無人機(jī)技術(shù)在土地綜合整治動態(tài)監(jiān)管項(xiàng)目中的一體化應(yīng)用模式探索

張柯 劉元志

摘 要：針對當(dāng)前土地綜合整治項(xiàng)目的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了無人機(jī)低空航攝技術(shù)在土地綜合整治項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、竣工測量、工程監(jiān)管等方面的一體化應(yīng)用思路，并在一個(gè)土地綜合整治項(xiàng)目區(qū)開展了試驗(yàn)。試驗(yàn)表明無人機(jī)低空航攝技術(shù)能夠提高測圖的效率，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，豐富竣工測量的成果，輔助土地綜合整治項(xiàng)目的工程監(jiān)管，值得在其他土地綜合整治項(xiàng)目的測繪工作中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；土地綜合整治；土地綜合整治測量；土地綜合整治監(jiān)管

土地綜合整治是國土資源工作的重要組成部分，是確保我國糧食安全、提高糧食綜合生產(chǎn)能力的有力支撐，對保證國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡，加速農(nóng)業(yè)、農(nóng)村現(xiàn)代化有著不可替代的作用[1，2]。據(jù)初步了解，目前全國土地綜合整治項(xiàng)目達(dá)到l萬多個(gè)，國家、省、市、縣投入土地綜合整治項(xiàng)目資金每年達(dá)到1000億元[3，4]。無人機(jī)低空遙感技術(shù)作為航空遙感中的一支新生力量，剛剛從軍用領(lǐng)域擴(kuò)展到民用產(chǎn)業(yè)，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)快速獲取系統(tǒng)，具有高機(jī)動性、低成本、小型化、專用化、快速、實(shí)時(shí)對地觀測眾多的優(yōu)點(diǎn)，可彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感受氣候條件影響大、影像獲取周期長、影像分辨率不夠等弊端，有望進(jìn)一步拓展應(yīng)用到土地綜合整治項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)[5，6，7]。本文立足無人機(jī)低空航攝技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合土地綜合整治項(xiàng)目的實(shí)際需求，就無人機(jī)低空航攝技術(shù)在土地綜合整治項(xiàng)目中的一體化應(yīng)用模式進(jìn)行研究。

1 解決思路

按照項(xiàng)目的進(jìn)程，土地綜合整治項(xiàng)目可以分為選址、可行性研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程施工、工程驗(yàn)收和工程監(jiān)管6個(gè)工作環(huán)節(jié)[1]。根據(jù)土地綜合整治項(xiàng)目的工作環(huán)節(jié)，無人機(jī)低空航攝技術(shù)可以按照如下解決思路一體化應(yīng)用于土地綜合整治項(xiàng)目的全過程[8，9，10]。

2 工程試驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

為探索無人機(jī)低空航攝技術(shù)在土地綜合整治項(xiàng)目中一體化應(yīng)用的可行性，按照圖1中提出的解決思路，選取了一土地綜合整治項(xiàng)目區(qū)作為實(shí)驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)耕地分布集中、水資源豐富，地勢平坦，平均海拔約30m，土地綜合整治區(qū)域面積約35平方公里。

2.2 試驗(yàn)過程

按照土地綜合整治項(xiàng)目的進(jìn)程，整個(gè)試驗(yàn)分為以下三個(gè)階段：

（1）土地綜合整治規(guī)劃用圖測制階段。

2011年10月，采用“兩外兩內(nèi)”的技術(shù)路線應(yīng)用無人機(jī)低空航攝技術(shù)獲取了整治區(qū)內(nèi)地面分辨率0.14米的航拍影像。在像控測量的基礎(chǔ)上，進(jìn)行空三加密，制作0.14米高分辨率正射影像（DOM）。在立體下采集35平方公里的1：2000地形圖，并將內(nèi)業(yè)采集的線劃圖疊加DOM作為外業(yè)調(diào)繪底圖，按照邊調(diào)繪邊上圖的流水化作業(yè)模式，完成了整個(gè)測區(qū)35平方公里1：2000DLG合格產(chǎn)品的生產(chǎn)，如期地移交規(guī)劃設(shè)計(jì)部門開展土地綜合整治設(shè)計(jì)。鑒于無人機(jī)姿態(tài)不是很穩(wěn)，土地綜合整治項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中對道路、溝渠的高程精度要求較高，為確保成圖的精度，對區(qū)內(nèi)道路、水溝等野外補(bǔ)充采集高程點(diǎn)。

（2）土地綜合整治項(xiàng)目竣工測量階段

2012年4月，在土地綜合整治施工完畢后，采用無人機(jī)低空航攝技術(shù)，按照規(guī)劃設(shè)計(jì)測量階段航飛的技術(shù)參數(shù)，再次獲取整治區(qū)相同分辨率的航攝影像，并成功地測制了35平方公里滿足《湖南省土地綜合整治項(xiàng)目竣工測量的要求》的1：2000地形圖，制作了0.14米分辨率的DOM。

