无人机摄影测量技术在国土资源管理中的应用

陈会明

摘 要：国土资源管理对于国民经济的发展具有十分重要的作用。该文介绍了无人机摄影测量系统的组成和优势，阐述了无人机航测技术在国土资源领域的应用，以期推进无人机技术在国土资源领域的广泛应用，降低国土资源管理成本，提高国土资源管理质量。

关键词：无人机技术;摄影测量技术;国土资源管理

中图分类号 P231文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）02-0113-02

随着经济的发展和测绘科技的不断进步，我国国土资源的管理水平逐步提高，土地资源管理精细化、网格化、信息化程度越来越高，对土地信息数据的采集和更新频率的要求也不断提高。常规的实地测量方法不仅成本高，而且作业效率低、项目周期长，无法及时更新土地信息，已无法满足快速获取信息的要求。基于低空无人机平台的航空摄影能较大范围、长续航时间、客观重复地获取地表信息，可以在短时间内获得高地面分辨率的影像，在室内快速提取国土资源的位置信息和属性信息，是对传统勘测方式的一种创新。

1 无人机摄影测量系统组成及优势

1.1 组成 无人机摄影测量系统主要由3个部分组成，即飞行系统、任务荷载系统及地面控制站。它集成了多种先进技术，具体包括飞行器技术、遥感技术、传感器技术、信息通信技术、POS定位技术、无人机图像处理技术，能够自动化、智能化获取国土资源信息和地表环境等空间遥感信息，实时处理、建模与分析，为国土资源的创新管理带来突破性进展。

无人机航测系统具有先进的导航定位系统，具有较长的续航时间，国土资源管理人员只需要在无人机操控界面对无人机飞行的技术参数进行设置，在固定的场地就可以起飞，完成对国土资源的实时、自动采集。外业飞行完毕后，在现场即可完成数据的快拼，检查飞行的影像数据是否符合国土资源管理的需要，做到一次飞行即可满足国土资源的应用需求，进而促进国土资源管理工作的快速发展。无人机航测的精度直接关系到国土资源数据的质量，因此要求无人机体积小、质量轻、具有较强的抗风能力和稳定性等优点，能够适应各种环境下的国土资源勘察和测绘任务。

1.2 优势 无人机航测自问世以来，在测绘领域展现出无可比拟的优势：无人机应用机动灵活，可在短时间内实现起飞准备、航线规划，对场地和起飞环境的要求较低，能在第一时间获取地表的影像数据;无人机操控简单，自动化程度高，只需对操控人员做短期的培训即可上手飞行;无人机软件和硬件购置成本低，1套无人机系统的采购成本普通家庭基本都能承受。无人机在获取高分辨率影像时，基本上可以做到全天时、全天候、实时化，正逐步成为卫星遥感、航空摄影测量和地面测绘技术的有效补充手段。

2 无人机数据的获取与处理

2.1 无人机航测外业

2.1.1 准备工作 无人机摄影测量影像获取的准备工作包括测区有关资料的收集，必要时进行踏勘，同时考虑周围是否有机场、军事管理区域;根据需要对获取的影像资料进行必要的计算，进而进行航线规划，上传航线规划结果，检查无误后确定是否按计划飞行。

2.1.2 航线规划 无人机航线规划主要依据获取的航空影像地面分辨率和相机基本参数，由此确定无人机相对地表飞行的高度，根据地表的起伏程度确定合适的航向重叠度和旁向重叠度。对于大范围的地形数据获取，可以采用固定翼长航时无人机，如武汉纵横天地公司的SKYLAND系列无人机即可满足要求。若作业范围较小，可以考虑大疆M600经纬系列无人机，其作业效率和成图精度均能满足要求。

2.1.3 像片控制测量 根据项目设计的技术要求进行像片控制点的布设和测量工作。像片控制点的布设一般采用区域网布点的方案，像片控制点的分布和数量根据测区范围和地形条件来综合确定。对于地面像片控制点，主要采用GPS RTK方式获取该点的坐标和高程。在平面点位目标方面，尽可能选择影像中目标细小且非常清晰的地物角点或拐点上，高程点一般选在起伏不大的地方，特殊地区可考虑采用人工布設地面标志。

