邵盈鑫 李純斌 蘇桃

摘要：無人機遙感是土地資源領(lǐng)域新興的研究方法。與傳統(tǒng)的遙感相比，具有成本低、分辨率高、時效性高等優(yōu)點，這些優(yōu)點使無人機遙感應(yīng)用于土地資源管理領(lǐng)域。文章首先對無人機遙感平臺及其研究方法進行了介紹，在此基礎(chǔ)上，對無人機遙感在土地管理中的應(yīng)用和發(fā)展進行了總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)無人機遙感在基礎(chǔ)測繪和土地利用現(xiàn)狀調(diào)查方面應(yīng)用廣泛，最后對無人機遙感在土地管理中所存在的問題進行了探討，并對其在土地管理中的發(fā)展前景進行了展望。

關(guān)鍵詞：無人機遙感;土地資源;基礎(chǔ)測繪;土地利用

無人機遙感技術(shù)將無人機與遙感技術(shù)相結(jié)合，以無人機（Unmanned Aircraft Vehicle）為載體，在無人機上安裝各種遙感傳感器和拍攝裝置，通過無人機來獲取地面數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)相比，無人機輕巧靈活，可以快速地獲取無人機遙感圖像，具有高時效性、高空間分辨率和小比例尺等特點，并受大氣狀況影響較小，彌補了衛(wèi)星遙感影像易受云影響的不足。與有人機遙感技術(shù)相比，無人機遙感技術(shù)成本低，不需要大量的人力，所以逐漸在土地資源管理領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。

一、無人機遙感平臺及其研究方法

隨著無人機、微型計算機、多光譜和高光譜設(shè)備以及數(shù)字攝影測量技術(shù)的發(fā)展，使得無人機遙感平臺日趨完善。無人機在運動的過程中由于平臺向前運動可能會引起圖像模糊，由于飛行高度的變化對影像的分辨率產(chǎn)生影響，會造成正射校正問題和圖像重疊不足的幾何失真問題，由于飛行過程中的光照不同可能引起光譜反應(yīng)，這些以及其他的因素都可能造成影像的質(zhì)量不佳，為此Whitehead和Hugenholtz對這些問題進行了詳細的描述。在獲取遙感信息時必須1.在飛行計劃的背景下考慮最佳的做法;2.檢查校正相機、傳感器的配置;3.飛行中數(shù)據(jù)收集;4.地面控制、輻射校正;5.幾何和大氣校正;6.正射校正和圖像鑲嵌;7.提取遙感應(yīng)用的相關(guān)信息。其中，1.和2.是飛行前的規(guī)劃，3.和4.是在現(xiàn)場進行的調(diào)查，5.～7.是調(diào)查后的任務(wù)，這些方面對數(shù)據(jù)的收集和處理至關(guān)重要。

二、無人機遙感在土地管理中的發(fā)展現(xiàn)狀分析

（一）基礎(chǔ)測繪

傳統(tǒng)意義上的基礎(chǔ)測繪一般采用常規(guī)航空遙感或衛(wèi)星遙感的方法來獲取地面的基礎(chǔ)地理信息。隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，人們對地理環(huán)境的不斷認識和對測繪要求的不斷提高，使得無人機與基礎(chǔ)測繪聯(lián)系緊密。

1. 獲取影像資料。在使用無人機進行基礎(chǔ)測繪時，對測量區(qū)域的實際情況進行全面的調(diào)查，并根據(jù)實際情況設(shè)計實驗方案，如無人機遙感平臺搭建、飛行航線、控制點的選取等，平臺的選取可以通過試飛操作來進行。選取適宜的飛行方案，在實際飛行測量過程中，無人機會產(chǎn)生相應(yīng)的偏角和幅度，因此在飛行期間，需要拍攝一定的圖像，來豐富后期三維影像的處理。

2. 數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)收集對象的不同，無人機可以根據(jù)內(nèi)部控制系統(tǒng)進行自我保護，若想要獲取內(nèi)部存儲的信息，應(yīng)獲取相應(yīng)的訪問權(quán)限，有效地確保所收集數(shù)據(jù)的安全性;另一方面可以采用計算機遙控技術(shù)進行手動采集，根據(jù)基站采集的要求，有目的性地操縱無人機。

3. 環(huán)境的分析。無人機遙感技術(shù)不僅能夠滿足地塊平整的區(qū)域的航拍測量，而且能夠滿足在環(huán)境惡劣的情況下的低空飛行，同時保證獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并進行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，有效地保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，目前無人機遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測、森林開發(fā)、礦山監(jiān)測及農(nóng)村建設(shè)中應(yīng)用廣泛。

4. 數(shù)據(jù)處理。隨著計算機技術(shù)的不斷完善，無人機的處理圖像的方法逐漸多樣化，處理結(jié)果的準(zhǔn)確性也不斷提高，目前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)據(jù)處理軟件有Agisoft PhotoScan、PIX4D mapper、PhotoModeler、iwitness、ContextCapture、Geomagic Wrap、MicMac、VisualSFM、lensphoto等。

