武漢市洪山高中 龍靜怡

湖北省航測遙感院 劉 鵬

1 引言

農(nóng)村建筑區(qū)過去一般沿著河流道路呈帶狀分布，隨著美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的推進，農(nóng)村宅基地建設(shè)正向小城鎮(zhèn)化或集約化方向發(fā)展，這符合城市化發(fā)展的要求。如何對廣大的農(nóng)村建筑區(qū)的發(fā)展進行廉價而有效的監(jiān)測和引導(dǎo)，是擺在相關(guān)政府部門面前的一個問題。利用何種方式為政府決策提供有效數(shù)據(jù)支撐，是本文探討的課題。

2 建筑區(qū)變化監(jiān)測的方法

2.1 監(jiān)測的途徑

建筑區(qū)監(jiān)測的途徑有以下幾種：利用人工進行調(diào)查和測量；利用航空影像或衛(wèi)星影像進行監(jiān)測；利用最新的地形圖進行監(jiān)測；利用無人機航攝結(jié)合地理國情調(diào)查成果進行監(jiān)測。

2.2 優(yōu)勢比較

利用人工進行調(diào)查和測量，成本高、效率低；利用航空影像或衛(wèi)星影像進行監(jiān)測，成本高，周期長。利用最新的地形圖進行監(jiān)測時效性差，如果專門為監(jiān)測進行地形圖測繪，相較前者成本更高。利用無人機航攝結(jié)合地理國情調(diào)查成果進行監(jiān)測，時效性、效率及成本的優(yōu)勢明顯。2014年全國開展了地理國情普查，2016年、2017年進行了基礎(chǔ)地理國情監(jiān)測，這些數(shù)據(jù)為監(jiān)測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用無人機獲取監(jiān)測區(qū)的最新影像，具有作業(yè)方式靈活、快捷，效率高(一架次40或80平方公里)，數(shù)據(jù)易解譯，便于攜帶，成本低、易維護，智能化程度高等特點。

3 無人機選型

3.1 民用無人機種類及特點

民用無人機按平臺分類，主要有固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機三種，用于攝影測量各自特點如下：

固定翼無人機飛行速度快，在相同飛行環(huán)境下，航線穩(wěn)定性較好；無人直升機靈活性強，可原地垂直起飛、懸停，但航線穩(wěn)定性差；多旋翼無人機起降方式和靈活性介于固定翼和直升機之間，優(yōu)勢是價格便宜，操作簡單，但其航線穩(wěn)定性也差。

3.2 無人機選型

監(jiān)測類民用無人機常使用固定翼無人機或多旋翼無人機。鑒于精準定位、降低成本、一圖多用的設(shè)想，無人機獲取的影像除了生產(chǎn)正射影像外，還要求能滿足地形圖測繪的要求，這對航線的穩(wěn)定性提出更高要求。因此固定翼無人機為最優(yōu)選擇。

4 無人機技術(shù)監(jiān)測宅基地變化的策略設(shè)計

利用固定翼無人機對監(jiān)測區(qū)進行低空攝影→通過空三加密、正射影像處理得到監(jiān)測區(qū)正射影像→自動（或人工）解譯→套合基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測地表覆蓋數(shù)據(jù)，進行建筑增量識別→生成監(jiān)測成果報告。

5 在某縣美麗鄉(xiāng)村建設(shè)宅基地監(jiān)測的應(yīng)用案例

5.1 利用固定翼無人機獲取某縣影像

5．1．1 無人機型號與參數(shù)

選用固定翼無人機KC2000進行監(jiān)測區(qū)影像獲取。KC2000技術(shù)參數(shù)見表1。

表1

5．1．2 航攝參數(shù)設(shè)置

相機類型：Canon EOS 5DS，鏡頭焦距為35.0mm，像幅大?。?6mm*24mm。航向重疊：78.1%；旁向重疊：49%；地面分辨率：0.0794米；成圖比例尺為：1:1000；基準面高程：30米；相對航高：670.67米；航線間距：351.81米。

圖1

5.2 航攝任務(wù)及范圍

本次航攝任務(wù)為某縣開發(fā)區(qū)，面積約60平方公里，航攝范圍見圖2，設(shè)計地面分辨率優(yōu)于0.1米，能滿足1：1000地形圖測繪的要求。

圖2

5.3 航線設(shè)計

圖3

5.4 建筑區(qū)解譯與變化監(jiān)測

建筑區(qū)解譯有兩種方式：一種是自動解譯；另一種是人工解譯。自動解譯優(yōu)點是速度快，缺點是分類不夠精確，特別是高精度影像的居民地，分類精度不高。本項目中主要利用人工解譯方法進行房屋及宅基地解譯。

人工解譯的具體方法為：對不同期影像進行疊加，分析變化區(qū)域，通過人工方式，采集新增或消失的房屋建筑區(qū)。解譯的變化區(qū)域監(jiān)測成果提交給相關(guān)部門，進行跟蹤處理及相關(guān)分析，為政府決策提供可靠依據(jù)。

5.5 變化監(jiān)測成果

圖4為2017年3月獲取的監(jiān)測區(qū)影像數(shù)據(jù)，圖5為通過人工解譯表達的建筑或建筑區(qū)。圖6是2017年8月獲取的監(jiān)測區(qū)影像數(shù)據(jù)，建筑或建筑區(qū)正在發(fā)生著顯著的變化。

圖7為該開發(fā)區(qū)人工解譯表達的建筑或建筑區(qū)。可看出隨著美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的要求，農(nóng)村宅基地建設(shè)改變了過去沿著河流道路呈帶狀分布的特點，正向小城鎮(zhèn)化或集約化方向發(fā)展。

圖4

圖5

圖6

圖7

6 結(jié)論和討論

基于無人機的建筑區(qū)變化監(jiān)測，具有時效性強，監(jiān)測區(qū)域規(guī)劃機動、靈活，成本低等優(yōu)勢，在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、建筑區(qū)變化，以及基礎(chǔ)性地理省情、市情、縣情監(jiān)測等長期性、周期性的監(jiān)測中，無人機可以得到廣泛應(yīng)用。同時通過收集衛(wèi)星影像、航空影像、各種比例尺地形圖數(shù)據(jù)以及專題數(shù)據(jù)，建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，能更加有效的提供更全面、更新，時效性、規(guī)律性更強的數(shù)據(jù)，從而為政府決策提供數(shù)據(jù)支持。

[1]王軍鋒．無人機機載SAR在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J]．測繪與空間地理信息,2016,5．

[2]王文龍,低空航攝系統(tǒng)開展地理國情外業(yè)調(diào)查研究[J]．地理空間信息,2017(10)．

[3]王子卿．無人機遙感監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用概況[J]．農(nóng)業(yè)與技術(shù),2016(2)∶235．

[4]易明華,徐玉玲．基于無人機低空航攝系統(tǒng)的應(yīng)急測繪研究[J]．江西測繪,2014(1)．