无人机航拍图在绘制种子园工作步道图中的应用

1、    无人机航拍图在绘制种子园工作步道图中的应用    卢宗军+梁浩+邓毅晖+李富洲摘要：使用无人机航拍图片、mapinfo professional 7.0及adobe photoshop cs 5软件绘制种子园工作步道图，可以克服传统绘制方法受天气影响、用时长、工作量大、精准度不高等许多不足，提高工作效率和成图准确度。关键词：航拍图绘制工作步道图：s72：a：1004-3020（2017）02-0086-03在杉木种子园建设中，砧木行间工作步道图的绘制是一项重要而繁杂的工作。通常使用人工勾绘的方法。人工勾绘方法抽象复杂，工作量大，且由于地形复杂和人

2、为误差等因素的影响，导致精度降低。为了克服传统方法绘制种子园工作步道图存在的不足，探索更便捷有效的方法，2016年使用无人机航拍图片辅助绘图的方法，为柳州市林科所杉木双系种子园绘制种子园工作步道图，取得了较好的效果。现将具体的方法简述如下，供生产参考。1绘图原理使用无人机高空垂直对种子园进行航拍，将无人机航拍图片调整与实际地形一致后，以航拍图片作为底图来绘制工作步道图。无人机拍摄的图片因为“镜头畸变”现象，会存在变形，离中心点越远变形量越大1。解决的办法是，首先将种子园按小区区划拍摄区域，高空拍摄时以小区中心为拍摄中心点，使小区图像集中在照片中心区域，减少拍摄区域变形，避免因为拍摄区域过大，区

3、域边沿变形大导致调整难度增加或无法调整。然后利用林业等高线地形图作为对照图，对小区图片作变形调整。以林业等高线地形图作为参照，可以保证种子园小区图片调整后与实际地形是相符的或近似相符的。最后以小区图片作为底图绘制种子园工作步道图。2具体方法2.1获取航拍图片（1）无人机准备。航拍用的无人机要求成像好，摄取的像片要足够清晰。可选用型号为phantom 4的大疆无人机或其他型号。（2）拍摄小区区划。种子园以一个小区（0613 hm2）为一个拍摄区域。（3）实地航拍。按划定的小区逐一拍摄。由于民用无人机体积和质量比较小，风速对其飞行干扰较大，为确保航拍工作顺利及成像质量，须选择无风或微风的晴天进行。

4、垂直拍摄时无人机要飞至小区正上方并以小区中心点为聚焦点，拍摄高度以离地300350 m最好，这个高度拍摄的照片，拍摄区域变形小，也足够清晰，拍摄时可以不同高度多拍几张，方便过后对比选择。2.2绘图（1）软件的准备。需要用到mapinfo professional 7.0（以下简称mapinfo）和adobe photoshop cs 5（以下简称ps）两个软件。（2）地形图矢量化。林业等高线地形图一般为栅格格式，放大到一定程度后，等高线就会变粗成带状或锯齿状，不能适用于照片调整，因此须将地形图矢量化。采用折线工具绘制的方法2，用mapinfo打开栅格地形图，在其上增加一图层，在此图层上按原等高

5、线逐点描摹，使之与原栅格地形图一致。地图矢量化完成后就将其放大至11000打印成图，至实地进行修正。（3）无人机航拍照片调整。从mapinfo导出地形图图片。用mapinfo打开矢量地形图的图层，打开“图层控制”，选定矢量地形图层为可编辑状态，用“矩形选择”工具将所有等高线选择起来，点击“线样式”工具将等高线线条宽度设置为象素1，设置完成后比例尺调为11000，移动要修正的小区到mapinfo窗口中心，选择“文件”菜单，点选“另存窗口”，将窗口保存为jpg格式图片。生成透明背景的地形图图片。用ps打开从mapinfo导出的地形图图片，选择“选择”菜单，点选“色彩范围”，在弹出的色彩范围对话框中

6、，选择用颜色采样笔点选图片中的空白部分取样，确定色彩选择，再选择“选择”菜单，点选“反向”，完成选择后拷贝图片。新建一个图片文件，背景内容设为“透明”，在“编辑”菜单中选择“粘贴”，粘贴图片后选择“图像”菜单，点选“调整”菜单项，从二级菜单中选择“亮度/对比度”，在亮度/对比度对话框中使用亮度调节，将图像中的等高线调至浅色。完成后将图像保存为png格式的文件备用。无人机航拍照片初步调整。将无人机上的照片导出至电脑中进行筛选，选择成像清晰，聚焦准确的照片，按小区分开存放。用ps打开png格式的地形图文件，再在“文件”菜单中点选“置入”项，选择要调整的航拍小区照片，按f7调出“图层窗口”，在“图层

7、窗口”中将地形图图层置顶，选择小区照片为编辑图层。选择“编辑”菜单，点选“自由变换”，通过对小区照片的移动、旋转、缩放的操作使小区的影像照片与地形图尽量相符，调整时以小区为主，小区外部分作地形参照。另外应注意的是，在缩放操作时要按住“shift”键，这样的缩放操作为等比例缩放操作，保证图像不变形。无人机航拍照片的变形调整。经过以上调整后，小区内的图像与地形图已大致相符，下面就要进行一些变形调整，使得小区内的图像与地形图一致。选择ps的“编辑”菜单栏，点选“操控变形”，浓度选项选择“较多点”。先在照片上的小区边界打上图钉，然后通过移动图钉调整，使照片上的小区边界与地形图上的小区边界一致。调整完边

8、界后，在小区内的地形特征点也打上图钉，再次细微调整。通过这样的调整后，小区内的图像与地形图就相一致了，用“矩形选框工具”将小区图像选择出来，重新保存为jpg格式的图片文件，这个文件就是调整好后的小区图片。（4）将小区图片转化为栅格地图。使用mapinfo对小区图片进行配准，将小区图片转化为栅格地图。先用mapinfo打开林业地形图，选择小区的四个易识别的地形特征点作为配准控制点，选择地形特征点时尽量选择在小区的四个对角并记录经纬度，再打开这个调整好后的小区图片，此时会弹出配准对话框，通过查找图片上与地形图相对应的控制点并输入经纬度，四个控制点输入完成后按确定就完成了配准。（5）绘制工作步道图。

9、小区图片转化为栅格地图后，就可以进行人工步道的绘制。在配准的小区航拍图片上新建一个工作步道图层，采用折线工具绘制的方法，按图索骥绘制出工作步道图。绘图完成后再到实地进行实地较正，保证准确。3与人工勾绘方法的比较无人机航拍图片辅助绘图与人工勾绘方法相比较，在操作流程上是有较多不同的，相比之下，采用无人机航拍图片辅助绘图比人工勾绘方法，操作更为简单、效率更高，成图也更准确。4结论使用无人机航拍图片配合使用mapinfo及ps 软件进行种子园砧木行间工作步道图的绘制，较传统方法具有很多方面优点。（1）减少工作量，提高工作效率。传统的人工勾绘方法，实地勾绘、转绘等都需要大量的人工。采用无人机航拍图片辅助绘图，不再需要人工实地勾绘和转绘，节约了人工，提高了效率。（2）不受天气影响。传统的人工勾绘方法需实地勾绘，遇阴雨天气工作就无法开展，采用无人机航拍图片辅助绘图，只要获得航拍图片后，就可以进行内业操作了，克服了天气的影响。（3） 操作性更为简单，成图更準确。传统的人工勾绘方法，地形图扩大、实地勾绘及转绘等工作都需要有一定工作经验的人员才可以操作，开展前需要对人员进行较长时间的培训，而使用无人机航拍图片配合使用mapinfo及