据，并用特征点、线参与计算修改生成DEM。利用DEM数据对原始影像进行数字微分纠正，通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接，并最终完成数字正射影像图。最后按矩形图廓对影像进行分幅裁切，形成DOM数据成果。
利用DEM完成影像微分纠正，按照分区对测区内影像以像元大小为0.1m进行双线性内插或三次卷积内插法进行重采样，生成分区正射影像(DOM)。通过自动生成的镶嵌线对整个测区的模型正射影像进行无缝拼接。DOM接边中高大建筑物的投影差带来的接边倒影，可采用调换左右片生成正射影像进行贴补，使高层建筑物达到无缝接边，并最终完成数字正射影像图。
4.3 DLG制作
利用全数字摄影测量工作站VirtuoZo测图模块，导入空三加密成果恢复航摄数字影像的立体模型，采用内业判读，进行各地形要素的数据采集，生成图形文件。
作业不允许在1:1的模型比例尺下采集，一般放大1.4倍或两倍进行采集，以保证立体采集的精度。作业时需要注意的要素关系如下：
（1）.数据采集时保证数据的完整性，减少断缺，避免遗漏、移位；线线相连的，必须进行捕捉；平行的要素，进行平行拷贝表示。道路、水系必须要能够真实表示形状，圆弧之处必须有足够的点来表示形状。面状要素需闭合，如房屋、湖、塘等；要素相交时应捕捉。
（2）.房屋采集在房角上，需启用直角闭合的功能。对屋顶上的楼梯间、电梯间、冷却塔、水箱、卫星接收天线、烟囱以及临时性的建筑物不采集。
（3）.有方向的线状符号（如：陡坎、围墙等），应特别注意采点顺序，采集时锯齿应在数字化方向的左侧，采用左手规则。
（4）.自由图边、测区最近的电力线、等架空杆位必须测绘，以保证图内电力线、有准确的连接方向。
（5）.内业采集过程必须做到除成果不能定性的因素外，基本上与该要素的最终表示效果一致，不给下道工序遗留多余的工作量，能在本工序完成的内容一定要在本工序内完成。
（6）.每一个像对的测绘面积原则上不得超过基本控制点边线外1cm；图幅及像对必须在测图仪上完成接边。
6 小结
本文详细探讨高速公路地形图航测的整体流程，建议利用无人机航空摄影测量技术进行地形图生产，尽可能在载人机不便或无法完成的情况下，由无人机来完成。如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域。总之，目前无人机航测技术应该体现在载人飞机航测技术的补充方面。
参考文献
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3.测绘工程本科专业创新人才培养方案解析
4.测绘工程本科专业实践教学体系的构建
5.专业认证背景下的测绘工程专业课程体系优化
6.SL机场测绘工程项目的进度与质量管理研究
7.测绘工程专业和测绘学
8.东莞市某公路测绘工程质量管理控制
9.测绘工程专业“四维渗透式”实践教学改革研究
10.基于测绘工程专业规范的应用型创新人才培养模式构建
11.注册测绘师制度下测绘工程专业教学改革研究的探讨
12.测绘工程全英语教学模式的建立与实施策略
13.测绘工程专业卓越工程师教育培养模式的研究
14.创新型测绘工程复合型人才培养机制的研究
15.基于“卓越计划”的测绘工程专业GIS教学体系研究与实践
16.谈测绘工程中测绘技术的应用及流程
17.谈测绘工程常见问题及解决措施
18.测绘工程专业校企合作工程实践教育中心建设
19.测绘工程专业摄影测量学实验教学改革探索
20.测绘工程中GPS RTK技术的应用实例
21.测绘工程专业认证标准的实践教学探索 优先出版
22.测绘工程在机场建设中的应用
23.论工程测绘中GPS测量技术应用及特点 优先出版
24.GPS技术在水利水电工程测绘中的应用
25.基于《测绘工程》期刊的测绘技术动态可视化分析
