無人機攝影測量技術在國土資源管理中的應用

陳會明

摘 要：國土資源管理對于國民經濟的發(fā)展具有十分重要的作用。該文介紹了無人機攝影測量系統(tǒng)的組成和優(yōu)勢，闡述了無人機航測技術在國土資源領域的應用，以期推進無人機技術在國土資源領域的廣泛應用，降低國土資源管理成本，提高國土資源管理質量。

關鍵詞：無人機技術;攝影測量技術;國土資源管理

中圖分類號 P231文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）02-0113-02

隨著經濟的發(fā)展和測繪科技的不斷進步，我國國土資源的管理水平逐步提高，土地資源管理精細化、網格化、信息化程度越來越高，對土地信息數據的采集和更新頻率的要求也不斷提高。常規(guī)的實地測量方法不僅成本高，而且作業(yè)效率低、項目周期長，無法及時更新土地信息，已無法滿足快速獲取信息的要求。基于低空無人機平臺的航空攝影能較大范圍、長續(xù)航時間、客觀重復地獲取地表信息，可以在短時間內獲得高地面分辨率的影像，在室內快速提取國土資源的位置信息和屬性信息，是對傳統(tǒng)勘測方式的一種創(chuàng)新。

1 無人機攝影測量系統(tǒng)組成及優(yōu)勢

1.1 組成 無人機攝影測量系統(tǒng)主要由3個部分組成，即飛行系統(tǒng)、任務荷載系統(tǒng)及地面控制站。它集成了多種先進技術，具體包括飛行器技術、遙感技術、傳感器技術、信息通信技術、POS定位技術、無人機圖像處理技術，能夠自動化、智能化獲取國土資源信息和地表環(huán)境等空間遙感信息，實時處理、建模與分析，為國土資源的創(chuàng)新管理帶來突破性進展。

無人機航測系統(tǒng)具有先進的導航定位系統(tǒng)，具有較長的續(xù)航時間，國土資源管理人員只需要在無人機操控界面對無人機飛行的技術參數進行設置，在固定的場地就可以起飛，完成對國土資源的實時、自動采集。外業(yè)飛行完畢后，在現場即可完成數據的快拼，檢查飛行的影像數據是否符合國土資源管理的需要，做到一次飛行即可滿足國土資源的應用需求，進而促進國土資源管理工作的快速發(fā)展。無人機航測的精度直接關系到國土資源數據的質量，因此要求無人機體積小、質量輕、具有較強的抗風能力和穩(wěn)定性等優(yōu)點，能夠適應各種環(huán)境下的國土資源勘察和測繪任務。

1.2 優(yōu)勢 無人機航測自問世以來，在測繪領域展現出無可比擬的優(yōu)勢：無人機應用機動靈活，可在短時間內實現起飛準備、航線規(guī)劃，對場地和起飛環(huán)境的要求較低，能在第一時間獲取地表的影像數據;無人機操控簡單，自動化程度高，只需對操控人員做短期的培訓即可上手飛行;無人機軟件和硬件購置成本低，1套無人機系統(tǒng)的采購成本普通家庭基本都能承受。無人機在獲取高分辨率影像時，基本上可以做到全天時、全天候、實時化，正逐步成為衛(wèi)星遙感、航空攝影測量和地面測繪技術的有效補充手段。

2 無人機數據的獲取與處理

2.1 無人機航測外業(yè)

2.1.1 準備工作 無人機攝影測量影像獲取的準備工作包括測區(qū)有關資料的收集，必要時進行踏勘，同時考慮周圍是否有機場、軍事管理區(qū)域;根據需要對獲取的影像資料進行必要的計算，進而進行航線規(guī)劃，上傳航線規(guī)劃結果，檢查無誤后確定是否按計劃飛行。

2.1.2 航線規(guī)劃 無人機航線規(guī)劃主要依據獲取的航空影像地面分辨率和相機基本參數，由此確定無人機相對地表飛行的高度，根據地表的起伏程度確定合適的航向重疊度和旁向重疊度。對于大范圍的地形數據獲取，可以采用固定翼長航時無人機，如武漢縱橫天地公司的SKYLAND系列無人機即可滿足要求。若作業(yè)范圍較小，可以考慮大疆M600經緯系列無人機，其作業(yè)效率和成圖精度均能滿足要求。

2.1.3 像片控制測量 根據項目設計的技術要求進行像片控制點的布設和測量工作。像片控制點的布設一般采用區(qū)域網布點的方案，像片控制點的分布和數量根據測區(qū)范圍和地形條件來綜合確定。對于地面像片控制點，主要采用GPS RTK方式獲取該點的坐標和高程。在平面點位目標方面，盡可能選擇影像中目標細小且非常清晰的地物角點或拐點上，高程點一般選在起伏不大的地方，特殊地區(qū)可考慮采用人工布設地面標志。

