無人機測量技術在城市土地監(jiān)管中的應用

袁珂珂

（河南省商丘市夏邑縣自然資源局，河南 商丘 476400）

近年來，我國國民經(jīng)濟迅速騰飛，城市化進程不斷加快，作為一個地區(qū)經(jīng)濟、政治、文化的中心，城市在國民經(jīng)濟與社會發(fā)展當中占據(jù)著至關重要的位置。對于區(qū)域經(jīng)濟健康增長而言，城市的建設與發(fā)展具有重要意義。然而，在城市迅速擴張與發(fā)展的背后，也面臨著土地資源利用不足等問題，為了合理利用與科學規(guī)劃城市土地資源，加大城市土地資源監(jiān)管水平顯得尤為關鍵。隨著科學技術的不斷進步，國內(nèi)外無人機技術得到了進一步發(fā)展。當無人機與傾斜攝影測量技術結合使用后，可以借助于無人機航測技術與先進的遙感數(shù)據(jù)處理技術，準確、高效地快速監(jiān)測與管理城市土地利用變化情況，更好地服務于國土資源保護工作。

1 無人機測量技術的特點

無人機傾斜攝影測量技術主要依托于無人機這一載體平臺，基于無人機高效、靈活的優(yōu)勢，將無人機與傾斜攝影測量技術充分融合，相比傳統(tǒng)攝影測量技術而言，無人機傾斜攝影測量技術的特點如下：

第一，高效率、高質(zhì)量。高效率、低成本是無人機傾斜攝影測量的主要特點，在此類測量當中主要采用無人機這個傳感器搭載平臺，能夠迅速開展測量工作，且操作簡單，具有極高的自動化程度，大幅提升了工程效率。尤其是在建立城市三維模型當中，通過該項測量技術的應用，有助于正確指導城市土地利用動態(tài)監(jiān)管工作。

第二，可以充分反映地物的真實情況。無人機傾斜攝影測量可以從全方位、多角度獲取地物的信息，從而觀測到地物各個方向的真實情況，更加清晰、直觀地掌握地物及其附近的具體情況，相比正射影像，斜射攝影測量技術可以有效克服其信息不完整的缺陷。同時，利用大量專業(yè)軟件、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠準確測量、計算被測物的高度、角度等信息，因此，在土地測量、工程測繪等方面得到了廣泛應用。

第三，可采集建筑物側面紋理。無人機傾斜影像測量不同于正射影像，通過傾斜影像可以較為完整地保留住建筑物側面的紋理信息，尤其是在三維城市建模當中，通過無人機傾斜攝影技術，可以準確取得建筑物的立面紋理信息，同時通過糾偏處理，可在建筑物模型紋理映射當中直接應用，大大提升了建模的效率。

第四，數(shù)據(jù)量較小。相比傳統(tǒng)的三維CIS技術，無人機傾斜影像具有較小的數(shù)據(jù)量，有利于傳輸和共享數(shù)據(jù)，加上無人機傾斜攝像具有輕量式的優(yōu)點，促使此類測量技術在各個領域得到了廣泛應用。

2 無人機測量技術在城市土地監(jiān)管中的優(yōu)勢

在國土自然資源管理當中，城市土地利用動態(tài)監(jiān)管是一項重要的工作內(nèi)容，通過科學、有效地監(jiān)督與管理，可以為城市土地資源可持續(xù)利用提供強大的保障。無人機傾斜攝影測量技術在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管當中的應用，無論是在技術方面，還是數(shù)據(jù)源，抑或數(shù)據(jù)處理平臺等方面均具有較大優(yōu)勢，能夠很好地解決當前城市土地規(guī)劃與建設當中的難題。

2.1 技術優(yōu)勢

以往城市遙感數(shù)據(jù)可采取2種方法獲取，第一，高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)；第二，借助載人飛機影像分析。但上述兩種測量技術，受技術、數(shù)據(jù)處理水平等因素影響，很難迅速、準確地獲取各項數(shù)據(jù)信息，尤其是對城市土地利用動態(tài)監(jiān)管指導當中很難達到預期效果，難以獲取完整、準確的數(shù)據(jù)源。相比之下，無人機傾斜攝影測量技術的應用，更像是高精度遙感影像數(shù)據(jù)獲取方法的一種創(chuàng)新措施，在確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，還能大幅降低數(shù)據(jù)獲取的成本?？傮w來講，在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管當中積極采用無人機傾斜攝影測量技術，可以在技術層面克服傳統(tǒng)遙感技術的不足之處，是高效、精確滿足城市土地動態(tài)監(jiān)管需求的重點。

2.2 數(shù)據(jù)源優(yōu)勢

在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管工作中，土地利用變化信息主要來源于同一區(qū)域不同時相的遙感影像數(shù)據(jù)，通過分析信息變化情況，有效指導城市土地動態(tài)監(jiān)管工作，保證工作落實到位。在提取及分析變化信息當中，為了確保測量結果的準確性，必須重視動態(tài)監(jiān)管的效率，提高遙感數(shù)據(jù)的要求。但在數(shù)據(jù)采集當中，正射影像僅能取得地物的頂部數(shù)據(jù)信息，無法獲取高程信息，更不能進行垂直方向的高差分析。針對傳統(tǒng)遙感影像信息不全面這一缺陷，無人機傾斜攝影測量技術可以有效彌補這一缺陷，即由數(shù)據(jù)源上下功夫，在獲取數(shù)據(jù)時，通過無人機傾斜攝影測量技術可以獲取地物頂部的正射信息，同時，還可以由其他側面取得相應的數(shù)據(jù)信息，通過匹配、拼接等一系列流程，便可真實、完整地展現(xiàn)出地物高度信息，有助于提取、分析變化的信息。