26.小议测绘工程专业高端仪器设备的使用和管理
27.地面三维激光扫描技术在工程测绘中的应用
28.测绘工程殊地形的测绘技术运用
29.对地形测绘工程中质量控制的探讨
30.关于工程测绘质量控制措施的探讨
31.探讨测绘工程的质量管理及其系统控制措施
32.天津市水运工程测绘技术重点实验室
33.浅析RTK系统在城市测绘工程中的应用
34.GPS测绘技术在工程测绘中的应用探析
35.GPS测绘技术在工程测绘中的应用分析
36.GIS在工程测绘中的运用探究
37.独立学院测绘工程专业应用型人才培养模式的探索与实践
38.GPS高程测量及在水利测绘工程中的应用
39.谈测绘工程专业学生测量数据处理能力的培养
40.浅谈测绘工程技术发展与应用
41.工程测绘中GPS技术的应用与研究
42.测绘工程专业生产实习的改革与实践研究
43.测绘工程专业毕业要求达成度定量评价体系的研究与实践
44.国家测绘工程技术研究中心
45.测绘工程殊地形的测绘方法分析
46.浅谈测绘工程技术在地籍测量中的实践应用
47.无人机遥感技术在测绘工程中的应用浅析
48.分析GPS技术在工程测绘中的具体应用
49.工程测绘对于建筑工程施工质量控制的意义
50.浅谈测绘工程常见问题的解决对策
51.测绘工程专业道路勘测设计课程教学改革研究与实践
52.关于工程测绘质量控制实施的探讨
53.测绘工程中的风险管理分析
54.测绘工程专业的计算机实践能力培养模式探索
55.新形势下测绘工程专业英语教学改革 优先出版
56.基于测绘新技术在地质测绘工程中的运用分析 优先出版
57.测绘新技术在地质测绘工程中的运用
58.专业认证背景下的测绘工程专业培养模式改革与实践
59.浅析GIS在工程测绘中的运用
60.关于RTK作业系统及其在城市测绘工程中的应用研究
61.初探测绘工程质量管理的必要性及措施
62.浅谈测绘新技术在国土测绘工程中的运用
63.专业认证下测绘工程专业课程改革
64.工程测绘中断面数据的处理分析
65.测绘工程监理方法探讨
66.测绘工程专业本科教育的对比分析
67.水电工程测绘中无人机低空摄影测量技术应用
68.浅析无人机遥感测绘技术在工程测绘中的应用
69.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探讨 优先出版
70.工程测绘对于建筑工程施工质量的意义 优先出版
71.测绘工程技术精度控制策略探究
72.基于分类培养的建筑课程差异化教学的实践研究——以工程测绘技术教学为例
73.浅析测绘工程常见问题及解决措施
74.二级学院工程文化建设的研究与实践——以黑龙江工程学院测绘工程学院为例
75.提高测绘工程专业人才培养质量改进实践教学
76.现代测绘工程专业英语的教学分析与目标定位
77.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用研究
78.论CORS系统在城市工程测绘中的应用
79.测绘工程质量控制技术措施分析探讨
80.专业认证背景下测绘工程专业课程体系的调整策略
81.当代测绘新仪器、新技术在测绘工程中的应用
82.GPS定位技术在工程测绘中的应用探讨
83.探讨测绘工程中的问题及措施
84.测绘工程专业实践教学基地的建设与探讨
85.试论当代测绘新技术在测绘工程中的应用
86.论信息化测绘时代工程测绘的发展
87.浅析工程测绘中信息技术的重要性
88.简述GPS测量技术在工程测绘中的应用
89.《测绘工程》网上投稿系统正式开通试用
90.《测绘工程》2015年第24卷(总第128-139期卷终)总目次
91.测绘工程专业硕士卓越工程师相关培养环节现状分析
92.矿山工程测绘中GPS测绘技术的应用探析 优先出版
93.建筑工程测绘技术存在的问题及解决措施研究
