低空遥感技术在国土执法巡查中的应用

孟亚宾 韩军

摘  要：土地卫片执法检查工作基于卫星遥感影像开展，但存在执法查处的周期过长，时效性相对较低等问题，而采用无人机等低空遥感技术具有周期短、成本低、机动灵活的特点，作为卫片监测技术的补充，广泛应用于土地执法巡查中。文章阐述了低空遥感影像的获取与处理过程，在此基础上对低空遥感技术在国土巡查执法中的应用进行了分析和探讨，旨在为土地资源管理提供帮助。

关键词：低空遥感;国土执法;遥感监测

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）18-0139-04

Abstract： The law enforcement inspection of land satellite images is carried out based on satellite remote sensing images， but there are some problems such as long period of law enforcement investigation and relatively low timeliness. The use of low altitude remote sensing technology such as UAV has the characteristics of short period， low cost and flexibility. As a supplement to satellite image monitoring technology， it is widely used in land law enforcement inspection. This paper expounds the acquisition and processing process of low altitude remote sensing images， and analyzes and discusses the application of low altitude remote sensing technology in land patrol and law enforcement， in order to provide help for land resources management.

Keyword： low altitude remote sensing; land law enforcement; remote sensing monitoring

0  引  言

自2011年度起，自然资源部实施“一张图”工程，将土地变更调查与卫片执法检查相结合，实现土地调查成果的“一查多用”和变更常态化监管。卫片执法能够有效地发现和处罚土地违法行为，但是仍存在行政成本投入过大，执法查处的周期过长，时效性相对较低等问题。为及时有效的发现土地违法行为，提高执法监管工作的效率，满足土地管理需求，还需应用一些频次更高、周期更短、效率更高的国土执法巡查手段，而借助低空遥感技术可以快速获取高清影像，了解违法用地情况，本文对利用低空遥感技术在国土巡查执法中的应用进行了分析和探讨。

1  项目实例背景

为了做到及时发现、及时制止、及时查处国土违法行为，加大巡查执法力度，辅助自然资源管理部门健全变更资料收集制度，增强执法力度，更及时有效的发现土地违法行为，将违法行为发现在萌芽阶段，满足土地利用需求，我院受霸州市自然资源和规划局委托，采用低空遥感技术对全市范围以季度为周期进行土地利用监测。根据工作计划，对监测区进行低空航空摄影并制作正射影像，与前一年度卫片进行对比，提取前期新增建设用地，再对年度内开展的四次低空航摄影像通过叠加对比，采用前后期影像对比法提取新增建设用地，为国土执法巡查提供数据支持。

2  技术路线

项目总体技术路线首先采用无人机进行低空航空摄影并制作正射影像图，使用PIX4D数字摄影测量工作站进行影像处理，利用影像预处理成果，在数字摄影测量工作站上生成高程点云数据，利用高程点云数据对航片进行正射纠正，制作测区的真彩色数字正射影像DOM[1]。叠加土地利用现状图、行政界线等数据，与前期正射影像图和土地利用现状图叠加提取变化图斑和新增建设用地，根据实际情况，在已有且符合规划前提下，判别新增违法建设用地图斑。然后制作图斑缩略图、信息图和图斑明细表，图斑信息图是将分乡镇正射影像数据叠加地籍子区（村界）数据，辅助外业土地执法巡查。最后是制作外业核查表开展土地执法巡查，技术路线如图1所示。

3  制作低空遥感正射影像

采用无人机进行低空航空摄影，并制作正射影像图，主要流程为：

（1）根据监测区制定航摄范围。平行于摄区边界线的首未航线一般敷设在摄区边界线上或边界线外，确保摄区边界实际覆盖不少于像幅的30%。沿航线方向，各超出摄区边界线一般应大于设计成像基线长两倍的长度[2]。

（2）航摄参数设计。包括航线敷设方法、相对航高、绝对航高、航向重叠度、旁向重叠度飞行架次等。本项目设计航线为东西方向，相对航高为800 m，绝对航高811 m，影像平均地面分辨率为0.12 m，航向重叠度为65%，旁向重叠度为70%。

（3）航空摄影。在航空摄影前须空域申请，在规定时间和范围内进行航空摄影。根据制定的航摄范围及设计的航摄参数进行航空摄影，进行质量检查，确保航摄区无空洞、云覆盖等情况，且影像质量满足要求。

（4）正射影像制作。对航摄影像进行预处理，为保证影像数据处理效率，每个作业子区的航片數量不大于2 000张。整理POS包括：相片名称、相片中心点经度、相片中心点纬度、高程。确认航摄相片名称与POS数据中相片名称一致，以便于软件识别相应外方元素。建立工程并将航摄影像及POS数据导入PIX4D数字摄影测量工作站[3]。

影像初始化。初始化处理模式为航拍（生成点云，数字表面模型和正射影像）。初始化处理内容主要包括影像特征提取、影像参数优化，并且在优化的基础上重新进行影像匹配。

数字表面模型及正射影像图生成。利用影像预处理结果，进行点云匹配，生成DSM。通过噪波过滤及平滑表面功能，进行DSM自动处理。最后进行正射影像纠正，生成瓦片式GeoTIFF，并进行合并瓦片。输出作业区内正射影像数据。

（5）影像镶嵌、裁切、检查等。影像镶嵌时一般沿线状地物，注意接边差不能超限，如图2所示。影像裁切不以图幅为单位，以乡镇界线为单位进行裁切。影像质量检查主要是纹理清晰，影像清晰，反差适中，色彩及色调均匀，影像无模糊、错位、扭曲、拉花等现象，保证影像数据的连续、无缝和视觉一致性，影像的灰度直方图布满0～255个灰阶，并基本接近正态分布。能够准确地判定图斑性质。

