劉 洋，祁 瓊

（1．荊州市土地勘測規(guī)劃院，湖北 荊州434000；2. 湖北省土地規(guī)劃勘測院，湖北 武漢 430071）

隨著國土資源管理信息化技術(shù)的迅速發(fā)展以及在地籍測量、土地利用變更調(diào)查監(jiān)測與核查、土地執(zhí)法檢查、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、科研基地系列技術(shù)研究等方面的應(yīng)用深化，國土資源管理對信息數(shù)據(jù)采集及更新的技術(shù)要求也有了進(jìn)一步提高。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及更新方式相比，無人機(jī)航攝系統(tǒng)擁有低成本、高效率，快速及時(shí)獲取高分辨率大比例尺影像的優(yōu)勢，可作為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及更新方式的有效補(bǔ)充，滿足信息化技術(shù)發(fā)展的需求。

1 無人機(jī)航攝系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢

無人飛行器是指利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制的無人駕駛航空飛行器[1,2]。

無人機(jī)航攝系統(tǒng)主要包括飛行平臺(tái)、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)和配套作業(yè)軟件（航線設(shè)計(jì)軟件、航攝影像質(zhì)量檢查軟件、畸變差改正軟件各1套），典型機(jī)型參數(shù)見表1，其中固定翼無人機(jī)在所有的無人機(jī)類型中技術(shù)最為成熟、市場應(yīng)用最為廣泛。

無人機(jī)航攝系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

1）拍攝條件。與衛(wèi)星遙感相比，無人機(jī)航高較低，航拍時(shí)可在云下飛行，最大可抗6級(jí)風(fēng)，甚至可在小雨中作業(yè)，對天氣的要求相對較低，能快速反應(yīng)，及時(shí)獲取影像數(shù)據(jù)[3]；和普通有人機(jī)航拍相比，無人機(jī)航拍具有操作方便，易于轉(zhuǎn)場，起飛降落受場地限制較小，可到達(dá)人無法涉足的危險(xiǎn)區(qū)域等優(yōu)點(diǎn)[4]。

表1 無人機(jī)典型機(jī)型參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2）拍攝精度。無人機(jī)航拍的精度較高，分辨率可達(dá)5～40 cm，成圖比例尺一般在1∶500～1∶5 000之間，可滿足地籍測量和工程建設(shè)的制圖需要[5]。同時(shí)，無人機(jī)航拍的精度能為全國土地變更調(diào)查監(jiān)測與核查、科研基地系列技術(shù)研究等項(xiàng)目的順利實(shí)施提供強(qiáng)有力的支撐和保障。

3）拍攝能力。一架普通無人機(jī)在較理想的天氣狀態(tài)和有利的地理?xiàng)l件下，1 d能獲取到的航拍數(shù)據(jù)不超過100 km2，能充分滿足應(yīng)急項(xiàng)目、中小型項(xiàng)目的規(guī)模需要，同時(shí)也是大型項(xiàng)目很好的補(bǔ)充。

4）拍攝成本。無人機(jī)航攝系統(tǒng)的價(jià)格一般在幾十萬元到幾百萬元不等，最為先進(jìn)的長航時(shí)寬鏡頭的無人機(jī)價(jià)格可達(dá)上千萬元。采購無人機(jī)用戶自行航拍獲取數(shù)據(jù)的成本根據(jù)不同的技術(shù)水平和熟練程度，每km2單價(jià)從數(shù)百到數(shù)千元不等。無人機(jī)航拍服務(wù)費(fèi)用，雖存在不同地區(qū)的差異，但一般航拍每km2約需數(shù)百元，內(nèi)業(yè)處理生成正射底圖每km2需要數(shù)百元，合計(jì)約每km2需1 000元，具有成本較低的應(yīng)用優(yōu)勢。

2 無人機(jī)在國土資源管理中的應(yīng)用

無人機(jī)的低成本、高效率，快速及時(shí)獲取高分辨率的大比例尺影像，使得其在國土資源管理領(lǐng)域中的應(yīng)用有著非常大的潛力，決定了在未來發(fā)展的廣闊前景；可望用于地籍測量、全國土地利用變更調(diào)查監(jiān)測與核查、土地執(zhí)法檢查、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和科研基地系列技術(shù)研究等領(lǐng)域。