（3）土地綜合整治項(xiàng)目工程量提取分析階段

基于土地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)和竣工測量兩個(gè)不同時(shí)相的DOM，采用面向?qū)ο蟮乃枷?，在ERDAS Objective模塊下分別設(shè)計(jì)了基本農(nóng)田、水利設(shè)施、田間道路、防護(hù)樹木種植等工程量的自動化提取方案，應(yīng)用于本項(xiàng)目中各項(xiàng)工程量的提取，并采用目視解譯方法對自動化提取的結(jié)果進(jìn)行了少量的人機(jī)交互處理，得到最終的工程量。將最終提取的結(jié)果按類別逐層輸出為.shp格式，并利用特征信息轉(zhuǎn)換功能，將每個(gè)類別的屬性參數(shù)寫入所輸出矢量文件的屬性表中，在Arcgis軟件中進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)分析。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）測圖效率分析

如表1所示，與傳統(tǒng)全野外數(shù)字化測圖模式相比，采用無人機(jī)低空航攝技術(shù)一體化模式大大提高了土地綜合整治前期地形圖測量和竣工圖測量的效率。本文的方法縮短了成圖的周期，降低了人工的勞動強(qiáng)度。

（2）設(shè)計(jì)效果分析

由于DOM影像數(shù)據(jù)應(yīng)用到了規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一改以往單純地基于地形圖進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的弊端，向設(shè)計(jì)人員直觀地再現(xiàn)土地綜合整治區(qū)的原貌，降低了設(shè)計(jì)人員讀圖需要的時(shí)間，促使項(xiàng)目的設(shè)計(jì)更加地合理、客觀、科學(xué)，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

（3）竣工成果分析

與傳統(tǒng)全野外方式相比，采用本文的工作模式進(jìn)行竣工測量，除了能提供竣工測量圖外，還將提供清晰的正射影像，進(jìn)一步豐富了傳統(tǒng)竣工測量的成果，為土地綜合整治項(xiàng)目后期的科學(xué)管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（4）工程量提取精度分析

為驗(yàn)證工作量提取精度，在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)施工前后分別采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行實(shí)地調(diào)查、測量、記錄，提取了基本農(nóng)田、水利設(shè)施、田間道路、防護(hù)樹木種植等工程量。結(jié)果表明，采用傳統(tǒng)方法和采用無人機(jī)技術(shù)提取的工程量高度吻合，但采用無人機(jī)技術(shù)的工作效率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法，解決傳統(tǒng)方法定位難、丈量難、記錄難和分析難的問題。因此，應(yīng)用無人機(jī)低空技術(shù)輔助進(jìn)行土地綜合整治項(xiàng)目的工程監(jiān)管在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是可行的。

3 結(jié)語

基于無人機(jī)低空航攝技術(shù)在土地綜合整治項(xiàng)目中具有巨大的應(yīng)用前景，能夠提高規(guī)劃設(shè)計(jì)測量和竣工測量中的測圖效率，能夠提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，豐富竣工測量的成果；同時(shí)基于高分辨率的無人機(jī)影像能夠快速提取土地綜合整治工程量，用于輔助土地綜合整治項(xiàng)目工程量監(jiān)管，從而提供土地綜合整治項(xiàng)目監(jiān)管工作的水平，有效避免因監(jiān)管不到位而導(dǎo)致的重大損失，促使土地綜合整治項(xiàng)目的監(jiān)管工作走向科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的軌道。

參考文獻(xiàn)

[1]高向軍.土地綜合整治理論與實(shí)踐[M].北京：地質(zhì)出版社，2003.4.

[2]孟憲素，李少帥.遙感技術(shù)在土地綜合整治復(fù)墾開發(fā)項(xiàng)目監(jiān)管工作中的應(yīng)用實(shí)踐[J].資源與產(chǎn)業(yè)，2009.4，11（2）：66-70.

[3]高世昌，王長江.中國土地開發(fā)整理監(jiān)管工作回顧與展望[J].資源與產(chǎn)業(yè)， 2009.8，11（4）：51-54.

[4]劉曉麗，王丹.3S 技術(shù)在土地開發(fā)整理項(xiàng)目監(jiān)管中的應(yīng)用[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2010，（11）：147-148.

[5]韓霽昌，成生權(quán)，張紅凱. 測繪如何在土地整理中發(fā)揮作用[J].中國土地，2003，（7）：39-41.

[6]李忠仁. 測繪在土地開發(fā)整理中的應(yīng)用[C]. 重慶市測繪學(xué)會2005-2006年學(xué)術(shù)論文集，2006：447-449.

[7]湯江龍.土地開發(fā)整理中的測繪技術(shù)及應(yīng)用[C].華東六省一市學(xué)術(shù)交流會，南昌，2007.6：105-109.

[8]郭云開.土地開發(fā)整理工程的遙感評價(jià)方法研究與應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2008.1.

[9]吳云東，張強(qiáng).立體測繪型雙翼民用無人機(jī)航空攝影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2009.6，V26（3） ：161-164.

[10]巾海建，郭榮中，黃小波等.微型無人機(jī)（MUAV）航空攝影測量技術(shù)在土地整理項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[C].2007年中國土地學(xué)會學(xué)術(shù)年會：977-980.

※基金項(xiàng)目：湖南省國土資源廳軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：2011-27。