94.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用
95.高职建筑施工与测绘工程技术专业数学教学改革实践
96.关于测绘工程殊地形的测绘技术方案的研究
97.工程测绘中GPS测绘技术的应用探析
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人员的伤害，防止灾害进一步扩大。 本论文研究并设计由无人遥控设备搭载无线摄像系统和针筒式气
体采集器，进入危化品事故现场，该装置能通过遥控系统，配合视频图像进行选择性的采样，从而避免
了采样人员直接暴露在危化品事故环境的情况，减少了人员伤亡的风险。
关键词: 无人控制机 气体采样 采集器 设计
引言
目前，在处理危化品船舶事故中对事故现场各气体成分进行分析处理的主要方法是，消防人员携带气体采样仪进入现场采集气体样本，再送到检测中心进行检测。地面控制中心接到报警后，派消防人员前往失事船，消防人员要穿上厚重的防化服，携带笨重的气体采集仪，行动十分缓慢。人员派出至到达失事船要花费大量的时间，导致错过最佳救援时机。同时，登船的消防人员是极其危险的，生命安全没有保障。现在的气体采集器以手持式为主，还没有将气体采集器搭载在无人机上的应用，来应对危险的事故现场，而控制飞机的无线遥感技术，和控制采集器的单片机技术都已十分成熟，利用吊舱将各装置搭载在飞机上，通过对无人飞机的控制进入发生事故的现场能够提高救援效率和降低损失。具有很好的可行性和应用前景。
气体采样装置的设计
本文针对目前危化品现场的气体采集过程中存在的问题，拟设计遥控式无人控制飞机进行气体采样，其设计思路为：遥控装置进入危化品事故现场，工作人员根据传来的视频信息进行遥控操作，待遥控装置到达指定区域时，工作人员发出指令给采集吊舱释放装置释放采集吊舱，然后启动卷扬机放下吊线使得针筒式气体采集器到达采样点，再控制针筒式气体采集器采集气体后卷扬机收起吊线，遥控装置返回即可。
1、技术方案
遥控式无人控制飞机气体采样装置包括遥控装置和遥控手柄，遥控装置上还安装有摄像头及其舵机、单片机和机械结构；摄像头及其舵机与单片机连接；单片机与遥控装置的通讯模块连接用于接收遥控手柄的指令以及发送摄像头采集的视频信息；单片机通过继电器控制机械结构。
图1为气体采样示意图。摄像头固定安装在飞机前部，采集吊舱安装在飞机后部的固定舱内，通过通讯模块和控制模块对摄像头和采集器进行控制。
所述的机械结构包括采集吊舱、针筒式气体采集器、卷扬机和采集吊舱释放装置；针筒式气体采集器设置在采集吊舱内，针筒式气体采集器和采集吊舱的上端与卷扬机的吊线连接；针筒式气体采集器、卷扬机和采集吊舱释放装置由所述的单片机分别通过继电器控制。
2、气体采样控制流程
发现情况后手动控制无线信号发射机，手动控制系统包括手柄控制和钮柄控制，无线接收机通过gprs、cdma，zigbig等接收信号后，传给嵌入式计算机，再由计算机分别控制电磁开关，卷扬机的收线与放线，采集装置的气体采集，摄像头的图像采集。图2为无人控制飞机的气体采样控制流程图。
3、采集器的设计
采集器由电磁线圈，卡口，活塞，弹簧，有推杆的密封套筒组成。推杆的一端和活塞连接，另一端固定在套筒内测。在使用之前，弹簧处于压缩状态，活塞由卡口卡住，通过控制电磁线圈控制卡口。当卡口被电磁线圈吸引，弹簧释放，推动活塞在套筒内滑动，筒内压力迅速降低，空气就会进入套筒内。收集完之后，推动推杆，即可取出样品。图3为针筒式采集器工作原理图。
危险品检测直升机工作过程
为实时了解被救援船上的情况，在遥控直升飞机搭载无线摄像系统。无线摄像系统包括摄像头、信号发射器、地面接收机。在执行任务中，失事船上的具体情况能立即通过摄像头传回救援船只的电脑上看到。由于直升飞机可以具有360靶娜轿皇咏牵馐钟欣诹私獯系氖导首纯觥?
