無人機遙感技術在國土調查外業舉證中的應用

摘要：國土調查是重大國情國力調查，為解決傳統外業調查舉證方法短板，通過實踐對比，利用無人機遙感技術在性方面有著顯著優勢。主要體現在圖斑信息獲取、利用現狀調查、海島影像舉證、無法到提高調查效率、準確性、安全性以及經濟達或視線遮擋圖斑影像舉證等方面的具體應用，展示了無人機技術在國土調查領域的廣泛應用前景。無人機遙感技術的應用能夠提升國土調查外業舉證工作的質量和效率，大幅降低調查成本，確保調查數據的準確性和現勢性，滿足國土調查工作的需求，為實現高效地空協同提供強有力的技術支持。

關鍵詞：無人機遙感外業舉證國土調查國土變更調查

ApplicationofUnmannedAerialVehicleRemoteSensingTechnologyinFieldEvidenceCollectioninLandSurvey

CHENYongjie1，2HANMingyang1，2RENLulin1LIGuangda1XINChanghe1LUEn’guo1*

1.YantaiCenterofCoastalZoneGeologicalSurvey，ChinaGeologicalSurvey，YantaiCity，ShandongProvince，264000China;2.ObservationandResearchStationofLand-SeaInteractionFieldintheYellowRiverEstuary，MinistryofNaturalResourcesofthePeople’sRepublicofChina，YantaiCity，ShandongProvince，264000China

Abstract：Landsurveyisanimportantnationalsituationandnationalstrengthsurvey.Inordertosolvetheshortcomingsoftraditionalfieldsurvey，throughpracticalcomparison，usingUnmannedAerialVehicle（UAV）RemoteSensingtechnologyhasobviousadvantagesinaccuracy.Itismainlyreflectedinthespecificapplicationsofspotinformationacquisition，utilizationsurvey，islandimageevidence，inaccessibleorline-of-sightocclusionspotimageevidence，etc.，whichshowsthewideapplicationprospectofUAVtechnologyinthefieldoflandsurvey.TheapplicationofUAVRemoteSensingtechnologycanimprovethequalityandefficiencyoffieldworkinlandsurvey，greatlyreducethesurveycost，ensuretheaccuracyandcurrentsituationofsurveydata，meettheneedsoflandsurveywork，andprovidestrongtechnicalsupportforrealizingefficientground-aircollaboration.

KeyWords：UAVRemoteSensing;Fieldevidencecollection;Landsurvey;Landchangesurvey

國土調查是我國制定經濟社會發展重大戰略規劃、重要政策舉措的根本依據，國土調查主要包括全國國土調查、國土變更調查和專項調查。依據《土地調查條例》第六條規定，國家根據國民經濟和社會發展需要，每十年進行一次全國土地調查；根據土地管理工作的需要，每年進行土地變更調查。因此國土調查也是一項具有延續性的政府例行工作，此項工作要求全面精準地查清全國國土現狀，需要外業實地采集大量圖斑影像用于圖斑舉證，以確保國土調查數據的準確性，使用傳統的人工調查舉證方法，難以滿足國土調查要求，因此迫切需要進一步改進外業調查舉證方法，以滿足國土調查需要。近年來，隨著無人機技術不斷發展及其在多行業中廣泛應用，無人機技術的優勢逐步凸顯。將無人機遙感技術應用于國土調查工作中，可以彌補傳統調查方法短板，大幅度提升工作效率，增加調查準確性，同時減少人力、物力、財力的投入，減輕各級政府經費投入壓力。

1國土調查工作

1.1調查目的及意義

國土調查目的是全面查清全國土地利用狀況，掌握真實準確的土地基礎數據，健全土地調查、監測和統計制度，強化土地資源信息社會化服務，保障國民經濟平穩健康發展和國土資源管理工作需要[1]。國土調查工作按照全國統一領導、部門分工協作、地方分級負責、各方共同參與的原則組織實施，主要由縣級以上人民政府國土資源主管部門會同同級有關部門進行國土調查外業舉證工作，實地調查圖斑利用狀況及其變化情況、土地權屬及變化情況、土地條件等內容，更新圖斑相關信息，全面掌握全國國土現狀，從而得到自然資源空間分布、數量、質量及權屬等關鍵信息，以滿足自然資源管理工作的需要。國土調查是全面查實查清土地資源的重要手段，是耕地保護和糧食安全責任制考核的重要數據來源，對貫徹落實耕地保護制度，提升國土資源管理精準化水平，支撐和促進經濟社會可持續發展等均具有重要意義。

