無(wú)人機(jī)航測(cè)在土地管理中的應(yīng)用研究

司炳新

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，土地資源管理越來(lái)越精細(xì)化、信息化，與此同時(shí)對(duì)土地信息數(shù)據(jù)采集、整理等方面也提出嚴(yán)格要求。然而，以往地面勘測(cè)方法不僅成本高、效率低，無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展要求。應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)可以快速獲取相關(guān)數(shù)據(jù)、遙感影像圖，還能明確土地屬性及坐落。該項(xiàng)技術(shù)是以傳統(tǒng)地面勘測(cè)方法為前提并發(fā)展起來(lái)的。目前該項(xiàng)技術(shù)已被廣泛運(yùn)用于土地管理中，如土地調(diào)查、整治、執(zhí)法等方面。以下對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)特點(diǎn)、應(yīng)用情況及未來(lái)發(fā)展前景進(jìn)行探討并合理分析，更好地為土地資源管理提供幫助。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)航測(cè)；土地管理；應(yīng)用；研究；分析；闡述

中圖分類(lèi)號(hào)：P232 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

國(guó)家為了推進(jìn)土地資源要素精準(zhǔn)高效配置，全面提升建設(shè)項(xiàng)目節(jié)約集約用地水平，隨著國(guó)土資源管理技術(shù)信息化進(jìn)程加快，圍繞“批、供、用、查”等業(yè)務(wù)，運(yùn)用多種先進(jìn)技術(shù)對(duì)土地資源進(jìn)行管理。隨著國(guó)土資源管理對(duì)數(shù)據(jù)采集、信息管理及更新服務(wù)技術(shù)要求越來(lái)越高，GIS技術(shù)、RS技術(shù)、GPS技術(shù)以及無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中，UAV技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新型的運(yùn)用模式，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及更新方式相比，UAV以其靈活、機(jī)動(dòng)、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)快捷，獲取影像空間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)頗受青睞。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)概述

1.1 UAV系統(tǒng)的構(gòu)成

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)由無(wú)人飛行器系統(tǒng)、地面保障系統(tǒng)以及任務(wù)荷載系統(tǒng)等組合而成，集中了RS技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、定位定姿系統(tǒng)、通信技術(shù)和無(wú)人飛行器技術(shù)等的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化，能夠第一時(shí)間獲取土地資源管理信息；此外創(chuàng)建模型，及時(shí)制定防范風(fēng)險(xiǎn)方案。近期UVA技術(shù)朝著節(jié)約成本、高安全性、數(shù)字化等方向發(fā)展。據(jù)調(diào)查資料顯示，許多測(cè)繪單位都已安裝無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)，這表明UAV技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，并取得較為顯著成效。

1.2 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)又稱(chēng)無(wú)人駕駛航空器，是一種安裝動(dòng)力裝置與導(dǎo)航模塊設(shè)備，可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)電裝置或設(shè)置飛控程序來(lái)達(dá)到控制飛行的目的。一般來(lái)說(shuō)，新型無(wú)人機(jī)體積比較小，材質(zhì)為輕復(fù)合型，至于能源驅(qū)動(dòng)裝置則可以運(yùn)用固定翼飛行器。據(jù)資料顯示，若運(yùn)用超過(guò)250m的航高來(lái)完成任務(wù)的話(huà)，就需要依照單日3個(gè)左右的架次來(lái)計(jì)算工作量，且收集數(shù)據(jù)面積超過(guò)20km2，最重要符合土地管理要求。當(dāng)然，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)還有以下幾方面：第一，成本低。與航空攝影測(cè)量相比，無(wú)人機(jī)運(yùn)行成本、日常維護(hù)、保養(yǎng)費(fèi)用低；第二，機(jī)動(dòng)輕巧、靈活。與飛機(jī)進(jìn)行比較，無(wú)人機(jī)不易受到場(chǎng)地或是其他條件等的約束，快速起飛并到達(dá)預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，任務(wù)完成后通過(guò)傘降或滑行方式回收；第三，操作過(guò)程簡(jiǎn)單。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，無(wú)人機(jī)智能化程度越來(lái)越高，且操作簡(jiǎn)單，事先設(shè)定好飛行路線(xiàn)，針對(duì)空中和地面實(shí)際情況，通過(guò)校正數(shù)據(jù)以達(dá)到對(duì)目標(biāo)的精確測(cè)量。第四，高分辨率。與傳統(tǒng)航拍技術(shù)相比，具有高分辨率獲取影像數(shù)據(jù)能力，可以達(dá)到厘米級(jí)，為RS技術(shù)運(yùn)用奠定基礎(chǔ)。

