无人机倾斜摄影测量在全域土地综合整治中的应用分析

任安才

四川省冶金地质勘查局测绘工程大队 四川 成都 610212

引言

以前的土地整治中，经常遇到基础数据不准确、整治过程不清晰、整治成果不能直接展示等问题。在土地综合整治实施过程中也一直存在相应的难点，如何利用现有的高新技术手段来支撑这项系统工程是一个值得探讨的议题。

面对新形势新要求，全域土地综合整治将在越来越大的范围内铺开，加快土地整治工作的进程和提高整治工作的质量迫在眉睫[1]。这就需要用先进、精确、可靠的技术手段来支撑和推进全域土地综合整治，以切实发挥土地整治的综合效益。无人机倾斜摄影测量技术是近年发展起来的一项高新技术，具有真实直观、自动、高效率、高精度、高精细、成本低等优势与特点。本文旨在通过分析无人机倾斜摄影测量技术的优势与特点，将无人机倾斜摄影测量技术引入全域土地综合整治中，介绍了无人机倾斜摄影测量技术在全域土地综合整治的具体应用。

1 土地综合整治概况

在我国，从1987年开始就针对耕地资源保护与利用、资金整合、监督管理等方面出台了一系列政策文件，后来明确提出开展土地整治。土地整治经历了四个阶段：第一阶段（1987-2007年）是为以农地整理为重点，主要目的是补充耕地数量、提高耕地质量，实现占补平衡。第二阶段（2008-2012年）是以基本农田建设与保护、改善农业基础设施、增加农民收入为核心，在补充耕地数量的同时也开始重视质量，并积极探索农村建设用地整治。第三阶段（2013-2017年）进入综合发展阶段，以农地整理与农村建设用地整治相结合，实施土地整治重大工程，开展高标准农田建设，提出重视保护生态环境。第四阶段（2018年至今）进入综合整治、全域整治与生态修复阶段，开展山水林田湖综合整治，着力改善农业生产条件和农村人居环境[2]。

近年来，随着工业化、城镇化和农业现代化的快速推进，自然资源和生态环境约束日益凸显，一定程度上制约了经济社会可持续发展。在国土空间上，乡村耕地碎片化、空间布局无序化、土地资源利用低效化、生态质量退化等多维度问题突出，单一要素、单一手段的土地整治模式已经难以完全解决综合问题。随着经济发展方式转变，国家战略格局的调整变革赋予了土地整治新的历史使命，全域土地综合整治将成为乡村振兴的重要手段。这就要求新时期下，全域土地综合整治必须要全域规划、全域设计、全域整治，来有效解决耕地保护和农村土地低效利用问题，提倡人口适度集中居住、产业聚集发展，推进城乡一体化进程。

全域土地综合整治目标是优化生产、生活、生态空间格局，促进耕地保护和土地集约节约利用，改善农村人居环境，助推乡村全面振兴。在之前开展土地整治工作的近三十年时间里，我国土地整治范围和内涵不断扩展，土地整治的综合性不断加强。2020年3月全域土地综合整治成为土地整治发展的高级阶段，更加强调内涵、目标、手段、效益的综合性特征。在整治内涵上，由增加耕地数量为主向增加耕地数量、提高耕地质量、改善生态环境并重转变；在整治范围上，由分散的土地开发整理向集中连片的田、水、路、林、村综合整治转变；在整治目的上，由单纯的补充耕地向建设性保护耕地与推进新农村建设和城乡统筹发展相结合转变；在整治手段上，由以项目为载体向以项目、工程为载体结合政策工具的运用转变，特别是全域土地综合整治开展以来，更加注重土地综合整治，开始提倡保护乡村人文风貌，打造“山水林田湖”生命共同体，改善农业生产条件和农村人居环境。

2 无人机倾斜摄影测量

2.1 技术内涵

倾斜摄影测量技术是近年发展起来的一项高新技术，通过在飞行平台上搭载一个或多个影像传感器，可以实现多角度，全方位的采集地物信息，从而建立高分辨率、高精度的三维实景模型。该技术从1个垂直、4个倾斜共5个不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息，快速构建地表全要素三维模型，真实直观的现实世界。

倾斜摄影技术发展至今，核心三部分是：飞行载具、倾斜相机、POS 系统。

飞行载具：可携带倾斜航摄仪进行航拍作业，沿航线、重叠率设计飞行路线。

倾斜相机：可分为三拼、五拼、十拼等，采用同步曝光方式采集地面影像信息。

POS系统：在航摄仪内与每组曝光影像相对应，采用X、Y、Z、O、P、K等外方位元素信息对拍摄时的飞行姿态进行实时描述。

2.2 优势与特点

传统的摄影测量技术存在三维建模效率低、工作量大、费用高，而且不能很好地反映真实地物地貌等问题，而倾斜摄影测量极大地弥补了基于传统摄影测量的不足。具体具有如下优势与特点：

2.2.1 真实直观。倾斜摄影测量技术通过五个角度对地面情况进行拍摄，基础信息完整获取，构建的三维数据可以真实的反映地物的本来面貌，直观地再现了地物的外观、大小、结构以及高度等属性。

2.2.2 全自动、作业效率高。倾斜摄影测量技术可以自动获取地表全要素，快速构建三维模型。作业范围大、可覆盖人工无法到达的区域，并且作业周期优于传统勘测的周期。通过借助无人机进行数据测量和影像拍摄的，是一种全自动的模式，通过实践表明，人工1-2年的人工建模，利用倾斜摄影测量技术进行三维建模只需要3-5个月，大大提高了效率，缩短了时间。