1.2調查難點

國土調查工作需要以1∶10000地形圖制作工作底圖，依據行政界線，土地權屬界線，線狀地物或將土地利用類型及地貌基本相似，水土流失類型大致相同的地塊歸并為一類，作為基礎的調查單元，并在工作底圖上逐一勾繪，最終將整個工作底圖勾繪分割為若干個小區域，這樣勾繪出的小區域叫做圖斑，依據工作要求圖上最小圖斑面積不小于0.5cm2，實地面積0.5km2；最大不超過50cm2，實地面積50km2。為避免衛星依據遙感影像對圖斑地類的誤判或圖斑邊界繪制不準確，要求技術人員將底圖導入平板電腦，調查人員攜帶平板電腦實地逐圖斑采集舉證影像、調查圖斑地類、標注各類屬性、勾繪圖斑邊界，但我國國土遼闊，地形地貌復雜，難以保證外業實地調查舉證全覆蓋。以第三次全國國土調查（以下簡稱“三調”）為例，“三調”歷時3年，先后21.9萬調查人員參與，各級投入財政經費超過210億元，“三調”圖斑有2.95億個[2]。在“三調”圖斑有2.95億個中需要舉證的圖斑有1.24億個，面對如此_{v2Nt+QR8NS+SWD7LzHk29IzW12QZhwF5KEFUGWDpP3A=}巨大的外業影像舉證工作量，使用傳統人工實地調查舉證方法效率低下、精度不高，難以滿足國土調查時效性要求，且人力、物力、財力耗費巨大，各級政府財政經費投入面臨壓力。尤其是在外業核查環節，因外業核查旨在及時發現和糾正地方調查錯誤，督促地方如實上報變更的調查數據，保證變更調查成果質量[3]。尤其是對于地方上報數據中涉及實地無法到達、承諾舉證的圖斑須逐一進行核實，同時核查的時效性要求更高，因此打破傳統調查方法，如何提高調查效率成為國土調查工作的首要難題，進一步改進調查方法已經迫在眉睫。

2無人機遙感技術的優勢

無人機是一種能夠在地面空間進行飛行的無人駕駛飛機，與傳統航空相比，其具有重量輕、造價低等優點。無人機的類型主要分為固定翼無人機、無人直升機、多旋翼無人機、無人飛艇四種類型。固定翼無人機多采用的是電力驅動系統，其具有拆卸便捷、噪聲干擾小、隱蔽性強等優勢；無人直升機的優勢是垂直起降、懸停、能夠為工程測繪提供較多便捷；多旋翼無人機利用多個推進器協調工作，從而實現在空中懸停的功能；無人飛艇主要是通過控制空氣浮力實現飛行，適用范圍較廣。無人機技術可快速獲取監測區域動態信息，提高自然資源的自動化監測水平[4]。在國土調查工作中，使用無人機遙感技術調查是一種新興的調查方法，相比傳統的人工調查方法，無人機遙感技術具有多項優勢。

2.1高效性

傳統調查舉證方法需要人工到達圖斑實地拍攝舉證影像，但大部分圖斑交通不便，人工實地拍攝舉證影像耗時耗力。利用無人機遙感技術可實現在短時間內完成大面積的高清影像舉證工作，大幅度提高調查舉證效率，且土地利用現狀更加直觀，最大限度縮短調查舉證時間，以保持調查數據時效性。

2.2準確性

無人機遙感技術可以實現舉證影像的厘米級精度定位，相比使用傳統的手機、平板電腦等設備拍攝影像，使用無人機遙感技術進行影像舉證定位更加精準，更有利于準確繪制圖斑邊界。同時，無人機可以在高空、重障礙等人類難以到達的地方實現舉證數據采集，提供更加準確的DOM、DSM、實景三維模型測繪成果，提升舉證范圍和深度。