2.1 地籍測量

地籍測量是土地管理工作的重要基礎(chǔ)。它以地籍調(diào)查為依據(jù)，以測量技術(shù)為手段，從控制到碎部，精確測出各類土地的位置與大小、境界、權(quán)屬界址點(diǎn)的坐標(biāo)與宗地面積以及地籍圖，以滿足土地管理部門以及其他國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)部門的需要[6]。根據(jù)《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新持續(xù)增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品供給保障能力的若干意見》（中發(fā)[2012]1號(hào)）的文件精神，要穩(wěn)定和完善農(nóng)村土地政策，加快推進(jìn)地籍調(diào)查和地籍信息化建設(shè)，2012年基本完成覆蓋農(nóng)村集體各類土地的所有權(quán)確權(quán)登記頒證，推進(jìn)包括農(nóng)戶宅基地在內(nèi)的農(nóng)村集體建設(shè)用地使用權(quán)確權(quán)登記頒證工作[7]。要發(fā)證就必須進(jìn)行地籍測量，傳統(tǒng)的全野外數(shù)據(jù)采集方法成圖，作業(yè)量大，成本也高（每km2的費(fèi)用達(dá)到8～15萬元），且不宜大面積開展。相比野外實(shí)測，無人機(jī)航測具有周期短、效率高和成本低等特點(diǎn)，對于面積較小的大比例尺地形測量任務(wù)（10～100 km2），受天氣和空域管理的限制較少，成本低。而將無人機(jī)遙感系統(tǒng)進(jìn)行工程化、實(shí)用化開發(fā)，則可利用它機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，在陰天、輕霧天也能獲取合格的彩色影像，從而將大量的野外工作轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)，既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高作業(yè)的技術(shù)水平和精度。

2010年黑龍江全省開展農(nóng)村地籍調(diào)查，急需大比例尺航空影像作為底圖。由于村級(jí)行政單位分布廣、每個(gè)村的成圖面積小，采用衛(wèi)片制作正射影像分辨率難以達(dá)到要求，采用傳統(tǒng)航空攝影方法成本又過高，采用地面測量的方式周期又過長。對此，黑龍江省國土管理部門選取雙鴨山市集賢縣先鋒、長征、宏圖等10個(gè)村作為試點(diǎn)，采用無人機(jī)航攝系統(tǒng)進(jìn)行大比例尺航空攝影。機(jī)組僅用了2 d時(shí)間，累計(jì)飛行5個(gè)架次，獲取分布在40 km2范圍內(nèi)的10個(gè)村級(jí)行政單位的0.05 m分辨率影像1 536張。經(jīng)檢查，航攝成果完全滿足大比例尺影像圖的精度要求。同時(shí)，無人機(jī)的起降選擇在“村村通”公路上，平均每個(gè)有效航攝日無人機(jī)能實(shí)施航攝3個(gè)架次，0.05 m分辨率條件下的航攝面積約10 km2。無人機(jī)航空攝影測量在以村落為單位的測量中將發(fā)揮明顯的技術(shù)優(yōu)勢[8]。

2.2 全國土地利用變更調(diào)查監(jiān)測與核查

每年開展的全國土地變更調(diào)查監(jiān)測與核查項(xiàng)目中對遙感數(shù)據(jù)的需求量非常大，且時(shí)效性非常強(qiáng)，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)往往難以滿足需求，特別是在一些重點(diǎn)地區(qū)，如35個(gè)國家審批監(jiān)管城市，這些地區(qū)一般面積不大，要求在年底1～2個(gè)月的時(shí)間內(nèi)采用高分辨率的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。由于受能力和天氣等因素的制約，高分辨率遙感衛(wèi)星很難在這么短的時(shí)間內(nèi)及時(shí)獲取全部的遙感數(shù)據(jù)。采用無人機(jī)航拍系統(tǒng)配合高分衛(wèi)星，對于高分衛(wèi)星未獲取到合格數(shù)據(jù)的地區(qū)，在一定的時(shí)間點(diǎn)啟動(dòng)無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，能大大增加這些地區(qū)高分遙感數(shù)據(jù)全覆蓋的幾率，保證變更調(diào)查和監(jiān)測時(shí)有圖可依，有據(jù)可查。