为了解被救援船只上各项化学指标，包括温度，氧气含量，爆炸浓度等数据。在飞机上搭载采集器，遥控飞机进入事故现场，利用摄像头提供的图像信息进行定位，释放采集吊舱，进行气体采集，然后返回救援海事船上，进行分析处理后，就能制定具体的救援方案。
本方案的优点是能高空立体监测事故现场，减小救援人员的危险性，设备更加简便，有助于救援的高效迅速，水上路上均可进行操作，将物联网、无线传感技术、通讯技术等技术结合起来。
气体采样的工作流程：完整的气体采样工作流程如图4所示。在遥控系统控制嵌入式单片机控制指令下，完成以下指令：打开吊舱触发电磁开关、卷扬机放线、放线、停止放线、打开采样开关、采样、收线、固定吊舱、降落，最后带回检测中心取出吊舱，推动活塞，打出样品气体，进行化验，分析气体成分，制定应急计划。
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我国作为一个矿业大国，金属矿业的整体水平落后于矿业发达国家，还大量存在开采方式落后导致的资源浪费、环境极大破坏等问题，矿业技术水平提升缓慢，装备研发能力不强等。有效提升科技含量、集约资源开发、减少环境污染，促进人和自然和谐可持续发展，是我国矿山企业至关重要的迫切课题，是矿业智慧发展的未来方向。
1 智慧矿山的发展
矿山生产模式大致经历了四个阶段：一是原始阶段，即主要通过手工和简单挖掘工具进行矿产采掘活动，无规划、效率低、资源浪费极大。二是机械化阶段，即大量采用机械设备进行矿产生产活动，机械化程度较高，但仍无规划、生产较粗放、资源浪费比较严重。三是数字化矿山阶段，采用自动化生产设备进行作业生产，采用信息化系统作为经营管理的工具，实现数字化整合、数据共享和互操作，但仍面临诸多系统集成、信息融合、数据存储与分析等复杂问题，而且核心仍围绕扩大开采量，对绿色开采、人文关怀、可持续发展等方面仍不够重视。四是智慧矿山阶段，通过智能信息技术的应用，使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力，实现物物、物人、人人的全面信息集成和响应能力，主动感知、分析、并快速做出正确处理的矿山系统，人为的因素将降低最低程度，矿山企业的人财物产销存等能协同、自动运作，实现矿山企业的集约、高效、可持续发展。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息系统等各项技术的成熟与融合，实现数字化、智能化的管理与反馈机制，为智慧矿山发展提供了技术基础。在芬兰、加拿大、瑞典等发达国家已为此目标发展了20多年，我国正处于起步阶段。
2 智慧矿山的特征
与以前各阶段相比，智慧矿山具有如下特征。
（1）可持续。前三个阶段的矿山生产模式都重在矿产生产的管理，呈现出从单一提高矿产生产效率到综合提高矿产生产与经营管理的整体效率提升的发展趋势。到了智慧矿山阶段，不仅关注矿山生产，更综合考虑了生产与经营管理的协调、企业与人的协调、资源开采与环境的协调，关注企业的稳定、可持续发展，从而使矿山具有更持久的生命周期。
（2）自动。矿山生产模式的发展历程实际上是生产工具的发展过程，智慧矿山利用遥感技术、智能技术实现对矿山运作的自动、实时感知；并能将历史数据进行存储和归类处理，形成基于特定场景的响应处理，形成接收、分析、响应的闭环过程，具备了生物智能。人工参与的程度反映其智慧发展的程度，有学者称“无人”是智慧矿山的终极标志。
（3）整体协同。强调各系统的开放、信息的整合、运作的协同，发挥矿山管理的整体功能。具体体现如：自动采集矿井中的特定气体指标、实时进行分析，并根据历史数据和设定阀值在超量指标时及时发出警告甚至启动紧急救生装置等；根据经营管理电子商务平台收到的订单数量、产品规格指标等，定期分析并反馈到生产部门，根据历史产销关系、产品指标与生产配方关系等数据，相应控制生产数量和生产冶炼配方等，实现产销平衡等等。
（4）随时随地。原始阶段的生产地点局限于生产作业现场的单点，局限于生产作业现场的特定环境条件；机械化阶段的生产地点可扩展到生产作业面，并拟补了特定环境条件的局限性；数字化矿山则通过信息化手段实现远程操作，生产操作地点可以扩展到信息化所能达到地方；智慧矿山则通过卫星地理定位技术、遥感技术、移动互联、大数据处理等新一代信息技术实现无处不在、无时不在的随身智能融合服务。
3 智慧矿山的顶层体系
智慧矿山总体上体现为三大体系，就是智慧生产体系、智慧人文体系、智慧管理体系。智慧生产体系，主要基于数字化矿山，采用新型信息技术实现远程遥控、无人值守、自动机械化的采选等生产过程，降低作业成本，提高开采效率；智慧人文体系是关注矿山员工的职业健康和安全，通过信息化技术实现生产安全监测、人员定位、工作时长管理、自动化安全及健康预警响应，降低安全事故，提高员工健康保障；智慧管理体系是关注矿山生产经营管理，根据市场需求和矿山资源情况，动态平衡产供销关系，实现资源的合理开采，提高矿山的服务期限和价值。
