張何欣

（大連市自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧大連 116000）

國土調(diào)查云是自然資源部依托大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“等保2.0”以及3S技術(shù)建成的自然資源管理工作平臺[1]，該平臺集成了自然資源領(lǐng)域多年份、多類別數(shù)據(jù)資源，由Web管理端、智能管理APP、在線監(jiān)管APP共3個終端向用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)和技術(shù)支持。2019年12月，國土調(diào)查云2.0發(fā)布，該版本加入了無人機(jī)舉證功能，該功能統(tǒng)一了資源調(diào)查影像資料的拍攝標(biāo)準(zhǔn)，加入了安全可靠的加密方式，實(shí)現(xiàn)了飛行航線的統(tǒng)一規(guī)劃和飛行的自動化控制[2]?！皣琳{(diào)查云+無人機(jī)”的舉證核查模式在第三次全國國土調(diào)查中有著廣泛應(yīng)用，極大提高了外業(yè)核查的效率并最大限度確保了數(shù)據(jù)的真實(shí)性[3-5]。由于缺少統(tǒng)一的無人機(jī)飛行目標(biāo)數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)，處理后的數(shù)據(jù)加載到國土調(diào)查云平臺后時常出現(xiàn)無法讀取的問題，結(jié)合實(shí)踐分析，其原因有兩點(diǎn)：一是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)未滿足平臺要求；二是數(shù)據(jù)制作工具選擇不當(dāng)。為解決上述問題，切實(shí)提高無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，本文以大連市捷山園林班巡查數(shù)據(jù)處理為例，提出無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)處理流程，并研究關(guān)鍵技術(shù)方法，為自然資源自動化巡查提供技術(shù)參考。

一、技術(shù)路線

按照國土調(diào)查云平臺有關(guān)要求，無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)處理總體要求可分為3個方面： 數(shù)據(jù)輸入格式應(yīng)為*.shp；空間參考應(yīng)使用CGCS_2000；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備“圖斑名稱”、“圖斑編號”、“圖斑面積”以及“行政區(qū)代碼”4個必要字段。根據(jù)數(shù)據(jù)處理的總體要求，本文擬定的國土調(diào)查云無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)處理技術(shù)路線可分為3個部分，分別是數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)一致性檢查和系統(tǒng)加載（圖1）。

圖1 技術(shù)路線

由圖1可知，數(shù)據(jù)預(yù)處理包含數(shù)據(jù)采集、格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換3個環(huán)節(jié)，該階段旨在統(tǒng)一多源數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，為進(jìn)一步處理打好基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)一致性檢查重點(diǎn)在于檢查并修改空間數(shù)據(jù)存在的幾何、拓?fù)溴e誤，并按照數(shù)據(jù)處理總體要求構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)加載階段即將上述兩個階段處理好的數(shù)據(jù)輸入國土調(diào)查云數(shù)據(jù)處理工具，并在Web管理端分發(fā)至外業(yè)工作人員，準(zhǔn)備實(shí)施外業(yè)調(diào)查?？紤]到數(shù)據(jù)無法加載的原因，數(shù)據(jù)處理成功與否主要取決于數(shù)據(jù)一致性檢查與系統(tǒng)加載兩個環(huán)節(jié)。

二、數(shù)據(jù)應(yīng)用

為測試本文技術(shù)路線的可行性，將加載好的數(shù)據(jù)加載至國土調(diào)查云平臺，并通過Web管理端向外業(yè)工作人員分派任務(wù)，巡查作業(yè)選取在線監(jiān)管APP作為無人機(jī)飛行控制軟件，該APP全方位支持*.gty格式文件，并能夠一鍵控制無人機(jī)的起飛、返航、降落，并具備航線規(guī)劃功能，可執(zhí)行圖斑的查看、巡查、舉證拍照等多種任務(wù)。

1.研究區(qū)及數(shù)據(jù)概況

本文選取大連市捷山園作為研究區(qū)，該區(qū)位于大連市中山區(qū)與西崗區(qū)的交界處，南鄰八一路，園區(qū)面積約為1407.28畝，海拔約200米。巡查目標(biāo)數(shù)據(jù)格式為*.kml，*.kmz，坐標(biāo)系為WGS-84。經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)已統(tǒng)一成*.shp格式，空間參考為CGCS2000。

2.數(shù)據(jù)一致性檢查與系統(tǒng)加載

（1）幾何檢查及修改

在數(shù)據(jù)管理工具中選擇檢查幾何工具，重點(diǎn)檢查短線段、空幾何、不正確的環(huán)走向、不正確的線段方向、自相交、非閉合環(huán)、空的部分、重復(fù)折點(diǎn)、不匹配的屬性、不連續(xù)的部分和空的Z值共11項(xiàng)，確?？臻g數(shù)據(jù)集合正確，并生成幾何問題處理報(bào)告。經(jīng)檢查，研究區(qū)數(shù)據(jù)無幾何錯誤。