另外，在一些地形較復(fù)雜的山區(qū)，由于天氣情況較差，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的接收非常困難，部分地區(qū)在變更調(diào)查之前常因接收不到合格的遙感數(shù)據(jù)而難以開展工作。在目前雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)暫時(shí)還無法滿足要求的情況下，如果經(jīng)費(fèi)有保障，采用無人機(jī)航拍將可能是及時(shí)獲取這些地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)的唯一技術(shù)手段。

2.3 土地執(zhí)法檢查

土地執(zhí)法檢查工作的特點(diǎn)是時(shí)間緊、任務(wù)急，使用最新的高分辨率遙感數(shù)據(jù)是其開展工作的基礎(chǔ)。這些地區(qū)雖然一般面積不是很大，但衛(wèi)星遙感由于受其重返周期和天氣等因素限制，往往不能及時(shí)獲取到所需要的遙感數(shù)據(jù)。而無人機(jī)系統(tǒng)所具備的快速反應(yīng)和高分辨率數(shù)據(jù)獲取能力，與其他遙感方式相比，具有明顯優(yōu)勢。

2.4 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測

為進(jìn)一步深入開展湖北省重點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，改變其發(fā)生種類多、分布廣、頻率高、災(zāi)情重的現(xiàn)狀，無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)可對省內(nèi)除武漢市主城區(qū)以外的103個(gè)縣市區(qū)開展無人機(jī)航攝工作，獲取全省各縣市更高分辨率的影像，編制《湖北省無人機(jī)航攝影像圖冊》和《湖北省無人機(jī)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測圖集》，為區(qū)域地災(zāi)防治和動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測工作提供清晰的影像數(shù)據(jù)源，為政府以及監(jiān)管部門提供準(zhǔn)確的信息[9]。此外，在險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，無人機(jī)亦可克服交通中斷等不利因素，快速趕到出險(xiǎn)區(qū)域，利用航攝系統(tǒng)，獲取最新險(xiǎn)情影像，監(jiān)視險(xiǎn)情發(fā)展。2008年汶川地震與2010年青海玉樹地震中采用無人機(jī)航攝系統(tǒng)快速起飛，成功獲取了災(zāi)區(qū)影像，在第一時(shí)間為指揮決策提供參考，最大限度地規(guī)避了風(fēng)險(xiǎn)[10]。

2.5 科研基地系列技術(shù)研究

無人機(jī)系統(tǒng)在科研基地研究領(lǐng)域，可為土地生態(tài)狀況變化快速監(jiān)測及土地資源綜合管護(hù)提供有效支撐；還可為科研基地多年系列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累提供有益補(bǔ)充。

3 結(jié) 語

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、更新手段相比，無人機(jī)航攝技術(shù)在地籍測量、土地利用變更調(diào)查監(jiān)測與核查、土地執(zhí)法檢查、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、科研基地系列技術(shù)研究等方面具有明顯優(yōu)勢，可為國土資源管理提供快捷高效的工作方式，加快國土資源管理信息化建設(shè)步伐，進(jìn)一步提高土地資源管理水平和效率。

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[3]李兵，岳京憲，李和軍.無人機(jī)攝影測量技術(shù)的探索與應(yīng)用研究[J].北京測繪，2008(1)：1-3

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[6]馬海濤，汪繼偉.基于無人機(jī)開展村莊地籍調(diào)查精度的可行性研究[J].科技資訊，2012(2)：94-95

[7]中共中央，國務(wù)院.關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新持續(xù)增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品供給保障能力的若干意見（中發(fā)[2012]1號(hào)）[EB/OL].http://theory.people.com.cn/GB/16996451.html，2012-02-01

[8]李安利.農(nóng)村地籍調(diào)查面小點(diǎn)多無人機(jī)靈活便捷顯神通[EB/OL]. http://www.zgchb.com.cn/newspaper/show.php?itemid=17843,2011-08-19

[9]黃愛鳳，鄧克續(xù).民用無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)[C].第九屆長三角科技論壇，南京，2012

[10]曾濤，楊武年，簡季.無人機(jī)低空遙感影像處理在汶川地震地質(zhì)災(zāi)害信息快速勘測中的應(yīng)用[J].測繪科學(xué)，2009，34(10)：64-65