無人機低空攝影測量在農村建設用地利用調查中的應用

摘 要：本文將無人機低空攝影測量與農村建設用地利用調查相結合，并對無人機在土地管理工作中的應用進行探索，形成基于無人機的數據快速獲取和處理、信息提取、土地利用調查分析的工作流程。

關鍵詞：無人機;低空攝影測量;土地利用調查;農村建設用地

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）25-0026-02

黨的十八屆三中全會明確提出建立城鄉統一的建設用地市場，國土資源部進行頂層設計和前瞻性部署，選擇不同類型區域（東部、中部、西部、東北）探索建立農村建設用地集約利用評價機制與技術方法[1]。由于大部分農村地區缺乏資料而無法建立土地利用信息系統，加之近年來我國經濟建設飛速發展，城鄉土地利用狀況變化強烈，利用高分辨率衛星數據監測土地利用的變化雖然較之傳統的人工野外調查和測量更加高效，但存在分辨率達不到要求、現實性差及成本高的問題。針對該問題，本文提出將無人機低空航拍技術應用于在農村建設用地調查中。

1 無人機航拍及數字產品的獲取

本次試驗區選擇河南省濮陽市的6個村莊，分別是慶祖鎮的西辛莊、東辛莊、張榆林頭村，以及徐鎮鎮的曹莊、前范寨村和后范寨村。

首先利用低空航測外業系統獲得航拍影像，飛行平臺采用ZC-7無人機并搭載佳能EOS 5D Mark Ⅱ數碼相機。此相機具有2 110萬有效像素、全畫面COMS圖像傳感器及35mm焦距鏡頭，控制平臺采用YS09無人機飛控系統，嚴格控制飛行質量和影像質量，獲取分辨率為0.05m的航空影像數據，按照《1∶5 001∶10 001∶2 000地形圖航空攝影測量內業規范》（GB/T 7930—2008），外業航飛工作完成之后進行像片控制點量測，按照《1∶5 001∶1 0001∶2 000地形圖航空攝影測量外業規范》（GB/T 7931—2008）標準執行。

低空成像系統采用Cannon 5D MASK-Ⅱ航空數碼相機及Cannon EF 35mm焦距鏡頭，經過高精度的檢校，消除相機的畸變差。空中三角測量采用INPHO全數字攝影測量系統，采用POS+控制點的平差方法，首先自動建立航帶模型之間的拓撲關系網，用于全自動定向處理;快速、高精度的影像匹配算法大大降低了作業人員的勞動強度，空三處理速度快、精度高。航測內業技術要求執行《1∶5 001∶1 0001∶2 000航空攝影測量內業規范》（GB/T 7930—2008）。根據高精度的空中三角測量結果，進行數字微分糾正，獲得單片正射影像圖，再經過拼接及拼接線處理和影像色調的處理等，獲得數字正射影像DOM;根據每張航片的外方位元素，構建立體像對，再經過相對定向，核線重采樣之后，便可進行DLG數據生產采集，利用航天遠景軟件的模塊，進行采編一體化，對于內業無法辨認的地物，通過外業調繪確認。

2 土地利用狀況調查分析

2.1 調查步驟

①基礎資料的獲取。采用無人機低空航測技術，獲取試驗區內的航飛影像，經過高精度的空三處理，進一步獲取測區數字正射影像（DOM），為外業調查提供底圖。此外，利用空三后的高精度外方位元素，進行立體測圖，采集數字線化圖（DLG），經過外業調繪及數據編輯，獲取滿足要求的DLG數據，該數據可作為基礎數據進行試點區域土地利用現狀分析。

②搜集整理各類文獻、經濟社會統計數據，將資料進行分類入庫，分析試驗區建設用地基本情況。

③進行實地調查和社會經濟數據收集，將問卷調查和實地測量相結合，通過協調和各部門的配合，獲得評價所需的第一手資料。

2.2 調查內容

2.2.1 基本信息調查與獲取。基本信息調查包括試驗區自然村土地總面積及農村建設用地面積，可利用DOM及DLG數據，農村居民點個數經濟社會及相關規劃資料等通過其他方式獲取。

2.2.2 農村建設用地利用狀況調查。土地利用狀況數據是本次試驗的基礎數據，可利用DOM以及DLG數據，結合外業調繪，獲取農村建設用地利用狀況，主要包括以下內容：住宅用地、商服用地、工礦倉儲用地、公共設施用地、道路廣場用地、綠化用地和其他土地。外業調繪的同時調查各宗地的內容，包括地籍編號、坐落、土地面積、用途、供地方式和供地時間。

2.3 結果

通過對調查資料的整理和匯總分析，經反復核查和實地抽驗，對無效數據進行剔除，并多次補調，逐步完善了各項資料，最終將各層面調查信息錄入數據庫，并進行屬性數據匹配。現將整理的調查結果匯總如下。

通過對航飛影像圖進行解譯，并對有疑問的圖斑進行現場判讀，匯總得出評價試點村內部土地利用結構。試驗區內自然村土地利用現狀如表1所示。

3 土地資源特點

①農村住宅用地數量偏大、人均超標現象較普遍，宅基地是農村建設用地最主要的組成部分。農宅多為一戶一宅式低層建筑，試點村住宅容積率[1]多低于0.7，建筑密度為10%～30%，用地比較粗放。

②集聚群落建設相對落后，住宅多存安全隱患，土地持續利用水平不足。從調研情況來看，大部分農村居民的住宅以磚瓦結構為主，且多為單層簡易建筑，院落普遍占地面積較大，家用生活設施不完善，庭院空置情況大量存在（約為30%左右）。這就形成了以低層次居住環境為主、多形易損庭院并存的集聚局面，村落土地可持續利用嚴重受限。

③土地利用村域差異顯著，整體同向退化。從自然村層面來看，土地利用結構主要受到區域經濟發展水平的影響，村域差異明顯，人均用地分布不均衡。6個試點自然村人均用地最高的和最低的相差甚多。人均建設用地最高的是西辛莊，為506.027m2;最低的是曹莊，人均用地為145.350m2。西辛莊位于經濟較發達的慶祖鎮，由于企業較多占地面積大，農村建設用地的總面積和人均建設用地面積明顯高于其他試點村;曹莊屬于經濟發展水平較低的徐鎮鎮，人均用地指標較低。可見，隨著農村經濟的不斷發展發展，部分地區農村居民地向村莊周圍外延，不斷占用耕地資源，從而威脅耕地總量的動態平衡。

4 結語

無人機低空攝影測量技術作為先進的技術手段，在測繪界的應用越來越廣泛，將無人機航空攝影測量與農村土地利用評價相結合，對無人機在農村建設中的應用進行探索，是一項創新性的舉措。

參考文獻：

[1]閆艷偉，李麗娟，冀楠.新鄭市農村建設用地集約利用評價[J].安徽農業科學，2015（2）：301-302.