土地整治中新增耕地的無人機低空航測技術研究

摘?要：近年來，隨著我國城市化和農業現代化的不斷推進，用地供需問題依然十分緊迫。為了合理利用土地和保護農田，土地整治成為一個重要平臺，是實現“促發展、守底線、惠民生”的重要途徑。無人機航測技術可以應用于土地整治，為新增耕地核定提供支持。本文闡述了土地整改的時間進程以及新增耕地的核定標準，并對無人機低空航測技術在土地整改進程中所發揮的作用進行了充分的調研。

關鍵詞：土地整治；新增耕地核定；無人機航測技術原理；應用優勢

在社會經濟不斷發展、城鎮化進程持續推進的大背景下，用地的供求矛盾也日益突出，尤其是新增耕地的核定。2023年中央一號文件明確指出，要加強耕地保護和用途管控，確保補充的耕地數量相等、質量相當、產能不降。為緩解土地問題，充分激活土地資源活力，采用新型測繪技術開展土地整治已成為當下的重中之重。相比于傳統測繪方法，無人機低空航測技術具有高效、準確等巨大優勢，已逐漸成為土地整治過程中應用的重要技術方法。

1?土地整治的概述

土地整治是一項復雜而全面的工程項目，其目的是對特定區域內未利用的土地進行整理，修復受人為和自然因素損害的土地，并開發未被利用的土地，以提高當地的生產和生活水平，同時改善環境質量。該項目要求涵蓋多個方面，需要系統性地規劃、實施和監測，以確保其有效性和可持續性。通過土地整治，提高了現有土地資源的利用效率，極大地改善了耕地質量，因此大大促進了土地資源的可持續利用和發展。

1.1?土地整治研究進展

新中國成立之初，為解決我國日益加劇的人多地少矛盾，各地區積極開展如何高效利用土地，實際意義上土地整理開始得到探索。直到20世紀90年代末出臺的《土地管理法》首次將“土地整理”寫入法律，這意味著我國土地整治發展步入正軌。土地整治經過多年的不斷發展，其內涵也在不斷變化。

（1）階段一：20世紀末期，“土地整理”作為土地整治的主流概念在《土地管理法》首次提出，其相關稱謂隨之被提出；學者們主要對理論基礎、土地整治模式及運行機制開展研究。土地整治剛剛開始進行，對其研究的廣度和深度都亟待進一步提升。

（2）階段二：各種概念的興起。隨著土地整治工作的不斷推進和發展，土地整治的概念和內涵得到了較大豐富和完善。關于土地整治范圍的問題，幾乎在全社會達成了一致：土地整治需涵蓋農業用地、農村建設用地、土地復墾和土地開發等。但是，關于土地整治的內容卻始終難以達成共識，這其中包括土地綜合整治、土地開發治理等各個維度。這些不同觀點極大促進了土地治理基礎理論的研究，但也在一定程度上阻礙了我國土地整理的規范化發展。

（3）階段三：“土地整治”概念的統一。我國政府在十七屆三中全會中明確提出進行土地整治規劃、統籌安排以及連片推進，“土地整治”自此成為明確的專業術語。隨后《全國土地整治規劃（2011—2015）》《土地復墾質量控制標準》《土地整治項目制圖規范》等一系列行業標準的出臺，進一步對土地整治的各項工作提供了更加具體和全面的指導。隨后，土地整治可持續性評估、戰略路徑選擇等問題得到了廣大學者的系統研究，我國的土地整治步入了一個嶄新的階段。

經歷三個階段的發展，我國土地整治從基礎理論到落地實施，從考慮社會經濟效益到注重生態效益，土地整治的內涵得到了不斷深化和拓展，耕地質量明顯提升、數量穩步增加，這有效優化了土地利用的布局和結構，極大地促進了國土資源的優化利用。

1.2?新增耕地勘測核定方法

作為土地整治項目重要指標之一，新增耕地主要來自整理的零星建設用地、開發未利用田地以及減少的田坎系數，其是農作物增收的重要保障。目前，我國在土地整治項目有許多勘測核算新增耕地面積的方法，這些方法具有不同原理、不一樣的適用條件，具有各自的優缺點，詳見下表。

