微型无人机助力土地整治项目监管

徐秀云，陈 向，刘宝梅

(北京威特空间科技有限公司，北京 102628)

微型无人机助力土地整治项目监管

徐秀云，陈 向，刘宝梅

(北京威特空间科技有限公司，北京 102628)

结合国土资源部土地整治中心对土地整治项目监管的需求背景、应用现状与发展趋势，分析了利用微型无人机进行土地整治项目监管的适宜性，并分享了微型无人机在土地整治项目监管应用中的程序、方法和遥感监测发现的问题，最后对利用微型无人机改善和提升土地整治项目管理手段和监管方式提出了建议。

无人机；遥感监测；土地整治；监管

1 土地整治项目监管需求分析

近年来，国土资源部陆续下放了土地整治项目管理的具体权限，逐步形成了“部级监管、省级负总责、市县组织实施”的土地整治管理格局。在简政放权、转变政府职能的大背景下，国家层面的监管深度和范围进一步加大。土地整治项目监管亟待从试点阶段的“点射”转变为全面推进，以切实掌握土地整治的建设任务完成情况，将“该管的管住、管好、管出水平”。基于此，2013年以来，国土资源部土地整治中心及部分省市土地整治管理部门先后利用卫星遥感及无人机低空遥感在土地整治项目开工前、完工后进行影像获取，藉此在提高项目的设计和管理水平、强化监测监管活动等方面取得了良好的效果。

由于摄影测量遥感步入全数字和低空无人机时代，实时高效的高分辨率影像获取能力的逐步提升以及低廉的影像获取及处理成本，无人机摄影与遥感技术在土地整治项目监管中应用的广度和深度日益拓展，仅靠提供图形和文字材料进行设计审核、进度管理、质量管理、竣工管理等难以保证其客观真实性，而在项目实施前、实施中、竣工后获取高分辨影像，通过遥感技术可辅助项目承担单位进行项目区范围划定、土地清查、规划设计、竣工验收等基础工作，同时也为项目区范围选定、项目规模和工程信息的可靠度、真实性和合理性审查提供了有效的技术手段，为国家、地方等各级管理者提供了从多维角度和宏观尺度认识和监管土地整治项目的新方法、新手段，开辟了土地整治项目监管的新视角。

2 土地整治项目遥感监测数据源选择

土地整治项目遥感监测的不仅仅是新增耕地、土地平整区域等面状工程的地类的变化，更常见的是要监测渠、沟、路、堤、坝、闸、涵、机井等土地整治工程构筑物的建设完成情况；不仅仅监测“工程建未建”数量的变化，更要监测质量的变化，如监测渠、沟、路的材质、宽度、构筑物类型等属性及质量情况；不仅要监测渠、沟、路、堤、坝等线状工程的数量和质量情况，还需要监测到一些点状地物，如农用井、蓄水池、扬水站、涵闸、农用桥等，这些构筑物或面积小、或宽度窄，遥感监测难度大，因此土地整治工程项目的遥感监测，需要更高空间分辨率遥感数据才能满足全面监测的需要。

点状构筑物实地尺寸小到1～2 m、大到4～5 m；线状工程的顶部宽度窄到20 cm左右、宽到4～5 m左右不等。因此，对于土地整治工程的遥感监测，选择何种分辨率的数据源非常关键。根据人眼一般可以识别地物特征在4个像元以上，可简要推导出土地整治遥感监测对数据源分辨率的要求，详见表1。

表1 土地整治遥感监测工程类型和数据源分辨率对应表

说明：表1中宽度一般为顶部宽度，长度单位为m。

依表1分析可知，对于大面积的土地平整工程，数据源可以选择高分辨率卫星遥感数据，监测效率高、成本低，并有存档数据可供利用。因此卫星影像在监测面积大、地势平坦、新增耕地较多的项目区具有很大的优势。但卫星影像的分辨率很难满足线状工程及点状工程监测的需要；同时土地整治项目区的面积一般都比较小(小到几百亩，大到几万亩)、位置相对分散、形状不规则等，造成卫星数据冗余量增大，使得卫星遥感数据采购成本相应上升，并受订购周期的影响，因此卫星影像用于土地整治项目遥感监测也存在较大的局限性。

