第三次全國土地調查外業調查工作的思考

文堅堅

湖南省地質礦產勘查開發局四一八隊 湖南 婁底 417000

引言

第三次全國國土調查的目的是摸清全國土地利用狀況，掌握真實的土地基礎數據，并健全相關調查、監測以及統計制度，滿足國土資源管理工作需求。對于“三調”工作而言，調查數據的真實、有效是關鍵，對此國務院“三調”領導小組經過多次研究部署提出積極采用先進技術手段，減少人為干擾，以有效提高數據質量[1]。本文主要從外業調查工作的角度出發就無人機航測技術的應用展開詳細分析。

1 第三次全國土地調查概述

2017 年國家下發了 《國務院關于開展第三次全國土地調查的通知》，正式拉開了我國 “三調”工作的序幕。此次“三調”建立在第二次全國土地調查成果基礎上，對全國土地利用基礎數據進行進一步的細化與完善，并掌握準確的全國國土利用現狀與自然資源變化情況[2]。為確保“三調”數據成果真實、可靠，在制定“三調”技術規程時強調利用先進的技術方法，提高調查數據精度與工作效能[3-4]。主要做法包括：對國家內業提取圖斑、地方自主變化圖斑，地方實地調查地類與內業判讀地類不一致的，隨圖斑人工野外核查實地舉證。采集覆蓋全國的分辨率優于1m的衛星遙感影像；建立了“國土調查云”平臺；推廣小型無人機，解決部分圖斑調查舉證難的問題，如：部分山區存在陰雨多霧、山高路險的情況，衛星影像不清晰，難以進行實地調查舉證。本文主要圍繞第三次全國土地調查外業調查工作中無人機航測先進技術的運用展開分析。

2 第三次全國土地調查外業調查工作方法——無人機測繪技術

2.1 無人機測繪技術的提出

在國土調查的外業調繪中，傳統調繪主要利用巡查、訪問、觀看的形式獲取信息，通過核查方式明確特殊性、規律性地物的情況，確保外業調繪的準確性。在核查工作中受到季節性因素的影響容易出現影像、調查數據信息不準確的問題，因此，相關人員要采用先進的技術，保證外業調繪獲取的數據信息全面、真實、精細，從而編制完善的外業調繪核查工作方案。

無人機技術是第三次全國國土調查中傳統調查、航測與監控工作的補充技術，具備自動化、成本低、范圍廣的優勢。在第三次全國國土調查工作中運用無人機技術，能夠合理進行底圖制作和外業調繪，且能保證其高效性、便利性，不僅能夠推進第三次全國國土調查工作的高效開展，而且提供了更有效的技術模式，值得進行推廣[5]。

2.2 無人機測繪技術的優勢

在第三次國土調查工作中應用無人機技術具有一定優勢，能夠保證國土調查工作高質量落實，主要優勢表現為以下幾點。

2.2.1 提升國土調查工作效果。傳統的國土調查工作主要是通過拍照的形式進行取證、獲取信息。一般情況下，兩位工作人員為一組，制定拍照路線，進行每個圖斑的現場取證，工作量較大，工作內容煩瑣，尤其是交通條件差、道路較為崎嶇、海拔較高的地區，工作難度更大、效率更低，甚至還有一些區域無法進行取證，對國土調查工作造成不利影響。應用無人機技術可發揮其便利性、靈活性高的特點，不會受到交通、地域因素的影響而出現局限性問題，可以在人員不能到達的地區進行拍攝、取證，尤其是在偏遠山區和海拔較高的地區有一定的取證應用優勢。無人機技術操作較為簡單，普通的技術人員就可以操控，每次拍照都能收集大量的圖像、數據信息，是人工操作工作量的8倍左右，取證應用的準確性高，可以縮短國土調查的時間，提升工作效果[6]。

2.2.2 確保數據信息的準確性。在第三次全國國土調查工作中應用無人機技術可獲取準確的數據信息，保證國家下放版圖與影像的一致性。無論是全景、近景，還是局部區域的照片，都可以保證準確性，同時還能獲取更多更真實、全面、準確的數據信息。應用無人機技術開展國土調查工作，可以靈活調整航攝方向、高度，彌補人工拍照的不足，確保拍攝的全面性，甚至能夠在高空進行拍攝，將圖斑的整體狀況、周圍環境反映出來，凸顯圖斑土地利用的具體狀況、明確圖斑的地形。除此之外，在應用無人機技術期間，運用POS系統可以準確采集拍照坐標，將其存儲在系統內，確保取證所獲取數據信息的真實性和全面性，為相關國土調查工作高質量執行和有效落實提供助力[7]。