5. 地籍測繪。地籍圖是地籍記錄的空間表示，可顯示土地的范圍，價值和所有權(quán)。地籍圖可以精確地提供地塊上的信息，是科學(xué)合理利用土地資源，展開土地調(diào)查工作的基礎(chǔ)。近年來，無人機作為一種快速、低成本的新工具，出現(xiàn)在地籍管理這一研究范圍中。在這一領(lǐng)域中，無人機促進了土地管理的進程并有助于確保土地使用權(quán)，利用高分辨率無人機可以生成地籍圖，提取和劃分地籍邊界。

6. 處理測繪中的突發(fā)事件。在高位崩塌、地震、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，不能采取傳統(tǒng)的測量手段，傳統(tǒng)的測量手段不僅可能會對測量人員造成傷害，而且不能對災(zāi)害情況進行實時監(jiān)控。但是利用無人機遙感技術(shù)就能有效地避免上述情況，無人機可以深入災(zāi)區(qū)，對其進行全天候的監(jiān)測。目前，國內(nèi)外的研究人員致力于開發(fā)性能好、作業(yè)時間長、功能齊全的無人機監(jiān)測平臺。

（二）土地利用現(xiàn)狀調(diào)查

1. 土地管理動態(tài)監(jiān)測。我國現(xiàn)階段土地經(jīng)濟市場競爭激烈，相關(guān)執(zhí)法部門監(jiān)控任務(wù)繁重，因此在執(zhí)法監(jiān)督時，有關(guān)部門可以利用無人機遙感進行動態(tài)巡查和監(jiān)測，根據(jù)無人機航片準(zhǔn)確獲取土地信息數(shù)據(jù)并進行分析，對當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)提出建議，嚴厲打擊違法建設(shè)用地等情況。

2.植被數(shù)據(jù)監(jiān)測。傳統(tǒng)的植被數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果精度差、成本高、覆蓋面小，難以獲得大面積植被覆蓋情況。隨著3s技術(shù)的發(fā)展，無人機遙感技術(shù)有效的解決了這一問題，開發(fā)人員在無人機上配備了一系列傳感器，以獲取更加準(zhǔn)確的地面信息，利用激光雷達、CCD相機、高光譜成像儀、熱成像儀、高分辨率相機、立體相機、斷層掃描儀等傳感器以提供更為精細的三維點云信息、植被覆蓋的色彩信息、植被冠層的全天候溫度監(jiān)測，還可以獲取植被光譜信息、冠層參數(shù)、分支結(jié)構(gòu)及分蘗數(shù)量等。

三、存在的問題及展望

（一）無人機數(shù)據(jù)的獲取與處理還存在技術(shù)上的挑戰(zhàn)

雖然無人機遙感技術(shù)廣泛地應(yīng)用于土地資源管理領(lǐng)域，但無人機的操作方法，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理方法與傳統(tǒng)的測量方法不同，研究人員在實踐中面臨很多技術(shù)上的挑戰(zhàn)。目前，無人機遙感技術(shù)在土地資源管理領(lǐng)域中的應(yīng)用案例大都是基于拍攝的圖片來識別信息，信息較為單一，可能會影響研究的結(jié)果。近年來，大多數(shù)研究者利用無人機遙感獲取植被的冠層信息、植被參數(shù)的自然反演、植被的識別分類等，由于無人機搭載的傳感器較多，對無人機的載荷能力要求較高，并且有些傳感器涉及的參數(shù)較多，需要專業(yè)人士的分析，從而增加了人力成本。為了解決這些問題，研究人員可以嘗試提供簡單的開源無人機圖像分析軟件或方法，通過網(wǎng)絡(luò)平臺來提供更多詳細的案列，建立一套無人機遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過輸入不同的參數(shù)，得到相應(yīng)的結(jié)果。

（二）無人機在土地管理領(lǐng)域中的應(yīng)用還需要進一步擴展

根據(jù)“數(shù)據(jù)國土”的新要求，利用無人機遙感技術(shù)監(jiān)測和調(diào)查土地利用現(xiàn)狀的方法將得到廣泛應(yīng)用。目前對于只有R、G、B三波段的低空航空攝影測量像片的計算機自動分類技術(shù)研究較少，特征函數(shù)也較少，這樣單純運用人工目視解譯進行土地利用現(xiàn)狀調(diào)查雖然正確率較高，但是需要大量的人力、物力，效率較低。希望將來能夠解決這一難題。

（三）無人機行業(yè)的管理規(guī)范并不完善

近年來，隨著技術(shù)的日趨成熟，無人機被廣泛應(yīng)用于地理測繪、航拍、娛樂休閑等領(lǐng)域，由于無人機缺乏相應(yīng)的管理規(guī)定，造成了現(xiàn)在無人機“滿天飛”的現(xiàn)象，這樣不但直接影響航空安全，而且通過加裝電子偵察、電磁攻擊等設(shè)備，還將會威脅我國的國防安全。目前，國外針對無人機操縱人員，飛行航線，飛行時間等方面進行了管控，但是相關(guān)的準(zhǔn)則并沒有形成一個完整的體系，需要進一步完善，加強對無人機的監(jiān)管，建立完善的無人機監(jiān)控系統(tǒng)。

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*基金項目：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科建設(shè)基金（GAU-XKJS-2018—207）和（GAU-XKJS-2018—011）， 國家自然科學(xué)基金（31760693）。

（作者單位：邵盈鑫，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院;李純斌、蘇桃，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院）