3.1 智慧生产体系
智慧生产体系主要包括：矿山地质管理系统、生产执行系统、数字化的生产设备系统。
（1）矿山地质管理系统主要采用矿山地测采三维系统，关注矿山地质勘探、矿石储量、矿石质量情况的掌握，并建立平顺的采剥和采掘计划，实现优化开采设计，降低开采损失贫化率，降低采矿成本。以矿山三维建模为核心的矿山测量、矿山模型、矿山资源管理、采矿设计的矿山全生命过程管理，对应着地质资源信息从产生、加工、统计分析、指导生产这一地质资源信息的生存期间内的各个环节，通过真三维模型构建矿区工程的结构、形态特征以及空间展布，使矿山工作者可以直观、清楚地观察目标，通过平移、旋转、缩放、虚拟漫游、剖面显示、融合显示、动画显示等可视化操作，动态研究其内部细节，并与地测空间信息数据库、地质编录智能分析系统集成，支持各类地测平面图件绘制、地矿三维建模、品位及储量计算等工作，实现地质资源信息在地测采环节间的无缝流转。
（2）生产执行系统主要管理现场生产过程，覆盖矿山现场生产、质量、设备、仓库、检验、计量等多个环节，强化职能部室、矿、选厂、冶炼厂之间的信息共享和业务协同，支持管理人员根据人财物各种资源的状况和产供销各个环节的信息，合理组织生产，协调开展生产经营活动。在生产管理方面，主要满足生产业务单元生产计划、现场调度、现场作业管理、生产数据收集的需要，通过系统的建立，强化现场生产制造的业务执行，实现自动下达生产计划，自动收集现场生产数据。在计质量管理方面，强化了全过程质量管理原则，集称重、采样、制样、化验等工作流于一体，支持质量标准及检测规则制定、各生产阶段的质量检查、产成品的质量合格信息等质量过程，实现全公司质量信息共享及产品生产质量数据全程可追溯。在设备管理方面，支持建立责、权、利和谐统一的设备管理体系，突出设备管理工作的制度化、规范化、标准化，实现设备信息共享。在标准管理体系上，以设备编码、人员岗位管理为主线，设备管理四大标准为核心，实现设备安装、点检、检修、报废全生命周期管理。
（3）数字化的生产设备系统主要实现生产现场的数字化、自动化机械作业，一方面，要能通过数字指令实现对矿区采选冶过程的机械作业；另一方面，还要能通过数字信号与后台控制系统、生产执行系统进行信息集成，及时获知生产状况，控制生产过程。主要包括：智慧无人机械开采工作面系统、智慧充填开采工作面系统、智慧炮掘无人工作面、智慧运输系统、智慧提升系统、智慧供电系统等。
3.2 智慧人文体系
一是通过生产过程的自动化，大量减少矿区艰苦环境下的现场作业人员，提高生产过程的技术要素，从体力型到技术型过渡，从职业上提高职工素质，大大改善队伍结构和员工待遇水平。二是持续关注现场生产的职业健康，改变艰苦行业、高危行业的环境条件，提供健康、安全的生产环境，保障人身健康。在矿山生产企业中，职业健康与安全包含了：环境、防火、防水等多个方面，主要包含如下子系统：智慧职业健康安全环境系统、智慧环境监测系统、智慧防灭火系统、智慧爆破监控系统、智慧冲击地压监控系统、智慧人员监控系统、智慧压风系统、智慧通风系统、智慧排水系统、智慧水害监控系统、智慧视频监控系统，智慧应急救援系统，智慧污水处理系统等等。这些子系统提供安全生产的各类条件，通过各种仪器设备对各类环境指标数据进行实时的自动监测，并能对超出预警界限的指标发出自动预警，特殊情况下还能启动人身应急救援系统，从而构筑起一套完整的人文保障体系。
3.3 智慧管理体系
智慧管理体系是运用信息技术，有效集成矿山的资金流、物流和信息流，对人、财、物、产、供、销进行综合管理，全面整合生产经营各类信息，提供管理决策支持。从管理运营角度有效整合矿山企业的内外部资源，协同上下游关系，优化配置内部资源，实现从资源的合理开采、节约消耗、有效销售，提高企业的经营业绩。智慧管理体系主要包括：以ERP系统所覆盖的人力、财务、供应链、设备、项目、供应商、客户关系等方面管理等，以及办公自动化、造价管理、知识管理、审计监控、科技项目等职能化管理方面，还有，基于各个方面的经营数据基础上通过经营分析模型构建的决策支持系统，形成各层级管理人员开展经营管理的综合体系。
纵观矿业发展的大趋势，我国金属矿业面临着绿色开发、深部开采、智慧采矿这三大发展主题。智慧采矿是矿业科技创新的重要方向，是矿业向知识经济过渡的产业形态，是新世纪矿业发展的前瞻性目标，还有一系列的技术难题有待解决，需要在持续探讨和应用实践中逐步创新求解。
参考文献
[1] 王李管，刘晓明，黎常青，等.数字矿山技术平台总体规划[C]//王李管.数字矿山技术发展与应用高层论坛论文集长沙：中南大学出版社，2013：3-9.