（6）四期影像航摄时间分别为8月、11月和2月、4月。

4  新增建设用地图斑提取

新增建设用地图斑提取采用前后期影像对比法，根据实际情况，在已有且符合规划前提下，判别新增违法建设用地图斑。图斑提取最小图斑面积为20平方米。

4.1  图斑提取原则

前时相影像为植被或非建设状态，后时相影像可明显判别为建设用地或有明显建设特征;前时相影像为植被或非建设状态，后时相影像有明显建设推填土特征;前时相影像有明显建设推填土特征，后时相影像有明显建设特征;前时相影像为植被或非建设状态，后时相影像有明显道路或大型沟渠特征;前时相影像为植被或非建设状态，后时相影像有明显地表硬化特征;根据土地利用现状图土地利用类型为建设用地的区域，不进行提取;提取的新增建设用地编号。

4.2  图斑提取方法

每期航摄影像成果与前期航摄影像成果进行叠加对比，辨别影像变化特征，如图3所示。构建面状要素，提取新增建设用地图斑边界;添加属性信息，包括图斑编号、图斑面积、图斑坐标信息、符合规划面积、占用永久基本农田面积、占用基本农田面积、占用农用地面积、占用耕地面积、占用建设用地面积、占用未利用地面积。

4.3  图斑明细表制作

图斑明细表Excel表格制作，表格内容包含图斑编号、图斑面积、图斑坐标信息、符合规划面积、占用永久基本农田面积、占用基本农田面积、占用农用地面积、占用耕地面积、占用建设用地面积、占用未利用地面积，统计单位为“亩”，数据保留6位小数。

4.4  图斑缩略图

采用正射影像套合图斑采集成果，并采用导出地图的方式导出图斑缩略图，图斑外围轮廓线为红色，宽度为2像素，并以图斑编号标注。以分区域导出地图的方式，将每乡镇数据分块导出，并按规定格式命名。遇到图斑较为密集区域，则放大此区域数据，以能看清图斑编号及位置信息为原则，导出地图，并按规定格式命名。

4.5  图斑位置信息图制作

将正射影像数据、地籍子区（村界）数据、图斑边界数据、图斑编号数据等相关数据进行叠加，制作图斑位置信息图，方便外业执法巡查，图斑位置信息图示例如图4所示。

4.6  外业巡查表制作

外业核查表以辅助后期外业核查为原则，利用word表格制作，表格内容包含表格内容包含监测图斑编号、监测图斑面积、影像截图、图斑坐标信息、符合规划面积、占用永久基本农田面积、占用基本农田面积、占用农用地面积、占用耕地面积、占用建设用地面积、占用未利用地面积等信息内容[4]。

5  开展土地执法巡查

土地执法是指县级以上人民政府国土资源行政主管部门按照法定程序和方式，依据该行政区域内土地管 理法律和法规，通过遥感监测、动态巡查、地理信息系统等技术手段掌握该行政区域的新增建设用地和耕地保护情况，起到发现、制止并监督查处违法用地行为。具体体现在土地卫片执法检查的应用、土地管理动态巡查监测、违法土地案件整改情况监测和耕地保护的日常监测等方面的工作[5]。

通过使用低空遥感技术对违法占用土地面积较大和集中的区域进行航拍摄像，可以快速、方便的查处土地违法行为，土地执法工作人员可以携带外业巡查表逐图斑进行土地巡查执法，给土地巡查执法带来很大便利。同时，低空遥感影像也可以更直观和快捷地了违法图斑实际查处整改情况。

6  结  论

近年来，由于土地经济市场繁荣，从而导致违法占用土地、违法建设现象时有发生，基层执法部门任务繁重，在日常巡查过程中，由于受地域条件等因素制约，巡查工作有一定困难，存在对违法用地发现率低、发现不及时等弊端[6]。与卫片执法相比，低空遥感技术具有机动灵活，使用方便等特点，并且获取影像时间短、分辨率更高，可以准确快速获取高清影像，确保不留盲区和死角，实现对监测区的全覆盖，可有全面有效地了解该区域违法用地、违法建筑的情况。

通过一年4期提取数据统计分析，4次提取新增建设用地图斑数量程明显下降趋势，尤其是比较二、三、四期图斑提取成果，发现部分前期建设、后期停滞，甚至是拆除现象，说明通过低空遥感技术可以快速发现并制止、處理土地违法行为。

本项目在全国变更调查的基础上，每年4次的执法巡查，增加监测频率的同时，在违法占地的初始阶段对其进行了有效遏制。做到了“发现在萌芽，解决在初始”，极大地减少土地违法带来的经济损失。同时，监测力度的加强，对违法占地现象产生及极大的威慑力，对土地资源的合理、合法利用有重要意义。

参考文献：

[1] 冯学智，肖鹏峰，赵书河，等.遥感数字图像处理与应用 [M].南京：商务印书馆，2011.

[2] 陈永明.航空摄影测量 [M].北京：中国建筑出版社，2019.

[3] 李国杰.对无人机遥感技术在土地执法工作中应用的研究 [J].科技创新导报，2016，13（16）：9-12+26.

[4] 窦世杰.测绘新技术在国土资源管理中的应用 [J].江西农业，2019（8）：120.

[5] 刘元志，周园.无人机遥感技术在花垣县第三次国土调查中的应用 [J].国土资源导刊，2020，17（4）：41-44.

[6] 孙晓斌，黄瑞，魏光勇.测绘领域低空无人机航摄遥感的应用实践 [J].数码世界，2020（4）：62.

作者简介：孟亚宾（1981.03—），男，汉族，河北无极人，高级工程师，硕士，主要研究方向：航空摄影测量与遥感。