無人機(jī)用于第三次國土調(diào)查舉證研究

秦曉莉 肖威娜 周宇陽

摘? 要? 第三次國土調(diào)查（以下簡稱“三調(diào)”）要求對(duì)不一致圖斑等進(jìn)行實(shí)地舉證。常規(guī)的人工到實(shí)地用平板舉證的方法工作量大，拍攝角度有限，制約條件多，本文提出一種利用無人機(jī)進(jìn)行拍攝舉證的方案，在三調(diào)實(shí)際工作中，按此方案拍攝的傾斜相片，帶有定位定向信息且多角度、全覆蓋，能有效分辨地面植被種類與狀況。此方案大幅提高了地類認(rèn)定準(zhǔn)確度和圖斑邊界精度，將大量沉重的外業(yè)工作轉(zhuǎn)化為內(nèi)業(yè)處理，降低了工作難度，并存留了全視角全覆蓋的高清圖像，極利于后期檢查回溯。

關(guān)鍵詞? 第三次國土調(diào)查;舉證;無人機(jī);傾斜相片

中國分類號(hào)：P237，P272? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-5603（2021）01-57-4

Abstract： The third nationwide land survey requires proof of inconsistent map spots. The traditional method of using flat panel to provide evidence from manual work to the field has a large workload， limited shooting angle and many constraints. In this paper， a scheme of shooting and proofing by UAV is proposed. In the practical work of The third survey， tilt photographs taken according to this scheme have orientation information and multi-angle and full coverage， which can effectively distinguish the types and conditions of ground vegetation. This scheme greatly improves the accuracy of class identification and the accuracy of the boundary of the patches， transforms a large number of heavy field work into internal processing， reduces the difficulty of work， and retains hd images with full perspective and full coverage， which is very conducive to later inspection and backtracking.

Keywords： the third national land survey; proof; nnmanned aerial vehicle; tilt photo

三調(diào)工作充分應(yīng)用高新技術(shù)，采用以“互聯(lián)網(wǎng)+”舉證為核心輔助高分辨率遙感影像判讀的方法來保障調(diào)查成果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。在實(shí)際工作中，需舉證的圖斑數(shù)量多，舉證工作量大，約占三調(diào)工作的60%—80%，舉證的質(zhì)量與效果欠佳，存在需反復(fù)拍照舉證的情況。本文結(jié)合三調(diào)舉證工作實(shí)踐，探索利用無人機(jī)航測的方法輔助舉證，彌補(bǔ)了拍照舉證的不足，在永定區(qū)三調(diào)外業(yè)舉證工作中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了良好的效果。

1? 現(xiàn)有舉證方式與不足

1.1? 現(xiàn)有舉證方式。

三調(diào)要求使用帶衛(wèi)星定位和方向傳感器的手機(jī)，利用全國三調(diào)辦統(tǒng)一下發(fā)的互聯(lián)網(wǎng)+舉證軟件，拍攝包含圖斑實(shí)地衛(wèi)星定位坐標(biāo)、拍攝方位角、拍攝時(shí)間、實(shí)地照片及舉證說明等綜合信息的加密舉證數(shù)據(jù)包，上傳至統(tǒng)一舉證平臺(tái)。此方法需要調(diào)查員持手機(jī)、平板電腦等設(shè)備，走到實(shí)地圖斑近處進(jìn)行多角度拍攝。

1.2? 現(xiàn)有方式不足

（1）工作量非常大

第二次土地調(diào)查以來，實(shí)地發(fā)生了巨大的變化，而年度變更調(diào)查存在未將實(shí)地變化一一變更到位的情況，不論是國家提取的不一致圖斑，還是地方需自主變化的圖斑數(shù)量都非常大，普遍一個(gè)縣需投入幾十位調(diào)查人員，進(jìn)行幾個(gè)月調(diào)查。

由工作量大、需要人員數(shù)量多，會(huì)造成很多不利影響。一是需要投入的外業(yè)經(jīng)費(fèi)非常高，如果沒有充足的經(jīng)費(fèi)支持，或過于壓縮外業(yè)經(jīng)費(fèi)，一定會(huì)造成調(diào)查成果質(zhì)量下降;二是全國三調(diào)外業(yè)工作基本都集中在2018年底和2019年上半年，所有縣市同時(shí)啟動(dòng)，造成了短時(shí)內(nèi)專業(yè)調(diào)查人員非常緊缺，而部分培訓(xùn)不足的人員匆匆上崗，也會(huì)造成調(diào)查成果質(zhì)量下降。

（2）外業(yè)工作組織實(shí)施難度大

技術(shù)單位方面，一次投入如此多的外業(yè)人員，同時(shí)鋪開在各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)村組，如何合理安排非常考驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的水平。由于需要深入實(shí)地，調(diào)查員的吃、住、行、心理壓力等因素時(shí)刻不能掉以輕心，甚至還發(fā)生過調(diào)查員失聯(lián)、受傷的事件。