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信息技术是一门多学科交叉综合的技术，计算机技术、通信技术和多媒体技术、网络技术互相渗透、互相作用、互相融合，将形成以智能多媒体信息服务为特征的时空大规模信息网，是以电子计算机和现代通信为主要手段实现信息的获取、加工、传递和利用等功能的技术总和[2]。主要包括以下几方面技术：
1.1.1传感技术——信息的采集技术。传感技术是扩展人获取信息的感觉器官功能。进行信息识别、信息提取、信息检测，它几乎可以扩展人类所有感觉器官的传感功能，传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感技术，使人感知信息的能力得到进一步的加强。
1.1.2通信技术——信息的传递技术。通信技术可实现信息快速、可靠、安全的转移。可以看成是从“现在”向“未来”或从“过去”向“现在”传递信息的一种活动。
1.1.3计算机技术——信息的处理和存储技术。计算机信息处理技术主要实现对信息的编码、压缩、加密和再生，存储技术有内存储技术和外存储技术，主要实现计算机存储器的读写速度、存储容量及稳定性的管理。
1.1.4控制技术——信息的使用技术。控制技术即信息使用技术是信息过程的最后环节，它包括调控技术、显示技术等。
1.2信息技术功能
概括起来有四个方面：①信息识别：包括文字识别、语音识别和图形识别等。通常是采用一种叫做“模式识别”的方法。②信息传递：实现信息快速、可靠、安全的转移。③信息处理与再生：在对信息进行处理的基础上，还可形成一些新的更深层次的决策信息，这称为信息的“再生”。信息的处理与再生都要依赖于现代电子计算机的超凡功能。④信息施用：是信息过程的最后环节。
1.3信息技术发展趋势
高速、大容量。速度越来越快、容量越来越大，无论是通信还是计算机发展都是如此；综合化。包括业务综合以及网络综合；数字化。一是便于大规模生产，数字设备是单元式的，设计非常简单，便于大规模生产，可大大降低成本。二是有利于综合，每一个模拟电路其电路物理特性区别都非常大，而数字电路由二进制电路组成，非常便于综合，要达到一个复杂的性能用模拟方式往往综合不起来；个人化。即可移动性和全球性。
2林业信息技术的发展
2.1林业信息技术
林业信息化并不是一个新概念,发达国家60年代初提出了信息化的概念,信息化开始进入各个领域,并逐步实现了系统化、深入化、集成化、网络化、智能化和虚拟化。随着DBMS的发展和完善,以属性数据管理为主的森林资源管理系统盛行一时,这类系统采用数据库技术进行组织、存储、处理和分析,提高了数据处理的质量和速度,推动了森林经营管理水平的提高。同时也不难发现,这种单纯分析属性数据的方法,缺乏对资源空间分布特征的综合分析,因此利用它形成的决策信息,有明显的局限性。到90年代,林业信息化有了全面的扩展，形成了以3S技术为支撑，采用RS监测与地面调查技术相结合的双重分层抽样遥感监测体系[2]。
2.2林业信息技术在我国的发展
我国林业部门从80年代初开始使用DBMS进行生产管理,采用的是局部(部门)引进,局部消化的方式。80至90年代末,国家林业局(原林业部)在1992年设立信息中心,开始了信息化建设的点滴积累,提出了“数字林业”建设目标,建立了森林资源数据处理系统(DPS)、森林资源管理信息系统(MIS)、森林资源决策支持系统(DDS)、林木良种管理信息系统、主要经济树种在线查询系统等。进入21世纪,“数字林业”建设进展顺利,林业信息系统已覆盖全国,基于“3S”技术的森林资源、造林绿化和天然林保护、退耕还林、防沙治沙等林业重点工程建设的现代化林业管理体系正在逐步建立。林业档案数字化工程已完成,国家林业局政府网站建设进一步完善,内容不断丰富,信息量不断增加,并与新华社、国家图书馆等70多家网站建立了链接,林业信息化建设达到前所未有的高度[3]。
3信息技术对林业的影响