2.2 無人機航測內業(yè) 無人機航測內業(yè)數據大多利用Context Capture軟件進行處理。首先將影像數據和POS數據一次性導入，對影像進行初始化設置，由軟件自動完成空中三角測量工作，當該工序合格后再導入地面像片控制點，重新進行空中三角測量工作，直到有約束的空三合格后方可進行地面三維重建工作，重建之前可以設定輸出數字正射影像圖、數字表面模型及實景三維模型等數據，便于后期利用重建后的數據及模型進行國土資源數據采集工作。

3 無人機攝影測量技術在國土資源管理中的應用

3.1 土地利用調查 國土資源調查中一項非常重要的工作就是對土地利用現狀進行調查。調查的底圖多數為高分辨率遙感影像，相較于傳統(tǒng)的實地測繪工作，效率大幅度提升。但由于早期的高分辨率影像供應商大多是國外公司，因此影像來源受到一定的限制。隨著國家經濟改革步伐的逐步加快以及新時期對房地產市場的進一步調整，國家要求合理確定土地的市場供應比例，因此對土地資源管理要求更嚴格和精細化，尤其是土地利用的變更調查、征地拆遷、土地性質登記等，需要大比例尺的土地利用現狀圖。無人機在超低空獲取高分辨率遙感影像方面具有非常明顯的優(yōu)勢，利用無人機遙感影像可以快速獲取地表數據，并且可以在較短時間內完成1∶500的土地利用現狀圖的制作。該數據具有很強的針對性，時效性強，特別適合小區(qū)域、短周期的土地利用現狀調查。

3.2 土地利用動態(tài)監(jiān)測 我國是人口大國，土地資源是稀缺資源，必須在保證糧食安全的前提下合理進行土地流轉和開發(fā)利用。因此，國土資源管理人員必須在國家土地開發(fā)政策的框架下合理規(guī)劃土地利用，盡可能形成符合國家政策的土地配置機制，提高我國土地資源的利用率。利用無人機攝影測量技術可以大大降低土地資源監(jiān)測工作的復雜度。國土資源管理人員可以利用無人機獲取管理區(qū)域的高分辨率影像，對土地利用情況進行動態(tài)監(jiān)測，重點對土地利用變更較快、特別是工業(yè)園區(qū)的變化進行監(jiān)控。同時，根據這些地區(qū)的土地資源利用情況進行土地數據分析，可以全面了解土地資源的利用情況，摸清土地資源家底，從而為國家土地政策調整提供有力的信息支持。

3.3 土地利用規(guī)劃與整治 土地規(guī)劃和土地整治是國土資源管理中非常重要的工作。項目開展之前，需要收集該區(qū)域的相關土地基礎地理信息，根據需要在土地資源信息系統(tǒng)中進行一系列的設計工作，為中期土地實施整治提供重要的規(guī)劃信息。在工程竣工完成時，可以根據無人機獲取的實景三維模型了解區(qū)域整體情況，直觀查看各種用地規(guī)劃與整治情況，從而為項目驗收提供客觀依據。利用無人機實景三維模型能夠非常方便地對土地坡度和土石方進行計量，為國土資源的定量化和精細化管理提供依據。

3.4 土地執(zhí)法與監(jiān)察 利用衛(wèi)星遙感影像成果進行國土資源的土地執(zhí)法和督導工作，已經成為自然資源調查的重要組成部分。該項業(yè)務已進入常規(guī)運行階段，國土資源部門每年都要開展“全國土地變更調查與遙感監(jiān)測工作”。該項工作周期較長，時間相對固定，在管理上存在一定的缺陷，監(jiān)測過程容易被“鉆空子”。例如，有的單位為了拓展業(yè)務，違規(guī)使用土地，執(zhí)法人員到現場就停工，執(zhí)法人員撤離現場又開工，當工程進行到一定程度后便成為無法更改的事實，難以整改，倒逼國土資源管理部門接受現實。因此，利用衛(wèi)星遙感技術進行土地執(zhí)法和監(jiān)測存在無法早發(fā)現、早制止、早處理的缺點。而無人機攝影技術具有實時性好、機動靈活、精確度高的特點，可以為執(zhí)法部門及時發(fā)現違法用地提供及時的技術支撐。

3.5 土地確權 農村土地確權工作主要針對土地的權屬、界址分布和地塊面積進行調查。利用超低空無人機航測可以獲取地表影像數據，進而獲得大比例尺地形圖和高精度三維模型。無人機航測具有成本低、自動化程度高、作業(yè)方便靈活等特點，在農村土地確權發(fā)證工作中被廣泛予以采用。

3.6 不動產登記 隨著自然資源管理的逐步規(guī)范化，國家土地資源管理部門也意識到不動產登記的重要性，在各大城市中廣泛開展了不動產登記工作，確立了城市不動產登記制度，提高了土地資源管理的質量和效率，實現了土地資源管理的規(guī)范化。

4 結語

無人機航測以其獨特的優(yōu)勢在國土資源管理中得到了廣泛的應用，并保持穩(wěn)定增長。隨著我國不動產制度的逐步完善，三維模型數據的管理和應用將得到極大重視。我國國土資源將全面實現三維化和精細化管理，無人機航測技術將在土地資源管理方面發(fā)揮更加重要的作用。

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（責編：徐世紅）