2.2.3 精度高。倾斜摄影测量技术可以提供三维模型、真正射影像（TDOM）、数字表面模型（DSM）等多种成果形式。实景三维模型具有真实、细致、具体的特点，具有较好的位置精度、几何精度和纹理精度，其中平面与高程精度完全能够满足1：500数字地形图测绘的需要。所以与传统的摄影测量技术相比，倾斜摄影测量技术成果细致、精度更高。

2.2.4 性价比高。倾斜摄影测量技术测量的数据带有空间位置信息和各种影像数据，通过影像后处理软件应用，可直接基于影像成果进行包括高度、长度、面积、角度、坡度、剖面等的量测以及堆积体体积的计算，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。同时还可以输出DSM、DOM、DLG等的数据成果，成果形式多样，同时也满足了传统航测技术的要求。相对于普通的无人机相机数据采集，倾斜摄影测量技术利用提取及贴纹理的方式，使高昂的三维建模成本大大降低，所以性价比高。

3 应用分析

全域土地综合整治包括农村用地空间治理、农用地整治、农村建设用地整治和生态环境整治，统筹推进村庄建设用地整治、各类违章建筑违法用地整治、废弃矿山整治、人居环境整治、美丽清洁田园建设各类行动，着力建成农田集中连片、建设用地集中集聚、空间形态高效集约的美丽乡村新格局。所以全域土地综合整治是一项十分复杂的系统工程，用先进、精确、可靠的技术手段来支撑这项系统工程是非常必要的。

无人机倾斜摄影测量作为一项测绘技术，倾斜摄影测量技术生产的4D产品和实景三维模型，提供真实数据和直观展示，保障项目科学设计，科学实施[3]，其应用贯穿于全域土地综合整治的前期勘测设计、中期实施管理和后期验收复核整个过程。

3.1 前期勘测设计

3.1.1 数据清查。通过无人机倾斜摄影技术，快速获取地表全要素数据，真实反映地形地物面貌，形成的成果包括数字正摄影像、数字高程模型、数字线划图和实景三维模型，可为土地现状调查、土地权属调查、地形测绘提供基础数据，为规划实施方案编写提供基础图件，为前期摸底可研、勘界测绘、入库立项提供真实准确的数据。

3.1.2 规划设计。无人机倾斜摄影测量所建立的倾斜实景三维模型，可直接进行三维规划设计，为新农村建设农用地整治、建设用地整治、生态保护修复建设和乡村历史文化保护规划提供直观的现实环境。结合三维地理信息平台实现规划方案的直观对比，包括项目区选址、建设用地规划选址、农用地整治工程设计提供多方案选择，同时能满足专题规划研究的需要，为规划提供专题信息统计、调查。

3.2 中期实施管理

3.2.1 施工放线测量。无人机倾斜摄影测量成果数据可支持施工进场前准备工作，为施工地块打桩定界、确定施工范围、提供施工放线测量等提供所需的基础资料。

3.2.2 施工指导管理。无人机倾斜摄影测量技术可以对土地综合整治实施进行有效监测管理。由于其信息丰富和没有干扰因素，可为政府相关部门迅速直观的监控项目提供最全面的第一手资料，包括项目施工进度、施工效果等。所建的高精度实景三维模型，可在模型上直接量测地理坐标、填挖土方量、图班面积等，可方便、快捷、直观、准确的指导建设用地、农用地整治、生态修复工程和土地复垦等施工。

3.3 后期验收复核

3.3.1 竣工测量。通过二次无人机倾斜摄影测量，为竣工勘测定界与竣工资料编制提供必要的数据，为项目实施后的新增耕地、工程及权属调整以及耕地质量等别评定成果提供客观准确的资料。

3.3.2 工程复核验收。通过三维建模与数据采集，与设计图纸进行对比分析和场景叠加对比，清楚地判断土地整治前后项目区的变化情况。准确定位土地整治项目中格田的位置，量测田坎、田埂面积及大小等指标是否合格。支撑土地整治项目中土方量、土方平整度等部分的竣工验收，快速准确地完成竣工验收任务。另外辅助验收新农村建设项目和生态环境修复工程效果等。

4 结束语

全域土地综合整治是乡村振兴的重要手段，如今已经上升为国家战略部署，成为保发展、守红线、促转变、惠民生的重要抓手和基础平台。全域土地综合整治过程中，需要遵循因地制宜、实事求是、客观准确，可量化、可统计、可考核的原则。无人机倾斜摄影技术的最大优势在于可以真实直观、全自动、高效率、高精度、高精细、性价比低，可以快速构建地表全要素三维模型，为全域土地综合整治中涉及的工作，包括前期勘测设计、中期实施管理、后期验收复核等工作提供更加有效的决策支持，以切实保障发挥土地整治的综合效益。

将来在有条件的项目区域内，在倾斜摄影测量技术支撑下，继续开发与建立自然资源三维立体时空数据库和管理信息平台，在此基础上结合人工智能、物联网，建设国土空间、生态监测系统，实现从过去到现在、从地上到地下、从二维到三维、从平面到立体、从静态到动态的精细化管理，争取形成信息化和智慧化管理业态。