3.1实现了无纸化办公
根据林业政务信息化“十一五”工作的核心内容[4]，林业政务信息化建设围绕国家“三网一库”建设的要求,利用网络技术搭建了技术先进、运行稳定、功能相对齐全的网络平台,建设了国家林业局门户网站、办公业务网、办公业务资源网和各类管理信息系统及专业数据库。提出了林业信息库建设方案，实现人员、树种和野生动植物数据收集、存贮、传递、处理、分析、利用、，基本完成了无纸化办公[4]。
3.2林业经营由粗放转入精准
围绕“精准林业”，各级林业部门在二类调查中利用遥感、航片、卫片、无人机、地面近景摄影、三维激光扫描、电子角规、GPS定位等技术进行数据的精确获取，通过GIS进行属性数据和空间数据的管理，完成森林资源档案管理和林业专题图的制作；在森林火灾的预测预防上通过GIS的空间分析功能，实现火点位置查询和林火蔓延模拟，并计算最佳扑火路线和扑火时间，科学合理的制定扑救方案；在造林地块和造林方式上利用GIS将坡度图、坡向图、土壤图、高程分带图和森林区划图进行叠加作为立地分析的复合因子图，进行适地适树的分析，使林业由粗放经营转入精准经营[1]。
3.3规划森林资源管理
在发达省份的林业部门已经将GIS技术、ES技术、DSS技术、空间数据挖掘技术结合，依据森林资源管理的基础信息，建立了造林专家知识库、决策支持模型库，在数字化图上实现造林决策、获取造林规划图，并对林分和单木的区域生长量进行预测和模拟，实现森林资源管理的优化和规划。
4存在的问题和解决对策
4.1应用不够深入，信息资源浪费
林业信息基础设施和信息系统投资巨大,但目前林业信息化开发、应用不够,造成资源的极大浪费[5]。如遥感、地理信息系统、全球定位系统、专家系统、决策支持系统、森林资源核算系统在森林资源管理中的应用才起步,目前只限于利用计算机进行林业数据采集、处理、属性数据管理及各类专题图制作等研究，对于进行空间数据分析和从这些数据中进行挖掘，宏观快速提供森林资源信息，优化森林资源管理上没有形成规模。因此应该对这些信息资源进行整合，合理建设适合我国林业持续、快速、健康发展的网络体系，实现资源充分共享。
4.2精准计测、监测在林业上的应用没有普及
目前，信息技术、生物技术、新材料技术等高新技术正加速渗透和武装林业。特别是“5S”（遥感、地理信息系统、全球定位系统、专家系统和决策支持系统）技术已成为科技兴林的重要手段。卫星遥感、红外监测、飞机化学灭火等高新技术使森林预测、监测、控制、病虫火害防治、荒漠化防治、濒危野生动植物保护等过去无法用常规技术或手段解决的问题，现在由于RS和GIS的介入开始变得相对容易。但在森林经营和管理中的应用范围和水平，完善森林生态系统定位监测网络，提高森林灾害发生的预测预报率，实现森林培育和管理中的减灾增效，探索建立森林养分和肥料信息系统，完善林木育种软件及丰产栽培模型，适度发展“精细林业”，精准森林资源核算的应用上还处于初级阶段，没有普及应用。因此国家林业局应宏观调控并加快国家林业局网络工程建设，建立并完善各类林业专业库、各类森林资源管理信息、决策支持系统设，促进林业经营管理和决策的科学化。
4.3林业高新技术人才缺乏
林业信息化对人才的要求很高,不但要有专门的计算机技术、网络技术、RS技术、GIS技术,还要对林业知识有所掌握，目前我国特别是基层林业单位,从事林业信息研究、网络管理，3S技术的专业性人才奇缺。因此应该加大林业高等教育和高职教育，培养更多的林业高新技术人才。
论文关键词：信息技术；林业；发展；影响
论文摘要：受信息技术的影响，林业经营模式发生了根本性的变化，从过去单一、粗放的经营管理向精准、优化与决策的模式转变，形成了无纸化办公、林业经营精准化、森林资源管理规划化的格局，但在资源的使用、精准计测、监测和人才需求上还是存在一定的问题，有待进一步探讨和解决。
参考文献
[1]冯仲科、赵春江、聂玉藻等著。精准林业[M].北京：中国林业出版社，2002.6第1版.