作為工作主體的人民政府，具體項(xiàng)目實(shí)施管理的縣市三調(diào)辦方面，壓力一樣很大。由于調(diào)查強(qiáng)調(diào)全員參與，需要縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、組協(xié)同參與配合，出動(dòng)如此多的人員開展同調(diào)查，管理難度也很高。

（3）舉證成果質(zhì)量難保證

就算不考慮調(diào)查員素質(zhì)和責(zé)任心造成的舉證成果質(zhì)量下降，還有不少客觀因素也會(huì)導(dǎo)致舉證成果質(zhì)量降低：實(shí)地通行條件差，無法到達(dá);能拍攝的地點(diǎn)不理想，無法多個(gè)角度拍攝，造成舉證不完整;設(shè)備檔次參差不齊，拍出的相片不少模糊、亮度過高或過低，內(nèi)業(yè)無法判讀;不少地方和設(shè)備GPS信號(hào)差、相片的定位和方位角信息不準(zhǔn)，相片偏離實(shí)際值太多;大圖斑很可能大部分面積拍不到位。

（4）舉證覆蓋率不高

由于一張照片只能覆蓋非常小的一小片視野，并且很多地區(qū)無法到達(dá)，舉證的覆蓋率普遍不高。加上還有內(nèi)業(yè)挑取不到位、外業(yè)人員漏調(diào)等原因，會(huì)造成多次補(bǔ)調(diào)，甚至還出現(xiàn)了國家規(guī)定工作“回頭看”。

（5）舉證成果利用難度高

舉證的成果是帶定位和定向信息的一張張照片，需要一定的處理才能逐一查看，用起來不方便。由于拍攝設(shè)備都不是專業(yè)測量設(shè)備，定位和定向存在較大的精度誤差，對(duì)圖斑邊界的精度帶來很大的影響。

2? ?無人機(jī)舉證優(yōu)勢及使用流程

傳統(tǒng)思維中，國土工作主要利用垂直拍攝相片制作正射影像來提取信息，但是如果要用于舉證，需要的精度非常高。通過實(shí)際取樣拍攝，要達(dá)到三調(diào)工作要求，通過照片分辨農(nóng)作物和果樹與林木的種類和狀態(tài)，分辨率至少要高于0.01m。如果需要制作地面分辨率為0.01m的正射影像，一是成本非常高，二是處理難度大，生產(chǎn)周期長，三是大區(qū)域如此高分辨率的影像加載使用對(duì)工作電腦配置要求非常高。

2.1? 無人機(jī)舉證應(yīng)用優(yōu)勢

（1）簡化外業(yè)流程，免除了外業(yè)工作人員大量跋山涉水和艱難險(xiǎn)阻，降低了對(duì)政府和技術(shù)單位的工作組織實(shí)施壓力。

（2）免除了雨水等惡劣天氣帶來的影響，使工作進(jìn)度安排時(shí)間充裕，工作轉(zhuǎn)化為內(nèi)業(yè)之后，辦公場所可以不用設(shè)在調(diào)查區(qū)域內(nèi)，非常方便管理。

（3）因?yàn)橄嗥囊曇伴_闊，圖斑全范圍都多角度可視，配合影像能準(zhǔn)確圈定圖斑范圍，不會(huì)產(chǎn)生人工舉證漏拍一個(gè)角度后無法劃定范圍的情況。

（4）對(duì)大范圍內(nèi)多地類小面積混雜的情況下劃定圖斑非常有幫助，特別是一大片農(nóng)田中，一塊田種果樹，一塊田種菜，一塊田種苗木等的城郊農(nóng)田，或者果樹、旱地和林地混雜的鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊緣地帶，能特別方便地準(zhǔn)確劃出圖斑來。人工舉證的方法，這兩類圖斑的劃定是難度很大的。

（5）由于人工舉證的不穩(wěn)定性，后期檢查意見中提出了大量“請(qǐng)補(bǔ)充舉證”，應(yīng)用無人機(jī)舉證的區(qū)域則此類意見明顯減少。

（6）由于相片全覆蓋，檢查人員回溯現(xiàn)場情況非常方便，所有圖斑都可以如同親臨實(shí)地，可以對(duì)全區(qū)域的所有圖斑進(jìn)行無障礙的全檢。

（7）只要簡單拍攝，不要拼接，不用作其它處理，能免去影像生產(chǎn)的投入。

2.2? 無人機(jī)簡化利用照片的流程

（1）利用無人機(jī)拍攝傾斜照片，角度以45度左右為佳，記錄好相片POS信息。

（2）航拍的高度控制在比較低的范圍，采用高像素、高素質(zhì)的相機(jī)，以獲取較高的地面分辨率。

（3）利用相片POS信息將相片鏈接至ARCGIS點(diǎn)或線文件上，與已有影像底圖正確套合。

（4）內(nèi)業(yè)對(duì)比查看實(shí)地照片與對(duì)應(yīng)影像及國家不一致圖斑、二調(diào)數(shù)據(jù)，找到變化部分進(jìn)行地類判讀和圖斑范圍劃定，能直接準(zhǔn)確判讀地類的，直接內(nèi)業(yè)修改數(shù)據(jù)庫，不能準(zhǔn)確判讀地類的或需要拍攝內(nèi)部照片的，將圖斑標(biāo)記為外業(yè)舉證圖斑。

