無人機航測在土地管理中的應用研究

司炳新

摘 要：隨著科學技術快速發(fā)展，土地資源管理越來越精細化、信息化，與此同時對土地信息數(shù)據(jù)采集、整理等方面也提出嚴格要求。然而，以往地面勘測方法不僅成本高、效率低，無法滿足時代發(fā)展要求。應用無人機航測可以快速獲取相關數(shù)據(jù)、遙感影像圖，還能明確土地屬性及坐落。該項技術是以傳統(tǒng)地面勘測方法為前提并發(fā)展起來的。目前該項技術已被廣泛運用于土地管理中，如土地調(diào)查、整治、執(zhí)法等方面。以下對無人機航測特點、應用情況及未來發(fā)展前景進行探討并合理分析，更好地為土地資源管理提供幫助。

關鍵詞：無人機航測；土地管理；應用；研究；分析；闡述

中圖分類號：P232 文獻標志碼：A

國家為了推進土地資源要素精準高效配置，全面提升建設項目節(jié)約集約用地水平，隨著國土資源管理技術信息化進程加快，圍繞“批、供、用、查”等業(yè)務，運用多種先進技術對土地資源進行管理。隨著國土資源管理對數(shù)據(jù)采集、信息管理及更新服務技術要求越來越高，GIS技術、RS技術、GPS技術以及無人機航測技術應運而生。其中，UAV技術開創(chuàng)了一個新型的運用模式，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及更新方式相比，UAV以其靈活、機動、操作簡單、維護快捷，獲取影像空間分辨率高等優(yōu)點頗受青睞。

1 無人機航測概述

1.1 UAV系統(tǒng)的構成

無人機航測系統(tǒng)由無人飛行器系統(tǒng)、地面保障系統(tǒng)以及任務荷載系統(tǒng)等組合而成，集中了RS技術、GIS技術、GPS技術、定位定姿系統(tǒng)、通信技術和無人飛行器技術等的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)信息化、數(shù)字化，能夠第一時間獲取土地資源管理信息；此外創(chuàng)建模型，及時制定防范風險方案。近期UVA技術朝著節(jié)約成本、高安全性、數(shù)字化等方向發(fā)展。據(jù)調(diào)查資料顯示，許多測繪單位都已安裝無人機航測系統(tǒng)，這表明UAV技術已得到廣泛應用，并取得較為顯著成效。

1.2 無人機航測系統(tǒng)優(yōu)勢

無人機又稱無人駕駛航空器，是一種安裝動力裝置與導航模塊設備，可以通過無線電裝置或設置飛控程序來達到控制飛行的目的。一般來說，新型無人機體積比較小，材質(zhì)為輕復合型，至于能源驅(qū)動裝置則可以運用固定翼飛行器。據(jù)資料顯示，若運用超過250m的航高來完成任務的話，就需要依照單日3個左右的架次來計算工作量，且收集數(shù)據(jù)面積超過20km2，最重要符合土地管理要求。當然，無人機航測系統(tǒng)優(yōu)勢還有以下幾方面：第一，成本低。與航空攝影測量相比，無人機運行成本、日常維護、保養(yǎng)費用低；第二，機動輕巧、靈活。與飛機進行比較，無人機不易受到場地或是其他條件等的約束，快速起飛并到達預定目標進行測量，任務完成后通過傘降或滑行方式回收；第三，操作過程簡單。隨著無人機技術的不斷成熟，無人機智能化程度越來越高，且操作簡單，事先設定好飛行路線，針對空中和地面實際情況，通過校正數(shù)據(jù)以達到對目標的精確測量。第四，高分辨率。與傳統(tǒng)航拍技術相比，具有高分辨率獲取影像數(shù)據(jù)能力，可以達到厘米級，為RS技術運用奠定基礎。

1.2.1 信息處理

運用無人機航測系統(tǒng)可以獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，處理步驟如圖1所示。第一，在航測之前，依據(jù)工程項目的基本情況，采集地形或是影像數(shù)據(jù)，包括地形地貌、氣候等，選取一個空間比較大的地方起降無人機，依照工程項目所處位置以及基本要求等，選取適宜的航測指標，比如，航高、航程等，以便為下一個航測項目發(fā)展奠定基礎；第二，在適宜氣候條件下，開展并完成航測任務；第三，檢查航測成果是否全面、航測成果的質(zhì)量必須符合要求，只有質(zhì)量達到標準，方可允許處理無人機航測所獲取數(shù)據(jù)，自動生成分辨率較高的影像，選取精確控點，順利測量實地；第四，應用CORS系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等收集控點坐標，將其和轉換后的控點結合在一起，進行空三加密；第五，空三加密成功后，生產(chǎn)DOM，進行勻光、勻色處理等后正生成高分辨率數(shù)據(jù)；第六，將DOM數(shù)據(jù)和初期影像、土地規(guī)劃、土地利用、土地調(diào)查等數(shù)據(jù)進行比較和分析，便于日后制作專項數(shù)據(jù)，以便滿足土地管理要求。

1.2.2 分析數(shù)據(jù)的精度

將經(jīng)濟開發(fā)區(qū)當成樣本進行分析，并使用400m航高開展航測工作，收集好數(shù)據(jù)，并制作高精度的DOM成果，生成兩套數(shù)據(jù)成果，一套是運用目視解譯法，而另一套應用測繪法，通過粗差剔除，以便獲取高精度的航測成果，具體如表1、圖2、圖3。目視解譯法與測繪法收集到的數(shù)據(jù)大多來源于工業(yè)廠房，和其他地物點相比，上述成果更為精確，只需對數(shù)據(jù)進行分析，獲取較為滿意航測成果。

2 無人機航測在土地管理中的運用以及現(xiàn)狀

2.1 UAV運用情況

眾所周知，無人機航測具有成本低、操作流程簡單、實用性強等優(yōu)勢，而且能運用RS技術來獲取精確度高地表位置信息，用來生成數(shù)字高程模型（DEM）、三維地表模型、地形圖、正射影像圖等；另外，還可以運用于土地管理中，重點是以下環(huán)節(jié)，例如，土地規(guī)劃、確權、監(jiān)測等。

2.1.1 土地規(guī)劃和土地整治

不論是哪個發(fā)展階段，無人機航測都可以在土地規(guī)劃或是整治工作中體現(xiàn)其價值，比如地理信息的獲取、監(jiān)管工程進度以及施工現(xiàn)場、驗收工程項目等。當然，借助無人機航測還可以有效創(chuàng)建三維地表模型或是其他模型等，可以綜合了解整個區(qū)域的情況，并全面反映耕地的現(xiàn)狀；必要時，還需要借助DEM數(shù)據(jù)計算出土石方量與坡度。在圖4中能全面了解土地整治后基本情況，而且判斷工程設計是否符合要求，保證工程順利開展。

2.1.2 土地執(zhí)法

RS技術已被廣泛應用于土地執(zhí)法中，并取得一定成效，如國土部門每年年底開展土地變更調(diào)查和全天候衛(wèi)片執(zhí)法檢查，因工作時間長，時間比較固定，因而容易出現(xiàn)缺陷。一旦出現(xiàn)違法用地情況，勢必會加大土地整改難度。針對上述現(xiàn)象，合理運用RS技術來對土地進行監(jiān)測，遵循“早發(fā)現(xiàn)，早解決”基本原則。和RS技術相比而言，UAV技術更具優(yōu)勢，除可以精確監(jiān)測以外，還具備實用性，進而為土地執(zhí)法巡查工作奠定基礎。