1.2.1 信息處理

運(yùn)用無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)可以獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，處理步驟如圖1所示。第一，在航測(cè)之前，依據(jù)工程項(xiàng)目的基本情況，采集地形或是影像數(shù)據(jù)，包括地形地貌、氣候等，選取一個(gè)空間比較大的地方起降無(wú)人機(jī)，依照工程項(xiàng)目所處位置以及基本要求等，選取適宜的航測(cè)指標(biāo)，比如，航高、航程等，以便為下一個(gè)航測(cè)項(xiàng)目發(fā)展奠定基礎(chǔ)；第二，在適宜氣候條件下，開(kāi)展并完成航測(cè)任務(wù)；第三，檢查航測(cè)成果是否全面、航測(cè)成果的質(zhì)量必須符合要求，只有質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，方可允許處理無(wú)人機(jī)航測(cè)所獲取數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成分辨率較高的影像，選取精確控點(diǎn)，順利測(cè)量實(shí)地；第四，應(yīng)用CORS系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等收集控點(diǎn)坐標(biāo)，將其和轉(zhuǎn)換后的控點(diǎn)結(jié)合在一起，進(jìn)行空三加密；第五，空三加密成功后，生產(chǎn)DOM，進(jìn)行勻光、勻色處理等后正生成高分辨率數(shù)據(jù)；第六，將DOM數(shù)據(jù)和初期影像、土地規(guī)劃、土地利用、土地調(diào)查等數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，便于日后制作專(zhuān)項(xiàng)數(shù)據(jù)，以便滿(mǎn)足土地管理要求。

1.2.2 分析數(shù)據(jù)的精度

將經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)當(dāng)成樣本進(jìn)行分析，并使用400m航高開(kāi)展航測(cè)工作，收集好數(shù)據(jù)，并制作高精度的DOM成果，生成兩套數(shù)據(jù)成果，一套是運(yùn)用目視解譯法，而另一套應(yīng)用測(cè)繪法，通過(guò)粗差剔除，以便獲取高精度的航測(cè)成果，具體如表1、圖2、圖3。目視解譯法與測(cè)繪法收集到的數(shù)據(jù)大多來(lái)源于工業(yè)廠(chǎng)房，和其他地物點(diǎn)相比，上述成果更為精確，只需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲取較為滿(mǎn)意航測(cè)成果。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)在土地管理中的運(yùn)用以及現(xiàn)狀

2.1 UAV運(yùn)用情況

眾所周知，無(wú)人機(jī)航測(cè)具有成本低、操作流程簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，而且能運(yùn)用RS技術(shù)來(lái)獲取精確度高地表位置信息，用來(lái)生成數(shù)字高程模型（DEM）、三維地表模型、地形圖、正射影像圖等；另外，還可以運(yùn)用于土地管理中，重點(diǎn)是以下環(huán)節(jié)，例如，土地規(guī)劃、確權(quán)、監(jiān)測(cè)等。

2.1.1 土地規(guī)劃和土地整治

不論是哪個(gè)發(fā)展階段，無(wú)人機(jī)航測(cè)都可以在土地規(guī)劃或是整治工作中體現(xiàn)其價(jià)值，比如地理信息的獲取、監(jiān)管工程進(jìn)度以及施工現(xiàn)場(chǎng)、驗(yàn)收工程項(xiàng)目等。當(dāng)然，借助無(wú)人機(jī)航測(cè)還可以有效創(chuàng)建三維地表模型或是其他模型等，可以綜合了解整個(gè)區(qū)域的情況，并全面反映耕地的現(xiàn)狀；必要時(shí)，還需要借助DEM數(shù)據(jù)計(jì)算出土石方量與坡度。在圖4中能全面了解土地整治后基本情況，而且判斷工程設(shè)計(jì)是否符合要求，保證工程順利開(kāi)展。

2.1.2 土地執(zhí)法

RS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于土地執(zhí)法中，并取得一定成效，如國(guó)土部門(mén)每年年底開(kāi)展土地變更調(diào)查和全天候衛(wèi)片執(zhí)法檢查，因工作時(shí)間長(zhǎng)，時(shí)間比較固定，因而容易出現(xiàn)缺陷。一旦出現(xiàn)違法用地情況，勢(shì)必會(huì)加大土地整改難度。針對(duì)上述現(xiàn)象，合理運(yùn)用RS技術(shù)來(lái)對(duì)土地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，遵循“早發(fā)現(xiàn)，早解決”基本原則。和RS技術(shù)相比而言，UAV技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)，除可以精確監(jiān)測(cè)以外，還具備實(shí)用性，進(jìn)而為土地執(zhí)法巡查工作奠定基礎(chǔ)。