2.3安全性

利用無人機遙感技術可在復雜危險的環境中采集舉證影像，相對傳統調查舉證方法避免了人員的傷亡風險，減少無法完成影像舉證的概率，打破了傳統調查舉證方法的局限性，提高了數據的完整性。

2.4經濟性

結合以往國土外業調查舉證工作實際情況來看，整個過程產生的成本較高[5]。主要成本集中于人工成本，相比傳統人工調查舉證方法，采用無人機遙感技術的成本更低。無人機遙感技術可在短時間內完成大面積的影像舉證任務，減少人員和車輛的投入，大幅度降低調查舉證經濟成本。在調查工作中，一名普通的無人機操控手每天可完成約180個圖斑舉證工作，一名專業且熟練的無人機操控手每天可完成約240圖斑舉證工作，相比傳統的人工調查舉證方式，工作效率得到大幅提升，能夠減少人員投入從而降低調查成本。

3無人機遙感技術的應用

面對國土調查范圍廣，且圖斑分散的工作實際，輕便小巧的小型多旋翼無人機在國土調查中的應用最為廣泛，目前在國土調查外業舉證工作中所使用機型多為大疆悟Inspire系列（Inspire1、Inspire2）；御mavic系列（Mavicpro、Mavic2）；精靈phantom4系列（Phantom4ProV2.0）。

3.1圖斑信息精準獲取

國土調查工作要求最小調查圖斑面積應符合建設用地和設施農用地實地面積200m2；農用地（不含設施農用地）實地面積400m2。其他地類實地面積600m2，荒漠地區可適當減低精度，但不應低于1500m2。在實際調查工作中，對于有更高管理需求的地區，建設用地調查精度要求更高。無人機所搭載高精度RTK定位模塊，已達到厘米級高精度定位，以及相機云臺與RTK模塊的微秒級時間同步，單架次即可完成2km2的免像控測繪作業，可將其應用于國土面積精準測量。通過高精度定位所繪制的圖斑邊界更為準確，權屬劃分更加明確，從而實現對圖斑信息的高精度獲取，以滿足更高管理需求。同時，利用無人機遙感技術能夠更方便地調整測繪方位和平均海拔，合理補齊傳統人工拍攝的短板[6]。

3.2圖斑利用現狀調查

無人機可以搭載高分辨率的可見光相機，多種機型已擁有高倍混合變焦能力，可在十余米距離外，識別幾毫米的物體，從而實現遠距離情況下確認圖斑實地利用狀況。還可通過搭載多光譜相機，對耕地農作物的種植種類、密度、長勢等信息進行精準掌握，實現像元尺度的早、中、晚稻識別，通過對圖斑利用現狀準確調查，最終得到耕地種植面積估算結果，為糧食種植補貼資金的準確發放提供了科學的技術實現和值得信賴的數據參考，也為耕地保護提供更多元化的數據支撐。

3.3近岸海島影像舉證

我國海岸線綿延數萬公里，海島眾多，海島總體呈現“近岸多、遠岸少”的特點，但大部分海島無便捷通航，導致在國土調查外業舉證過程中對海島的調查舉證困難，傳統調查中通常采取租賃船只登島的方式進行調查舉證，大幅度增加調查舉證時間與成本，使用無人機遙感技術調查能夠有效解決這一難題。采用微型多旋翼無人機可以完成常見近岸海島的調查舉證工作。例如：大疆御3型無人機，單架次續航能力超40min，高清圖傳距離可達15km，能夠滿足大部分近岸海島的調查舉證需求。采用固定翼無人機能夠完成更遠距離海島調查舉證，有效降低調查成本提高作業效率。

3.4無法到達圖斑影像舉證

在國土調查外業舉證過程中，經常遇到圖斑區域無法進入，甚至人類無法涉足的情況，如圍墻圈起、大門緊鎖的場地，或荒山、密林等重障礙區。外業調查過程中無法進入的圖斑，利用無人機不受地形影響的機動性優勢，飛抵圖斑上方進行舉證影像采集，準確判定地類、屬性等信息，從而確保國土調查數據的完整性和真實性。