（5）對(duì)標(biāo)記的圖斑進(jìn)行外業(yè)舉證。

（6）利用高清照片進(jìn)行權(quán)屬調(diào)查。結(jié)合影像，在室內(nèi)與指界雙方初步確定界址線界址點(diǎn)，對(duì)不能明確指認(rèn)的界線再重點(diǎn)實(shí)地指界確認(rèn)。

（7）整理成果上交檢查。

3? ? 應(yīng)用實(shí)例

張家界市永定區(qū)位于湖南省西北部，境內(nèi)大部分是山區(qū)，平時(shí)云霧較多，高清衛(wèi)星影像獲取難度較大，所以要獲取現(xiàn)勢性高的影像、照片首選無人機(jī)。本次技術(shù)探索測試中，使用普通的垂直起降固定翼無人機(jī)，搭載索尼RX1RM2（全畫幅4200萬像素）相機(jī)，對(duì)永定區(qū)合作橋鄉(xiāng)60平方公里進(jìn)行了向南與向北兩個(gè)方向的全覆蓋拍攝，各自航向重疊40%-60%、旁向重疊35%-50%，相片與鉛垂線夾角35-45度，飛行時(shí)間9小時(shí)，飛行架次6次，飛行高度150-200米。舉證效果如下：

如圖1所示，整體視野較寬，一張相片幅寬為200-250米，一張相片覆蓋了面積大，舉證范圍廣。如圖2所示，可以清晰判斷地類為農(nóng)村宅基地，周邊為菜地而非果木，道路非常清晰。如圖3所示，左邊水田里種的是搭架子的藤類作物，根據(jù)實(shí)地調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，此影像紋理一般是種植萄葡或獼猴桃;右邊在內(nèi)業(yè)中不能準(zhǔn)確判定地類，但可以劃出圖斑范圍，只需再去實(shí)地舉證種植屬性，可大大減少外業(yè)劃定圖斑界線的工作量。如圖4所示，從相片可以清晰判讀出竹林和其它樹林，墳地、旱地也能明顯判讀出來。

綜上幾種情況，如果采用無人機(jī)拍攝照片作為舉證照片，較好地舉證三調(diào)技術(shù)規(guī)程中要求的四種情況：1）原有建設(shè)用地內(nèi)部，國家提取為01、02、03類，地方按建設(shè)用地認(rèn)定為公園與綠地（0810）或空閑地（1201），影像反映為房前屋后的菜地、空坪、防護(hù)林的;2）原數(shù)據(jù)庫為非建設(shè)用地，影像反映為推填土或硬化地表，地方認(rèn)定為建設(shè)用地的;3）原數(shù)據(jù)庫為設(shè)施農(nóng)用地，影像反映有建設(shè)物或構(gòu)筑物，地方認(rèn)定為建設(shè)用地的;4）原數(shù)據(jù)庫為臨時(shí)用地，影像反映有建設(shè)物或構(gòu)筑物，地方認(rèn)定為建設(shè)用地的。

對(duì)其它幾種類型的可以對(duì)照高清影像準(zhǔn)確劃出圖斑邊界，只需另外非常有針對(duì)性地進(jìn)行地類確認(rèn)拍攝和內(nèi)部情況拍攝，不需要包圍拍攝圖斑遠(yuǎn)景。

4? ? 結(jié)論

按照上述方法，利用無人機(jī)拍出的照片不需要進(jìn)行任何鑲嵌拼接、糾正、調(diào)色等后期處理，能直接利用，對(duì)經(jīng)費(fèi)投入、項(xiàng)目工期都非常有利。按技術(shù)規(guī)程，此類相片不能直接作為舉證照片，在實(shí)際工作中，可以用來作為影像補(bǔ)充以確定圖斑范圍和一些地類的判讀，提高調(diào)查效率，提升調(diào)查成果質(zhì)量。由于本文所采用的設(shè)備精度有限，對(duì)耕地所種植的作物判讀能力不高。隨著科技的快速發(fā)展進(jìn)步，在以后的國土調(diào)查工作中有更好、更靈活的舉證方式，能最大程度降低外業(yè)工作強(qiáng)度并能更準(zhǔn)確認(rèn)定地類。

參考文獻(xiàn)/References

[1] 自然資源部.第三次國土調(diào)查實(shí)施方案 [Z].2018.

[2] 中華人民共和國自然資源部.第三次國土調(diào)查技術(shù)規(guī)程（TD/T 1055-2019）. 2019.

[3] 三調(diào)人員外業(yè)取證失聯(lián)，搜救多日無果，https：//www.sohu.com/a/327070716_335896;2019.7.15.