2.3 數(shù)據(jù)處理平臺優(yōu)勢

提供數(shù)據(jù)獲取服務是無人機傾斜攝影測量技術的重點以外，通過該項測量技術，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析等功能。一般來講，無人機傾斜影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要是基于無人機飛行平臺、搭載傳感器在飛行過程與數(shù)據(jù)采集過程的特點，并在全面了解數(shù)據(jù)特點的基礎上而開發(fā)的一項功能，相比其他影像處理系統(tǒng)，傾斜影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)針對性更強。與此同時，傾斜影像數(shù)據(jù)處理平臺，還可以實時更新各項技術，保證系統(tǒng)符合要求，能夠更精準地獲取測量結果，為城市土地利用動態(tài)監(jiān)管提供更準確、更直觀的數(shù)據(jù)處理服務。

3 無人機測量技術在城市土地監(jiān)管中的應用要點

3.1 測量前的準備工作

無人機測量前期，需要對整個測量區(qū)域做好充足的準備工作，比如及時了解當天的天氣情況，做好作業(yè)區(qū)環(huán)境勘察等。天氣原因是影響無人機測量準確性的關鍵因素，因此，應在無大風、天氣晴朗時期進行測量，從而保證無人機航測的安全性及影像數(shù)據(jù)的精度。通常來講，必須在全面考慮測量區(qū)域日常太陽高度角、陰影倍數(shù)等因素的基礎上確定具體的測量作業(yè)時間，只有足夠了解作業(yè)區(qū)環(huán)境情況，才能保證制定的測量方案切實有效，才能順利完成無人機測量任務。

3.2 數(shù)據(jù)采集及處理

在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管當中，為了保證獲取的測量信息準確，必須進一步規(guī)范數(shù)據(jù)采集流程。當無人機達到指定高度后，便可嚴格按照預先設定好的航線采集被測城市土地的影像數(shù)據(jù)。完成飛行任務后，還需要做好飛行后的檢查工作，比如航片質(zhì)量方面、數(shù)據(jù)量方面、影像位置方面等等。若發(fā)現(xiàn)獲取的數(shù)據(jù)不完整，需及時進行補飛處理，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。在數(shù)據(jù)處理當中，無人機傾斜攝影測量主要采取多個相機或鏡頭從不同方向采集地表的數(shù)據(jù)信息，比如前面、后面、左面、右面、垂直面，隨后利用糾正、平差與匹配等一系列處理方法，可以完成DSM數(shù)據(jù)的制作與分析。一般來講，影像都是通過多張航片融合形成，在影像生成環(huán)節(jié)極易產(chǎn)生局部拉花、白斑等問題，為此，影像拼接處往往會出現(xiàn)較為顯著的拼接線，為了避免影響影像的精度，此時可通過人工干預的方式進行處理，保證生成的影像能夠更加符合真實地物。

3.3 監(jiān)管方案的實施

在城市土地利用動態(tài)監(jiān)管當中，需疊加處理提取結果、影像數(shù)據(jù)及土地利用現(xiàn)狀矢量數(shù)據(jù)，并與現(xiàn)有城市規(guī)劃與建設資料相結合，全面檢查與分析變化區(qū)域，并對提取結果的準確性進行驗證。根據(jù)變化信息提取的具體思路，基于上述數(shù)據(jù)信息獲取情況實施城市土地利用動態(tài)監(jiān)管方案，依托于真實的實踐，準確評價此監(jiān)管方案的可行性。

第一，為了保證提取的違法、違規(guī)用地數(shù)據(jù)準確、客觀，必須對比分析提取的土地利用變化信息和當前的土地利用規(guī)劃資料，要求疊加分析土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、權屬登記數(shù)據(jù)和無人機測量提取到的數(shù)據(jù)，在提取結果當中剔除掉未發(fā)生變化的誤提取點及發(fā)生變化的合理用地。

第二，待內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理結束后，通過生成的DSM提取變化信息，并通過提取的結果分析土地利用變化情況，同時，實地調(diào)查違法用地、違規(guī)建設等問題，合理有效地提高城市用地的規(guī)范性，進一步健全土地利用監(jiān)管機制。

第三，通過疊加分析結果，保留下來的土地利用變化信息數(shù)據(jù)便是城市土地利用動態(tài)監(jiān)管所要獲取的數(shù)據(jù)，比如無權屬記錄，或者無合法批準件的土地利用變化信息等。對此，應詳細核實此部分數(shù)據(jù)，并進行整理與分析，并做好實地調(diào)查工作，逐一排查不合理的用地情況。

第四，完成調(diào)查工作后，需及時登記、修改那些未記錄或記錄錯誤的用地信息，并對本地數(shù)據(jù)庫進行更新，及時上報存在問題的變化用地情況。

4 結束語

綜上所述，通過無人機傾斜攝影測量技術的應用，可以進一步提高城市土地利用動態(tài)監(jiān)管的效率、節(jié)約成本。同時，測量結果可以滿足指導城市土地合理利用的需要，對于城市合理規(guī)劃與建設意義重大。