（2）拓?fù)錂z查及修改

由于拓?fù)錂z查只能在Feature Dataset（要素集）中進(jìn)行，因此需要在GIS平臺中構(gòu)建“林業(yè)巡查數(shù)據(jù)庫.gdb”，并在其中創(chuàng)建一個要素集，空間參考與各圖層一致，建好后將所有*.shp加入該數(shù)據(jù)集，并建立拓?fù)洌?guī)則為“不能重疊”、“不能與其他要素重疊”。經(jīng)檢查，未發(fā)現(xiàn)研究區(qū)數(shù)據(jù)拓?fù)溴e誤。在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，原始數(shù)據(jù)中存在一些不合理之處，如兩個地塊之間出現(xiàn)不合理的連接，需要啟動編輯工具，應(yīng)用“剪裁面工具”對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，共修正不合理連接163處（圖2）。

圖2 拓?fù)錂z查及修改

（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)修改

國土調(diào)查云外網(wǎng)工作平臺要求的輸入數(shù)據(jù)格式為*.shp，由于*.gdb中圖層的主鍵及默認(rèn)字段與*.shp有差異，須將*.gdb圖層轉(zhuǎn)回*.shp，并去掉多余字段，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建滿足要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（表1）。

表1 國土調(diào)查云外網(wǎng)工作平臺規(guī)定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

為規(guī)范項(xiàng)目地塊管理，本文采用“行政區(qū)拼音首字母+下劃線+流水號”的方式對地塊編號，流水號可采用FID字段的值，如“GJZ_01”，即在GIS平臺的字段計(jì)算器編輯代碼：”GJZ”&”_”&[FID]，完成地塊批量編號。

（4）系統(tǒng)加載

將一致性檢查后的*.shp數(shù)據(jù)按照區(qū)域名稱命名，在國土調(diào)查云外網(wǎng)工作平臺下載通用任務(wù)數(shù)據(jù)制作工具安裝程序，業(yè)務(wù)類型選擇“通用任務(wù)”，坐標(biāo)系與*.shp數(shù)據(jù)一致，生成國土調(diào)查云專用數(shù)據(jù)格式*.gty文件，并加載到系統(tǒng)（圖3）。處理后的數(shù)據(jù)符合巡查要求，可以作為巡查任務(wù)數(shù)據(jù)分發(fā)至外業(yè)工作人員。

圖3 系統(tǒng)加載數(shù)據(jù)正射照片

3.巡查飛行

將任務(wù)數(shù)據(jù)通過Web管理端分發(fā)至工作人員。按照研究區(qū)與巡查設(shè)備的實(shí)際情況，將無人機(jī)自動化巡查分為安全檢查、航線規(guī)劃、起飛、無人機(jī)拍照、無人機(jī)返回以及數(shù)據(jù)同步6個環(huán)節(jié)。每次飛行每個圖斑自動拍攝兩張照片，一張正射圖，一張斜拍圖并帶有舉證五要素：時間、坐標(biāo)、人員、方位角、照片（圖4）。

圖4 無人機(jī)自動化巡查拍攝照片

外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，移動端的信息會自動匯交至云端，并可在Web管理端查看該項(xiàng)目的元數(shù)據(jù)、巡查記錄、巡查拍攝圖片以及拍攝時無人機(jī)的位置，如管理員提出補(bǔ)充外業(yè)調(diào)查的要求，外業(yè)人員可及時補(bǔ)充，確保外業(yè)巡查任務(wù)保質(zhì)保量完成（圖5）。

圖5 國土調(diào)查云Web管理端數(shù)據(jù)同步

本方法處理的數(shù)據(jù)不僅能為外業(yè)巡查提供目標(biāo)，支持無人機(jī)自動化巡查，還可以為內(nèi)業(yè)管理提供依據(jù)，各類數(shù)據(jù)（巡查目標(biāo)地塊地理信息、無人機(jī)位置信息、外業(yè)圖像信息）在國土調(diào)查云Web端集成，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化，極大提高了自然資源巡查工作成效。

三、結(jié)語

本文提出了無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)處理流程，研究了關(guān)鍵技術(shù)方法，切實(shí)解決了國土調(diào)查云平臺加載無人機(jī)巡查數(shù)據(jù)時出現(xiàn)無法讀取數(shù)據(jù)的問題，并利用國土調(diào)查云無人機(jī)自動巡查功能在大連市捷山園地區(qū)開展林班巡查實(shí)地測試，實(shí)踐表明，本文提出的技術(shù)路線能夠滿足無人機(jī)自動化巡查的需求，該方法能夠?yàn)樽匀毁Y源巡查工作提供有效的技術(shù)支撐。