鉴于土地整治工程不仅要监测数量的变化，还需监测工程建设的质量情况，现阶段卫星影像的分辨率及纹理特征较难分辨出土地整治工程构筑物的质量变化。因此，建议除大面积土地平整工程外，其他项目区尽量采用航空影像对土地整治项目区进行遥感监测。

多年以来，卫星遥感影像尽管在分辨率和获取速度上有明显提高，但包括土地整治管理部门在内的越来越多的用户更加渴望更高分辨率及更加低廉快速的影像。对于应急及工程监管领域的大部分用户来说，快速获取高分辨率的信息更加重要，无人机的出现正迎合了这种需求。

通过对卫星影像、大飞机航空影像、无人机低空影像的优势及特点分析，无人机低空遥感技术是卫星遥感、航空遥感的有益补充，也必然是土地整治项目遥感监测数据获取最为有效的途径。无人机低空影像是土地整治项目遥感监测应该主要利用的数据源，微型无人机遥感技术也应该成为土地整治遥感监测今后主要的发展方向。

对多种数据源遥感影像优劣势比较详见表2。

表2 多种数据源遥感影像优劣势比较

依表2分析可知，无人机拥有独特的能力，随着电池和光学技术的进步，无人机可以在更大的区域获取更高分辨率的影像，其优点主要有：①可获取更高分辨率的图像，无人机比有人驾驶飞机采集的影像更加清晰。②飞行高度低，从100～1000 m范围是一个典型的高度区间，这意味着数字相机可以拍摄到1～20厘米级的高分辨率影像，从而更加方便进行二维及三维数据的分析和处理。③无人机具有便捷性，随着低空空域的划定和开发，对机场、空域的要求条件降低，转场时间可以用小时计算；而传统的卫星影像以几个月来计算，传统航空影像以几周来计算。④无人机具备无法比拟的灵活性，用户可以根据需要参与到无人机航拍采集的过程控制，使得产品更加贴近用户要求。

无人机低空遥感测绘技术可以高效率的完成土地整治工程的辅助规划设计及监测监管任务，可以在一定程度上减少国家的经济花费。

3 微型无人机遥感技术在项目监管中的应用流程设计

3.1 监测程序

遥感监测工作流程如图1所示。

图1

(1) 数据获取。明确监测任务后，首先需要获取两方面数据：①地方提交项目基础材料，包括设计报告、现状图、变更后的规划图。已竣工子项目在提供上述资料的基础上还需提供竣工报告和竣工图。②遥感数据。根据规划设计图提取的范围，组织无人机航拍，根据监测重点航飞分辨率设计为0.10～0.20 m之间。

(2) 内业解译。按照“工程建没建、位置准不准、数量够不够”的监测思路，分别在遥感影像上提取与规划图(竣工图)不吻合的新增耕地、沟渠和田间道路等疑似未建成工程，据此分析子项目的建设情况。在此基础上，以子项目为单位，形成疑似问题遥感监测报告、疑似问题遥感监测图、疑似问题核实表，将其反馈给省(市)级土地整治机构。

(3) 疑似问题实地核实举证。省(市)级土地整治机构组织有关市县对疑似问题进行实地核实、拍摄举证照片、收集举证材料并填写疑似问题核实表，将核实成果提交国土资源部土地整治中心或省级土地整治机构。

(4) 复核举证材料。上一级土地整治机构复核地方提交的核实成果，并分为三类处理：一是“确认完成类”，即举证材料依据充分，任务实地确认完成；二是“存在问题”类，即举证材料依据充分，实地工程确认不存在；三是“待核实”类，即举证材料依据不充分，情况依然不明确。

