武帥瑩，敬小東

（四川建筑職業(yè)技術學院 測繪工程系，四川 德陽618000）

1 無人機遙感簡介

無人機遙感是由多門技術相結合而形成的一種整合性技術體系，主要包括全球定位系統(tǒng)、航空遙感信息獲取、計算機系統(tǒng)控制技術以及電子信息工程等方面的內(nèi)容。相對于傳統(tǒng)遙感技術，它具有響應速度快、操控簡易、資金投入少、獲得的圖像分辨率高等特征，在國內(nèi)外已獲得廣泛關注，并已開始進行相關研究。同國內(nèi)相比較，國外起步更早、發(fā)展更為快速，已形成了體系，并且其產(chǎn)品也已經(jīng)投入使用。

目前，在土地利用中，多采用衛(wèi)星遙感影像或航空像片對目標土地的使用變更情況進行監(jiān)測，卻較少涉及土地詳查方面的應用。國外較早地應用無人機遙感技術進行土地動態(tài)監(jiān)測，如植被檢測系統(tǒng)等。

2 無人機遙感在土地利用快速詳查中的優(yōu)勢

衛(wèi)星遙感影像是進行土地利用監(jiān)測的主要手段，但其對遙感影像的處理費時、費力，不能夠滿足土地檢測在快速詳查中的要求，而且容易受天氣和自然環(huán)境等因素的干擾，相比之下無人機具有明顯的優(yōu)勢:

1）通常無人機的飛行高度較低，不必擔心天氣及地理因素的影響，且不受空域管轄限制；

2）系統(tǒng)的構建較容易，而且維護成本低，具有很強的靈活性，可隨時起飛執(zhí)行遙感任務；

3）無人機的飛行高度、飛行路線可以隨任務需要任意調整，可操作性較強；

4）空間分辨率較高，可以對地面的破碎地塊進行監(jiān)測，土地詳查的質量和精度較高；

5）可以直接判讀出監(jiān)測地塊的利用類型，進行分類檢測。

伴隨著我國新農(nóng)村建設的快速發(fā)展，今后會越來越重視鄉(xiāng)、村級的土地規(guī)劃利用，主要是對區(qū)域耕地和林地進行動態(tài)監(jiān)測，并實時更新土地利用的數(shù)據(jù)庫，這將是未來土地調查的重點，無人機的遙感優(yōu)勢可以很好地滿足上述要求。

3 無人機遙感數(shù)據(jù)的后處理技術

作為低空遙感技術，無人機遙感是以小幅獲取的方式來獲得遙感影像，但影像所包含的數(shù)據(jù)卻很豐富，因此，需要對所獲取的圖像進行拼接才能獲得全區(qū)的整體影像。由于無人機屬于重量較輕的低空飛行物，如果遇到氣流，在飛行過程中容易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況，因此，對無人機拍攝的影像進行糾正和配準就顯得尤為重要。

3.1 無人機影像拼接

無人機所獲取的影像為小范圍的高分辨率影像，必須先對其進行拼接從而獲取區(qū)域的整體遙感影像。該項技術是無人機遙感數(shù)據(jù)處理中的重要環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)在的研究熱點。到目前為止，還沒有開發(fā)出專門用于無人機影像拼接的專業(yè)軟件，當前多采用ERDAS、ENVI等通用遙感軟件進行圖像拼接，但效果不是太好，如果能有專業(yè)的遙感拼接軟件，將會對無人機遙感技術的發(fā)展起到極大的促進作用。

3.2 影像的幾何糾正與配準

采用高分辨率的影像或者地形圖作為遙感影像幾何糾正與配準的標準影像，將新獲取的影像數(shù)據(jù)糾正到對應的圖像空間中。選取無人機影像與標準圖像匹配的同名控制點，采用控制點數(shù)據(jù)對原始無人機影像的幾何變形過程進行數(shù)學模擬，建立原始無人機圖像空間與地理制圖用標準空間的對應關系，從而實現(xiàn)對無人機影像的幾何糾正并賦予地理信息。每次土地詳查中都采用統(tǒng)一的標準圖像（即基于相同的空間參考），從而保證了后期影像疊加的正確性。

