冀 龍

（山西省測(cè)繪地理信息院，山西太原 030001）

0 引言

數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)旨在通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用，提升村民生活質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)鄉(xiāng)村現(xiàn)代化。在數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)中，高精度地圖的制作是非常重要的一環(huán)，而無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以提供高分辨率、高精度和高時(shí)效性的地圖數(shù)據(jù)，因此被廣泛應(yīng)用于數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)中。通過(guò)兩年駐村幫扶工作中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)此課題進(jìn)行了深入研究，將以無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)中的應(yīng)用為研究對(duì)象，探討其在地圖制作、數(shù)字化鄉(xiāng)村規(guī)劃等方面的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際案例對(duì)其效果進(jìn)行評(píng)估和分析。通過(guò)此研究，可以更好地理解無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值和未來(lái)發(fā)展方向。

1 數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)

1.1 數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的概念和意義

數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)是指利用信息技術(shù)手段，對(duì)農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行信息化改造，推進(jìn)農(nóng)村現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興的過(guò)程［1］。數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的目標(biāo)是提高農(nóng)村地區(qū)的信息化水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和村民收入的提高，推動(dòng)鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。

1.2 數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

當(dāng)前，數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)已經(jīng)成為國(guó)家政策的重要內(nèi)容，各地也紛紛制定數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的實(shí)施方案，推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)的應(yīng)用推廣。其發(fā)展趨勢(shì)是以智能化、信息化、綠色化、生態(tài)化為主要方向，推動(dòng)農(nóng)村地區(qū)的現(xiàn)代化和鄉(xiāng)村振興。

1.3 數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景

1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要支撐技術(shù)之一，它通過(guò)將各種物理設(shè)備、傳感器等連接到互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源、氣象等方面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集［2］。

1.3.2 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)是數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要技術(shù)支持之一，它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和分析。

1.3.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的重要技術(shù)支持，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源利用、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的大規(guī)模數(shù)據(jù)采集、處理和分析。

大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)涵蓋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、應(yīng)用等多方面，根據(jù)大數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，可將其分為大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)預(yù)處理、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、大數(shù)據(jù)分析及挖掘、數(shù)據(jù)可視化等，如圖1 所示。

圖1 大數(shù)據(jù)五大關(guān)鍵技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)推廣也是無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)中的重點(diǎn)應(yīng)用方向，本文將具體說(shuō)明使用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)對(duì)國(guó)土資源進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和分析、數(shù)據(jù)可視化及三維建模等方面的應(yīng)用。

1.3.4 應(yīng)用場(chǎng)景

數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的應(yīng)用場(chǎng)景包括智能農(nóng)業(yè)、智慧交通、智慧醫(yī)療、數(shù)字教育等。

2 基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的高精度地圖制作

2.1 基于無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集

基于無(wú)人機(jī)獲取影像數(shù)據(jù)具有精度高、作業(yè)效率高等特點(diǎn)，因此在小范圍內(nèi)該方法是目前主流的影像數(shù)據(jù)采集方法。

首先，無(wú)人機(jī)的飛行高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可以在不同高度下獲取不同分辨率的地圖數(shù)據(jù)。其次，無(wú)人機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)完成大范圍的數(shù)據(jù)采集，從而提高采集效率。再次，無(wú)人機(jī)可以應(yīng)用多光譜遙感技術(shù)，通過(guò)多光譜傳感器獲取更全面、更準(zhǔn)確的地圖數(shù)據(jù)［3］。

在無(wú)人機(jī)采集過(guò)程中，需要注意保證飛行安全和數(shù)據(jù)質(zhì)量。例如，需要選擇合適的天氣條件進(jìn)行飛行，以避免風(fēng)力和降水等天氣因素對(duì)數(shù)據(jù)采集造成影響［4］。同時(shí)，還需要選擇合適的攝像頭和傳感器，以確保獲取的地圖數(shù)據(jù)具有高精度和高可靠性。

2.2 科學(xué)編制測(cè)量地圖

科學(xué)編制測(cè)量地圖是指在無(wú)人機(jī)采集到的高精度地圖數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，最終生成高精度的數(shù)字化地圖。以使用大疆精靈4 RTK無(wú)人機(jī)為例，操作流程和航拍高清影像示例如圖2所示。

圖2 無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪流程及高清鄉(xiāng)村地圖實(shí)例

具體來(lái)說(shuō)，在數(shù)據(jù)處理階段，首先需要對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，如去除噪聲、調(diào)整色彩等。然后進(jìn)行地面控制點(diǎn)的勘測(cè)，獲取地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)信息。最后，進(jìn)行校正和配準(zhǔn)，將無(wú)人機(jī)采集到的數(shù)據(jù)與地面控制點(diǎn)進(jìn)行匹配，以獲得更高的地圖精度。

在拼接階段，將多個(gè)小區(qū)域的地圖數(shù)據(jù)拼接成一個(gè)完整的大區(qū)域的地圖，并進(jìn)行重疊區(qū)域的處理，以確保地圖的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。最后，對(duì)地圖進(jìn)行標(biāo)注，添加地名、道路、建筑物等信息，以增加地圖的可讀性和實(shí)用性。