2.2.3 降低國土調查工作難度。第三次全國國土調查工作中應用無人機技術，與傳統的人工操作方式相比可以降低工作難度、節省人力、財力和物力，加快工作速度，不受人為操作因素的制約。①部分地區國土調查期間的影像不能準確判讀地形，外業取證工作人員也無法進入區域內，拍照的難度較高，不能保證國土調查工作效果。而應用無人機技術就可以降低工作難度，以最快的速度獲取相應數據和照片。②部分外業取證工作中，由于圖斑地形面積較大，甚至一個圖斑中存有很多地形，人工拍攝很難進行分割處理，拍攝的角度也難以控制。應用無人機技術就可通過GPS系統與靈活的航攝系統，靈活按照圖斑中的地形特點和情況針對性地進行航攝，降低圖斑中地形拍攝的難度，快速明確地形的范圍與屬性[8]。③部分影像圖斑存在顏色、地形一致的現象，人工操作很難快速明確地形，樣本制作難度很高，應用無人機技術可以靈活拍攝，使內業影像的數據信息和實地情況一致 。

3 實例探析

3.1 項目區概況

項目區總面積1990km，處湘中丘陵西北部和湘西山地東緣，四周地勢較高，多數山地、丘陵地帶。中部地勢略低多河谷與盆地，比周邊地區高300～500m ，最高海拔為1665m ，最低海拔為200m ，平均海拔850～1100m；屬中亞熱帶濕潤季風性氣候，四季分明，年均氣溫15℃ ，氣候宜人。

3.2 無人機航測方法

本研究選用瑞士SenseFly 公司生產的電動測繪型無人機Sensefly ebee。該機屬于固定翼無人機，翼展96cm，起飛重量630g，航速 36～57km/h，飛行時長45min，相機像素16MP。該機的航測系統包括操作平臺、通信系統以及航線規劃控制等模塊,并且具備無影像后處理功能，可囊括遙感影像生產全過程。

如圖1所示為無人機外業調查流程，其中像控點的平面坐標是通過D級GPS（Global Position System）靜態測量獲取的；像片航向和旁向重疊度分別為（80±5）%和（40±5）%；原始航片的分辨率為0.08m 。

圖1 無人機外業調查流程

3.3 影像數據處理

數據的處理大致步驟為:根據航攝影響和像控數據，經過空三加密，利用數字攝影測量工作站采集特征線、高程點，再根據采集成果匹配生成（Digital Elevation Model，DEM ）。利用生成的DEM對航片進行正射糾正，再進行影像拼接融合，最終得到數字正射影像圖（Digital Orthographic Map，DOM ）。全部生產流程見圖2。

圖2 DEM及DOM數據生產技術流程圖

3.4 無人機航測效果分析

本次實驗基于無人機遙感影像（分辨率0.2m）和SPORT6衛星遙感影像（分辨率2m）分別用人工解譯的方式提取同一調查區的信息,然后與外業調查后的標準成果進行對比,從而分析兩種影像調查的準確率和效率。

3.4.1 兩種影像解譯的錯誤圖斑分布。利用無人機遙感影像室內解譯的錯誤率（各地類綜合錯誤率9.77%）明顯低于利用衛星遙感影像室內解譯的錯誤率（各地類綜合錯誤率14.35%）。

3.4.2 兩種數據源內業解譯地類精度對比。用無人機影像解譯的地類面積的準確率總體達到了90.23%；用遙感影像解譯的地類面積的準確率總體達到了85.65%。

4 結束語

綜上所述，“三調”工作事關我國社會經濟發展、生態文明建設全局，對調查數據成果的真實、準確、可靠性要求較高。隨著科學技術的更新與發展，使得我國外業調查工作越加現代化、信息化，無人機測繪技術近年來得到了推廣運用，較好地解決了野外復雜環境的調查工作，確保了“三調”最終成果的準確性。