3.3 圖像融合

目前，大部分無人機使用光譜中的可見光部分進行對地觀測，因此，無人機上往往搭載有高分辨率的CCD數(shù)碼相機、多光譜成像儀等作為配套設備。雖然對單一的高分辨率圖像也可以進行圖像分類和信息提取，但依靠的條件過多，不易操作。如果有多光譜遙感影像，則可以將獲取的無人機影像與多光譜影像進行融合，根據(jù)多光譜成像儀的波段設置，選擇不同的融合變換方法，處理后的影像既有高分辨率，又不丟失豐富的光譜信息，還可以選擇把影像不同的波段融合起來，清晰地顯示耕地、植被等地物信息。

4 土地利用快速詳查數(shù)據(jù)庫的建立

4.1 土地利用快速詳查程序

進行土地利用快速詳查時，運用無人機遙感技術大致包括以下三部分:原始數(shù)據(jù)采集；所獲取數(shù)據(jù)的加工處理；處理后的數(shù)據(jù)入庫及系統(tǒng)更新。

對零散圖像進行拼接以獲取全區(qū)的遙感圖像，通過對影像進行幾何糾正與配準，求得土地利用的變更信息并生成圖像，運用專業(yè)的GIS軟件對其進行矢量化處理并輸入數(shù)據(jù)庫。對于獲取土地利用詳細分類的圖像和變更圖像，都可以運用土地統(tǒng)計的方法進行相關統(tǒng)計分析，在拼接過程中，同名控制點的精度和采用的拼接方法，將直接影響到全區(qū)的圖像精度。

4.2 土地利用信息提取

遙感分類是土地利用動態(tài)監(jiān)測的工作重點，其中面向對象的影像分類與提取具有許多優(yōu)勢特征。2003年在法國的IGARSS年會上提出了面向對象的遙感影像分類方法，以及相適應的專題信息提取技術來滿足新形勢的需要。運用多分辨率分割的方式，形成同質區(qū)域影像對象，可引入除光譜特征之外的其他特征，還可以融入一些領域知識和專家經(jīng)驗，使得經(jīng)過處理的影像具有比像素更加豐富的自定義語義信息。這種方法能夠模擬人腦的認知過程，通過與多種地學數(shù)據(jù)庫的信息結合，可以自動進行智能式空間推理，使最終形成的影像數(shù)據(jù)中相同性質的區(qū)域圖斑具有更好的完整性。

4.3 建立土地利用數(shù)據(jù)庫

土地利用數(shù)據(jù)庫的建立是無人機遙感運用中的關鍵環(huán)節(jié)，由于更新頻繁，選用何種方式來建立數(shù)據(jù)庫會關系到整個系統(tǒng)的運行是否能夠成功和高效率，GIS能夠很好地實現(xiàn)上述要求。在GIS中將分類后的圖像轉換為矢量格式（如ArcGIS的空間分析轉換功能），按照預定義的地理編碼格式對每一地塊進行唯一編碼，并存儲其地類代碼和地類名稱，如111（耕地）、112（園地）等。

由于土地信息采集和更新的頻率較高，數(shù)據(jù)庫中會存放兩幅完整的分類影像（即包含該行政區(qū)劃內(nèi)所有地塊的信息），包括基年土地利用信息和上一次詳查的土地利用信息。以后每采集一次信息，通過圖像疊加獲取與上一次詳查發(fā)生變更的圖斑，并作為本次的詳查數(shù)據(jù)存儲在計算機中，其數(shù)據(jù)庫存儲結構如圖1所示。

圖1 土地利用數(shù)據(jù)庫存儲結構

通過上面的數(shù)據(jù)處理，避免了大量存儲空間的浪費，而且使得數(shù)據(jù)更加清晰，可以方便地讀取每次詳查中發(fā)生變更的地塊，以盡可能減少數(shù)據(jù)冗余為目的，提高數(shù)據(jù)庫中有效信息的比重。