由以上對比可知，各種新增耕地勘測方法具有不同的應用場景，應區別對待，因地制宜。新增耕地面積的來源和分布是土地整治項目的重要因素，然而目前的測量成本普遍較大，而且容易受人為因素的干擾。因此，通過先進的測量技術快速獲得精準的實地信息成為越來越受歡迎的方式。

2?無人機低空航測技術原理和過程

無人機低空航測技術（無人機低空遙感）主要是運用無人機技術和現代數碼技術，將小型數碼相機裝在無人機上，當在距離地面較低高度飛行時，迅速拍攝高清圖片，進而獲得高分辨率的地面影像數據。由于具有高精度、低成本、高靈敏以及操作簡單等一系列優點，無人機航測技術已成為獲得低空遙感數據的新技術方法，正被廣泛應用于各個行業的測繪領域。

2.1?無人機航測系統的組成

無人機低空航測系統主要由飛行控制系統、航拍攝像系統和地面控制系統組成。飛行控制系統保障定位功能和無人駕駛，航拍攝像系統用來收集遙感信息，地面控制系統用來設計航線并遙控飛行，三者組合實現自動快速獲得待測區域的空間遙感信息。

（1）作為飛行控制的核心裝置，飛行控制系統由無人飛行器、控制系統和傳感器組成，傳感器中包含陀螺儀、地磁感應、GPS模塊、加速計和氣壓傳感器。飛行控制系統首先采集導航定位數據、飛行平臺動態信息和地面測控信息，然后由INS/GPS算法處理得到無人機的姿態數據，進而控制其在目標測試區域實現自主飛行。

（2）航拍攝像系統可以用來搭載各種不同的平臺，如熱成像儀、探地雷達、合成孔徑雷達、氣象傳感器等。這些設備可以實現多種遙感數據的快速監測，如果需要，也可以根據具體需求進行設備更換。

（3）地面站系統則根據既定任務需求和實際地形狀況來設計航行路線，實時呈現并記錄無人機飛行區域的地圖信息、飛行和姿態參數以及導航數據，使人們更為方便進行航跡規劃和路徑調整，實現各種飛行測量任務的精準調控。

2.2?無人機航測方法及步驟

無人機航測方法主要由控制測量、獲取航片、空三加密、輸出DOM和圖形矢量化五個步驟組成，以下分別簡要介紹各步驟。

（1）控制測量是根據待測區域情況和項目要求選擇像控點并對其進行測量，是測繪能否精準實現的關鍵。像控點實際選取時要考慮航攝像機能否清晰拍攝，不能存在遮擋，避免有高差，常見的像控點有清晰的道路交角、路面車實線角等。為了保障成圖精度，可對像控點的形狀進行特殊設計，如“X”形、“L”形等。

（2）獲取航片時首先勘查項目區域，依照飛行區域要求和特點來擬定飛行器的起降點，然后根據項目需求確定需搭載的攝像機和地面分辨率，從而設定飛行高度。

（3）空三加密又稱為空中三角測量，其在室內對少量的實地控制點加密，進而計算加密點的平面位置和高程，獲得待測區域的空間幾何信息。空三加密能夠利用較少的地面控制點對待測地區完成絕對定向，是無人機低空航攝中非常重要的一部分。空三加密通常包括兩種方法，即解析空三角測量和模擬空三角測量。

（4）輸出DOM即為制作正射影像DOM，其過程就是對航片影像進行幾何糾正，進而把原始影像的中心投影改正為正射投影。如Pix4D軟件的DOM圖像制作流程為：空三加密→點云加密和生成三維網格紋理→生成數字表面模型和正射影像。

（5）將已獲取的DOM成果，在軟件中進行拼接及裁剪處理，然后按影像圖形上的房屋、道路邊線、地類界邊線、井蓋、路燈、線桿等地物的坐標位置進行圖形矢量化，便得到了項目所需的信息。

3?無人機低空航測技術特點和應用優勢

無人機低空航測技術能夠改善土地整治中涉及范圍廣、部門人員不足的問題，實現了對項目區域高效精準測量。同時，無人機遙感簡便快捷的監測特點在新增耕地勘測領域發揮著巨大的作用，已成為區域土地利用動態監測中的有效方式。