(5) 对接遥感监测结果。国土资源部土地整治中心与省级土地整治机构或者省级土地整治机构与市(县)级土地整治机构当面对接复核结果，明确核实结论。

(6) 实地抽查。国土资源部土地整治中心会同省级土地整治机构或省级土地整治机构会同市(县)级土地整治机构针对确认的待核实类问题进行实地抽查。

(7) 反馈监测结果和整改意见。

3.2 图件预处理

图件预处理包括基础图件预处理和无人机航拍影像预处理。

基础图件预处理包括：数据格式、图层、坐标系等统一预整理工作；同时为了内业解译时相互判图方便，把矢量的基础图件转换输出为栅格图件，并进行相应的栅格图件校正工作。

3.3 遥感解译和疑似问题的提取

采用人机交互目视解译法，利用专业软件对竣工图、规划图、现状图和无人机遥感影像底图的土地整治相关工程要素进行对比分析，提取相互之间一致和不一致要素，分别保存为两个文件，并进行属性录入和数据整理汇总工作。

基础图数据工程要素，一部分在对比图件(如规划图、遥感影像图等)上存在，一部分在对比图件上不存在，需将该工程要素(如沟渠)分别记录。核查完成以后，需重新统计工程要素的长度或面积。

3.4 遥感监测成果及发现的疑似问题

通过对陕西、山东、海南、广西等几个省份土地整治项目区实施无人机遥感，提供国土资源部土地整治中心及地方的遥感监测成果、经实地复核发现存在主要问题分别列举如下。

3.4.1 遥感监测成果

(1) 基础数据成果：包括子项目区配准后的现状图、规划图、竣工图。

(2) 遥感影像成果：包括纠正后的影像图、控制点成果等。

(3) 遥感监测成果：包括遥感解译数据库、遥感监测图、疑似问题汇总表等。

(4) 实地核实成果：包括野外核实疑似问题汇总表、外业核查报告、证明材料等。

3.4.2 无人机遥感在土地整治项目监管中发现的问题

(1) 前期基础工作问题。

(2) 规划设计不合理(通过规划设计图与施工前影像图对比)。

(3) 工程数量未达标，未按规划设计工程施工。

(4) 工程质量未达标，工程施工未达到设计标准。

(5) 竣工图与现状数量和性质不符、精度不达标(竣工图与竣工后影像图对比)。

4 总结与建议

微型无人机遥感技术贯穿土地整治项目实施始终，可用于辅助规划设计、监测施工进度、监测施工质量及辅助竣工验收，尤其是在对工程质量和数量进行直观的监控方面，无人机低空遥感技术为土地整治监测监管提供了最佳途径。国土资源部土地整治中心研发了土地整治综合监测监管平台，需整合施工前、施工后遥感影像及现状图、规划设计图、竣工图等图件数据，结合其他土地整治专题信息，为各级土地整治管理部门及时准确提供监测/监管信息，起到了很好的示范和后监管效果。根据以往监测的结果和发现的问题，为规范土地整治项目管理行为，建议叙述如下。

4.1 施工前采用无人机获取项目区高分辨率遥感影像

4.1.1 辅助规划设计

现阶段土地整治规划设计利用二调土地利用现状图、结合野外调查和野外测绘编制而成，受比例尺(二调图为1∶1万比例尺)和全野外测绘精度影响，有的土地整治现状图测绘粗糙、地类调查错误，造成规划设计不合理甚至出现差错情况。利用无人机高分辨率遥感影像图(DOM)叠加土地整治现状图进行辅助设计，可有效提升规划设计的真实性、可靠性。

4.1.2 测绘土地整治专题图(DLG)