針對土地利用快速詳查，構建土地利用數(shù)據(jù)庫模型，如圖2所示。

圖2 土地利用數(shù)據(jù)庫時空模型

由于數(shù)據(jù)庫中只存儲了兩幅完整的分類圖像，其他詳細分類圖像在提取變更圖像后都被刪除，決策人員如果查看之前的全區(qū)詳細分類圖像，數(shù)據(jù)庫的存儲結構就可實現(xiàn)其功能。通過將基期圖像與變更圖像1進行疊加分析得到一幅影像，然后再將該影像與變更圖像2進行疊加分析得到一幅影像，依次往下疊加就可以得到某次詳查的完整土地利用信息，可將該方法稱為對土地詳查的追溯，如圖3所示。

圖3 土地詳查追溯

5 結 語

無人機遙感作為遙感領域的新技術，同傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感和航天遙感相比，具有自己獨特的優(yōu)勢，無人機具有更強的可操作性和靈活性，獲取的遙感影像分辨率高，并且獲取速度快，尤其適合對地面破碎的地塊進行檢測。未來的土地利用趨勢是向小范圍的鄉(xiāng)村規(guī)劃發(fā)展，這就要求具有快速、高效、高精度和高質量的檢測手段。隨著無人機成像設備的提高、無人機影像自動拼接技術的發(fā)展、專業(yè)

的高效拼接軟件的研發(fā)與面向對象分類方法的進步，以及無人機飛行穩(wěn)定性的不斷提高，無人機遙感技術將會不斷完善，并廣泛地運用于土地調查、城市規(guī)劃、新農(nóng)村建設、各類動態(tài)監(jiān)測等領域。

［1］范承嘯，韓俊，熊志軍，等.無人機遙感技術現(xiàn)狀與應用［J］.測繪科學，2009，34（5）:214－215.

［2］趙鵬，沈庭芝，單寶堂，等.基于CMOS圖像傳感器的微型無人機遙感系統(tǒng)設計［J］.光子學 報，2008，37（8）:1657－1661.

［3］孫凡，何志平，戴方興，等.無人機多光譜成像儀圖像的校正及配準算法研究［J］.紅外技術，2006，28（4）:187－191.

［4］周潔萍，龔建華，王濤，等.汶川地震災區(qū)無人機遙感影像獲取與可視化管理系統(tǒng)研究［J］.遙感學報，2008，12（6）:877－884.

［5］姜波，王雷，李浩.城鄉(xiāng)規(guī)劃居住用地專題統(tǒng)計分析系統(tǒng)的設 計 與 建 設 ［J］.交 通 科 技 與 經(jīng) 濟，2013，15（4）:120－123.

［6］付麗莉，李鋼，馬瑞堯，等.土地利用變更調查中的“精度偏移 ”問題研究［J］.測繪科學，2008，33（3）:116－132.

［7］王順義，晏磊，趙紅潁，等.基于CMOS圖像傳感器的可見光遙感相機原型系統(tǒng)設計［J］.光學技術，2005，31（6）:8902－8931

［8］劉曉童，馬文波，馬雪濤.基于 WebGIS的建設用地監(jiān)管系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.交通科技與經(jīng)濟，2013，15（6）:114－117.

［9］馮秀麗，王珂，樓立明，等.SPOT5遙感影像在土地利用變更調查中的應用［J］.浙江大學學報:農(nóng)業(yè)與生命科學版，2005，31（1）:12－16.

［10］Pei Liang，Wang Lilli，etal.The analysis on LUCC and its drive factors based on RS and GIS［J］.2009Urban Remote Sensing Joint Event，2009，978－984.

［11］侯樹兵，李偉.農(nóng)村集體土地使用權地籍調查探討［J］.測繪工程，2014，23（5）:46－50.

［12］杜蕾.遙感影像解譯在地理國情普查中的應用［J］.測繪工程，2014，23（6）:46－49.