3.1?無人機航測的技術特點

無人機航空遙感相比傳統監測和衛星、載人等現代遙感技術，呈現出獨特的技術優勢，具體如下：

（1）快速的機動響應能力。無人機具有低空飛行的特點，這使得其空域申請方便，同時能夠適應多種天氣狀況。

（2）無人機飛行系統啟動迅速，運輸簡單且易操作。無人機航測系統可以迅速鎖定監測范圍，并且快速到達。利用無人機航測系統，我們可以獲取到精準的位置信息和高質量的圖像，同時可以靈活地配置各種傳感器，例如單波段、多波段和全色波段等，以便我們獲取更為全面和豐富的數據信息。

（3）無人機航測系統能夠方便地擴展監測能力，因為它可以配備各種小型遙感傳感器，例如合成孔徑雷達、熱成像儀、探地雷達和氣象傳感器等，以適應各種快速監測需求。同時，該系統還可以迅速處理數據，進行應用分析，并且可以整合不同數據源。

3.2?無人機航測的應用優勢

得益于以上獨特的技術優勢，無人機航測技術能夠有效改善現有土地整治方法的不足，助力實現科學規范的土地整治。其在土地整治的應用優勢有：

（1）無人機低空航測技術能夠獲得清晰的區域圖像，有效呈現土地整治項目中的實施效果；同時能夠根據需要對圖像進行放大縮小，便捷的后續處理有助于開展各項后續工作。

（2）無人機航測系統中的高清數碼相機搭配GPSRTK技術對待測區域進行實地測繪，地面控制系統也可根據獲取數據實時改變飛行參數，能夠確保獲取數據更為符合實際狀況。

（3）在土地整治過程中，影像制作是一個非常耗時的過程。然而，使用無人機航測技術可以直接處理正射影像圖，使得測繪結果更加準確可靠。

（4）無人機航測能夠直接通過系統控制在遠距離進行地面監測，從而減少了人力付出，運營成本低廉；此外，其應用系統維護得也相對便利。

4?無人機航測技術在新增耕地監測中的應用

通過運用高精度數字航片進行無人機航測技術，可以捕捉土地利用的動態變化信息，并據此獲得新增耕地信息。要掌握土地利用動態信息，就離不開信息提取技術的改進和地面影響數據分析的精度提升。為了監測土地利用的動態變化，很多研究人員已經把GIS和遙感技術相結合。例如，程學軍等人將不同時段的假彩色合成圖像，使得地理信息系統技術和遙感技術有機地結合起來，以對武漢城市土地利用的動態變化進行迅速準確的監測。劉盛和等研究人員利用GIS空間分析技術，研究北京市土地利用擴展的時空過程，揭示了導致其“超常膨脹”的原因。盡管采用計算機自動分類技術可以提高效率，但是在土地整治項目中獲得的數據仍然無法達到測繪圖件1∶2000比例尺的精度要求，特別是在土地整治項目分布零散、大小不一的情況下，傳統遙感技術并不適用。

近年來，各項新技術例如遙感平臺、傳感器和數據通信等不斷更新和變換，助力遙感技術更加實時、動態、快速獲取對地觀測數據，監測水平和效率不斷提升。同時這些技術已經被廣泛應用于土地利用動態監測，可以為新增耕地的精準檢測提供很大的保障。

結語

通過本文的講述，我們對土地整治的發展歷程和新增耕地的核定方法有了更廣泛的了解，同時文章也概述無人機低空航測技術的技術原理和優勢，并探討了其在土地動態檢測中的應用。利用無人機低空航測技術進行土地整治工作，可以滿足不同地形的測繪需求，直接反映土地整治的成果，從而提高土地整治的工作質量和效率。雖然無人機低空航測技術在實際應用中仍表現出一定局限性，但隨著其技術缺陷和相關設備的不斷改進，土地整治工作也必將會越來越科學和完善。

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作者簡介：胡寬裕（1990—?），男，漢族，甘肅靜寧人，碩士，工程師，研究方向：工程測量、空間規劃、土地規劃。