利用无人机摄影测量与遥感技术，结合野外调查和少量控制点，可在室内测绘土地整治专题图，减少勘测成本、缩短成图周期，提升现状图编制及设计质量。

4.1.3 优化施工设计

传统的施工设计采用的土地整治专题图利用二维图形符号表达耕地、路、渠、沟等整治工程的分布很不直观，制约了设计的效率提升，影响到了设计的合理性。利用航测数字高程模型(DEM)和遥感影像图(DOM)叠加，形成真实三维模型，可有效地将三维可视化技术应用于土地整治项目的辅助设计中。

4.1.4 工程资金的预测算

土地整治工程量是编制工程预算的基础数据资料，计算工程量是按照设计图纸上的几何尺寸计算工程数量，除设计图纸上已列工程量进行复核计算外，有些工程量如构造物的挖基支护与排水等，需结合工程实际情况进行计算确定。土地整治工程施工前利用无人机低空高分辨率影像可以重建整治前的高精度三维模型，对比规划设计图，可初步预测工程土石方量，有利于工程资金的预测算，方便工程审计、评价与决策。

4.2 竣工后获取项目区高分辨率遥感影像

4.2.1 项目管理需要

传统的项目验收通过竣工图和竣工验收报告来实现，竣工图由建设单位组织，是真实反映现场实际施工情况的技术文件，是对工程进行交工验收、维护、改建、扩建的依据，是项目验收的重要技术档案，也是工程项目结算的重要依据。但由于某些地方单位未按设计施工或不按现场实际出竣工图的情况时有发生，造成项目无法真实验收。利用微型遥感技术无人机可直观统计项目竣工后工程量的质量和数量，检查竣工图的真实性，可有效震慑项目管理过程中出现的违法违规行为。

4.2.2 监测监管需要

利用施工前、竣工后影像与现状图、规划图、竣工图比较，更加有效直观地实现“工程建没建、位置准不准、数量够不够”的监测思路，利用无人机航测衍生产品，可精准测算工程土石方平整量及工程挖填方的工程量，有助于工程监理、资金结算等工作。

4.2.3 辅助评价决策需要

结合竣工后的遥感影像，对土地整治工程成效和影响进行综合评估，为国家和地方制定土地整治总体规划和实施方案提供宏观信息支持。

5 结 语

随着2015年千米以下低空空域的有序开放和通用航空法律法规的逐步健全，无人机低空遥感平台的高机动性、低成本、小型化、专用化的应用空间更加广泛。微型无人机将广泛应用于土地整治动态监测，尤其对车辆、人员无法达到的生态环境保护、土地复垦等地区，微型无人机更具有独特的优势，微型无人机的推广可以增强土地整治监测监管的综合技术能力，并将在国土资源信息获取与管理等领域的服务中产生重大的社会和经济效益。

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Using Micro- UAVs for the Land Consolidation and RehabilitationProjects Supervision

XU Xiuyun,CHEN Xiang,LIU Baomei

(Beijing Veectory InterSpace Technology Ltd, Beijing 102628,China)

Combining the demand,application status and development trend for land consolidation and rehabilitation projects supervision in Land Consolidation Center, Ministry of Land and Resources,this paper analyzed the adaptability of the use of micro- UAVs in supervising on land consolidation and rehabilitation projects,and shared it’s procedures,methods of the application in land consolidation and rehabilitation projects supervision and problems discovered in remote sensing monitoring,then gave suggestions on improving and promoting the management methods and supervision approachs of land consolidation and rehabilitation projects by using micro- UAVs.

unmanned aerial vehicle(UAV)；remote sensing monitoring；land consolidation and rehabilitation；supervision

2016- 06- 16；

2016- 09- 17 作者简介： 徐秀云(1971—)，男，高级工程师，注册测绘师，主要从事摄影测量与遥感、无人机行业应用及企业的经营与管理工作。E- mail：506534188@qq.com

陈 向。E- mail：8619376@qq.com

徐秀云，陈向，刘宝梅.微型无人机助力土地整治项目监管[J].测绘通报，2017(3)：86- 90.

10.13474/j.cnki.11- 2246.2017.0091.

P23

A

0494- 0911(2017)03- 0086- 05