2.3 實(shí)景三維建模流程

利用無(wú)人機(jī)獲取影像數(shù)據(jù)后，后續(xù)的數(shù)據(jù)處理流程如下：1）將傾斜影像進(jìn)行空中三角測(cè)量，獲得所有影像的高精度外方位元素；2）基于畸變校正后的傾斜影像和高精度的外方位元素通過(guò)多視影像密集匹配，獲得高密度三維點(diǎn)云，構(gòu)建地形3DTIN模型；3）根據(jù)3DTIN 每個(gè)三角形面片的法線(xiàn)方程與二維圖像之間的夾角選擇相對(duì)應(yīng)的最佳紋理信息，實(shí)現(xiàn)紋理的自動(dòng)關(guān)聯(lián)；4）輸出并獲得地形三維模型成果。上述流程可以在Smart3D 等軟件中自動(dòng)計(jì)算，最后生成三維場(chǎng)景。流程如圖3 所示。數(shù)字模型如圖4 所示。

圖3 影像數(shù)據(jù)的三維建模處理流程

圖4 三維地形場(chǎng)景

在整個(gè)編制測(cè)繪地圖的過(guò)程中，需要注意數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，以確保生成的地圖可以滿(mǎn)足數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)中的需求，為數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)提供有力支持。

2.4 數(shù)字化鄉(xiāng)村科學(xué)規(guī)劃

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以為數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)提供高精度、高效率的地圖數(shù)據(jù)，從而為其提供有力支持?；诖烁呔鹊貓D數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行數(shù)字化鄉(xiāng)村科學(xué)規(guī)劃，包括農(nóng)村土地利用規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃、農(nóng)村旅游規(guī)劃等，從而為數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)提供有力支持，全面實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興偉大戰(zhàn)略。

3 基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)實(shí)踐

3.1 概述

基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)實(shí)踐是指利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，對(duì)農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和分析，從而為數(shù)字化鄉(xiāng)村建設(shè)提供有力支持。具體包括高精度地圖制作、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用。在實(shí)踐中，需要結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的無(wú)人機(jī)和傳感器，制定科學(xué)的數(shù)據(jù)采集和處理方案，以確保實(shí)踐效果的有效性和可靠性。

3.2 實(shí)踐與應(yīng)用

首先，高精度地圖制作。通過(guò)無(wú)人機(jī)采集高分辨率影像數(shù)據(jù)，并完成高精度地圖制作，為數(shù)字化鄉(xiāng)村建設(shè)提供了有力數(shù)據(jù)支持。

其次，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理。通過(guò)無(wú)人機(jī)采集土壤、氣象等數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，實(shí)現(xiàn)針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。

最后，農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測(cè)。利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村環(huán)境的監(jiān)測(cè)和治理。通過(guò)無(wú)人機(jī)采集大氣、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，結(jié)合傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)村環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，為環(huán)境治理提供了有效科學(xué)依據(jù)。

3.3 效果評(píng)估

基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)實(shí)踐已經(jīng)在一定程度上取得了成效。為了更好地了解其應(yīng)用價(jià)值和未來(lái)發(fā)展方向，需要對(duì)實(shí)踐效果進(jìn)行評(píng)估。

1）數(shù)據(jù)精度和準(zhǔn)確性評(píng)估。在實(shí)踐中，需要評(píng)估數(shù)據(jù)采集和處理過(guò)程中的精度和準(zhǔn)確性，以確保數(shù)據(jù)的可信度和有效性。

2）應(yīng)用效果和影響評(píng)估。通過(guò)評(píng)估，可以了解實(shí)踐的實(shí)際應(yīng)用效果和促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力。

3）經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益評(píng)估。通過(guò)評(píng)估實(shí)踐所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可以了解其貢獻(xiàn)和推動(dòng)農(nóng)村現(xiàn)代化建設(shè)的能力。

3.4 問(wèn)題和挑戰(zhàn)

在基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)實(shí)踐中，仍然存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。具體來(lái)講，技術(shù)和設(shè)備成本高：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)需要大量的設(shè)備和技術(shù)支持，成本較高。數(shù)據(jù)處理和分析難度大：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)采集的數(shù)據(jù)量大，需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理和分析，對(duì)技術(shù)和人才要求較高。數(shù)據(jù)共享和安全問(wèn)題：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)采集的數(shù)據(jù)涉及隱私和安全問(wèn)題，需要建立完善的數(shù)據(jù)共享和安全保障機(jī)制。法律法規(guī)和政策環(huán)境不穩(wěn)定：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用受到法律法規(guī)和政策環(huán)境的影響，存在不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 未來(lái)發(fā)展方向

基于無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)實(shí)踐具有廣闊的發(fā)展前景。未來(lái)的發(fā)展方向包括技術(shù)創(chuàng)新和升級(jí)：無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)需要不斷地創(chuàng)新和升級(jí)，提高數(shù)據(jù)采集和處理的效率和精度。數(shù)據(jù)共享和開(kāi)放：建立完善的數(shù)據(jù)共享和開(kāi)放機(jī)制，促進(jìn)數(shù)據(jù)的共享和利用。產(chǎn)業(yè)協(xié)同和融合：推動(dòng)自然資源、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、生態(tài)環(huán)境、文化旅游等產(chǎn)業(yè)的協(xié)同和融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的全面發(fā)展。人才培養(yǎng)和技術(shù)普及：加強(qiáng)人才培養(yǎng)和技術(shù)普及，提高數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)的技術(shù)水平和應(yīng)用能力。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)中的應(yīng)用為研究對(duì)象，探討了無(wú)人機(jī)采集手段、科學(xué)編制測(cè)繪地圖、給數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)提供數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃等方面的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際案例對(duì)其效果進(jìn)行評(píng)估和分析。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以為數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)提供高精度、高效率的地圖數(shù)據(jù)，從而科學(xué)規(guī)劃鄉(xiāng)村發(fā)展建設(shè)藍(lán)圖，全面實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興發(fā)展。