2.2 无人机航测内业 无人机航测内业数据大多利用Context Capture软件进行处理。首先将影像数据和POS数据一次性导入，对影像进行初始化设置，由软件自动完成空中三角测量工作，当该工序合格后再导入地面像片控制点，重新进行空中三角测量工作，直到有约束的空三合格后方可进行地面三维重建工作，重建之前可以设定输出数字正射影像图、数字表面模型及实景三维模型等数据，便于后期利用重建后的数据及模型进行国土资源数据采集工作。

3 无人机摄影测量技术在国土资源管理中的应用

3.1 土地利用调查 国土资源调查中一项非常重要的工作就是对土地利用现状进行调查。调查的底图多数为高分辨率遥感影像，相较于传统的实地测绘工作，效率大幅度提升。但由于早期的高分辨率影像供应商大多是国外公司，因此影像来源受到一定的限制。随着国家经济改革步伐的逐步加快以及新时期对房地产市场的进一步调整，国家要求合理确定土地的市场供应比例，因此对土地资源管理要求更严格和精细化，尤其是土地利用的变更调查、征地拆迁、土地性质登记等，需要大比例尺的土地利用现状图。无人机在超低空获取高分辨率遥感影像方面具有非常明显的优势，利用无人机遥感影像可以快速获取地表数据，并且可以在较短时间内完成1∶500的土地利用现状图的制作。该数据具有很强的针对性，时效性强，特别适合小区域、短周期的土地利用现状调查。

3.2 土地利用动态监测 我国是人口大国，土地资源是稀缺资源，必须在保证粮食安全的前提下合理进行土地流转和开发利用。因此，国土资源管理人员必须在国家土地开发政策的框架下合理规划土地利用，尽可能形成符合国家政策的土地配置机制，提高我国土地资源的利用率。利用无人机摄影测量技术可以大大降低土地资源监测工作的复杂度。国土资源管理人员可以利用无人机获取管理区域的高分辨率影像，对土地利用情况进行动态监测，重点对土地利用变更较快、特别是工业园区的变化进行监控。同时，根据这些地区的土地资源利用情况进行土地数据分析，可以全面了解土地资源的利用情况，摸清土地资源家底，从而为国家土地政策调整提供有力的信息支持。

3.3 土地利用规划与整治 土地规划和土地整治是国土资源管理中非常重要的工作。项目开展之前，需要收集该区域的相关土地基础地理信息，根据需要在土地资源信息系统中进行一系列的设计工作，为中期土地实施整治提供重要的规划信息。在工程竣工完成时，可以根据无人机获取的实景三维模型了解区域整体情况，直观查看各种用地规划与整治情况，从而为项目验收提供客观依据。利用无人机实景三维模型能够非常方便地对土地坡度和土石方进行计量，为国土资源的定量化和精细化管理提供依据。

3.4 土地执法与监察 利用卫星遥感影像成果进行国土资源的土地执法和督导工作，已经成为自然资源调查的重要组成部分。该项业务已进入常规运行阶段，国土资源部门每年都要开展“全国土地变更调查与遥感监测工作”。该项工作周期较长，时间相对固定，在管理上存在一定的缺陷，监测过程容易被“钻空子”。例如，有的单位为了拓展业务，违规使用土地，执法人員到现场就停工，执法人员撤离现场又开工，当工程进行到一定程度后便成为无法更改的事实，难以整改，倒逼国土资源管理部门接受现实。因此，利用卫星遥感技术进行土地执法和监测存在无法早发现、早制止、早处理的缺点。而无人机摄影技术具有实时性好、机动灵活、精确度高的特点，可以为执法部门及时发现违法用地提供及时的技术支撑。

3.5 土地确权 农村土地确权工作主要针对土地的权属、界址分布和地块面积进行调查。利用超低空无人机航测可以获取地表影像数据，进而获得大比例尺地形图和高精度三维模型。无人机航测具有成本低、自动化程度高、作业方便灵活等特点，在农村土地确权发证工作中被广泛予以采用。

3.6 不动产登记 随着自然资源管理的逐步规范化，国家土地资源管理部门也意识到不动产登记的重要性，在各大城市中广泛开展了不动产登记工作，确立了城市不动产登记制度，提高了土地资源管理的质量和效率，实现了土地资源管理的规范化。

4 结语

无人机航测以其独特的优势在国土资源管理中得到了广泛的应用，并保持稳定增长。随着我国不动产制度的逐步完善，三维模型数据的管理和应用将得到极大重视。我国国土资源将全面实现三维化和精细化管理，无人机航测技术将在土地资源管理方面发挥更加重要的作用。

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（责编：徐世红）