3.5視線遮擋圖斑影像舉證

在國土調查外業舉證過程中，使用傳統人工調查方法，經常遇到農作物或雜草遮擋視線，導致無法識別圖斑內情況，只局限于在圖斑外圍或邊緣遠距離觀察，無法準確完整了解圖斑整體情況。面對這種調查環境，可利用無人機遙感技術高空優勢，飛抵圖斑上空進行鳥瞰，可更加精準完整了解圖斑現狀，相比傳統調查方法視角上具有絕對優勢。

3.6面積較大圖斑影像舉證

對于面積過大的圖斑，利用傳統調查方法舉證需耗費大量時間，而且需要大量舉證影像才能完整反映圖斑利用狀況。以山東省、江蘇省、安徽省、上海市2022年度國土變更調查國家級外業核查為例，經測算，對面積在20畝以上的圖斑進行外業舉證過程中，使用無人機遙感技術調查舉證對比傳統方法調查舉證，調查舉證時間可縮短2/3，舉證影像數量減少25%，大幅度提高作業效率，減少內業舉證影像核查的工作壓力。

4無人機技術的發展趨勢

隨著無人機研發技術逐漸成熟，制造成本大幅降低，無人機在各個領域得到了廣泛應用，同時正在以日新月異的速度發展，未來無人機技術的發展趨勢主要體現在以下幾方面。

4.1智能化

無人機技術正在向人工智能化邁進，未來的無人機將搭載更加先進的傳感器和飛行控制系統，實現智能高效的測繪工作，甚至無須人工干預，可自主完成復雜任務。通過部署無人機機場，可實現特定范圍內的快速反應，完成實時數據采集。

4.2規模化

目前無人機已經實現自主充電、自主維護等功能，無須人工過多干預。未來的無人機將具備集群式自主協同作業能力，使作業效率有更大的突破，實現自主國土利用動態監測和評估預警功能，為自然資源管理和督察執法提供實時精準數據服務。

4.3多樣化

隨著無人機技術不斷發展，未來的無人機將具備豐富的軟硬件擴展性，可以更靈活精準地滿足不同行業的需求，凝聚小巧便攜、強悍性能、豐富拓展等優勢于一身，在國土調查工作中不僅用于外業舉證，還可以用于國土調查的底圖制作、專項調查等國土調查環節，開啟輕便作業新時代。

5結論

本文對無人機遙感技術在國土調查外業舉證中的優勢、應用及發展趨勢進行了積極探索。證明了將無人機遙感技術運用至國土調查外業舉證工作中，相較于傳統調查舉證方式在經濟、效率、安全、準確等方面具有明顯的優勢，且應用場景廣泛，因此，應大力推廣無人機遙感技術在國土調查外業舉證工作中的應用，充分發揮無人機遙感技術的優勢，彌補傳統調查方法短板，大幅度提升工作效率，節省調查成本，實現完整精確的國土調查數據采集，以確保全國國土調查數據和國土資源綜合監管平臺基礎信息的準確性和現勢性，從而滿足國土資源管理和經濟社會發展的需要。未來的無人機將更加智能化、多功能化、大規模化，定能為國土調查工作帶來更加便利精準的技術服務，實現高效地空協同。

參考文獻：

[1] 國務院關于開展第三次全國土地調查的通知[J].遼寧省人民政府公報，2017（22）：8-10

[2] 第三次全國國土調查主要數據成果發布[N].人民日報，2021-08-27（17）.

[3] 張志剛，辛麗璇，李明，等.年度國土變更調查中國家級外業核查的科學內涵及模式探討[J].中國土地，2023（11）：37-39.

[4] 張毅，陳慧玲，吉波，等.基于“5G+無人機”的自然資源智能感知關鍵技術與應用：以江蘇省為例[J].自然資源信息化，2022（05）：24-30.

[5] 姚知韻.無人機遙感地理信息技術在國土三調中的應用探討[J].科技資訊，2023，21（19）：126-129.

[6] 左美蓉.無人機遙感影像在湖南省第三次國土調查中的應用研究[J].農業開發與裝備，2022（11）：129-131.