邵 飛，王富海

(1.山東省林業(yè)保護和發(fā)展服務(wù)中心，山東 濟南250101； 2.濟南新綠豪設(shè)計公司，山東 濟南250101)

1 引言

近年來，隨著遙感及航空攝影技術(shù)的快速發(fā)展，森林資源監(jiān)測、森林防火、病蟲害防治、確權(quán)登記、自然保護地管理等領(lǐng)域都開展了無人機技術(shù)運用。 尤其是自2019年國家啟動自然資源確權(quán)登記工作以來，為改變傳統(tǒng)調(diào)查登記模式，解決確權(quán)登記信息多元化問題，提高外業(yè)效率，降低外業(yè)強度，特別是地形復(fù)雜、人員難以到達地區(qū)，很多地區(qū)探索開展了自然資源統(tǒng)一確權(quán)三維登記。 一方面，可為確權(quán)登記提供了基礎(chǔ)影像資料，另一方面，傾斜攝影測量三維重建是當前攝影測量與計算機視覺領(lǐng)域的研究熱點之一，它將現(xiàn)實世界轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵕叭S大數(shù)據(jù)。 輕小型無人機在獲取對地光學(xué)影像具有輕型、快速的特點優(yōu)勢，它提供了常規(guī)遙感、航攝方式不能給予的多元信息。 借助于Skyline 平臺，能夠?qū)⒌V產(chǎn)資源登記統(tǒng)計數(shù)據(jù)、管制關(guān)聯(lián)信息數(shù)據(jù)、生態(tài)保護紅線、國家審批數(shù)據(jù)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、高精度實景三維模型、傳統(tǒng)不動產(chǎn)權(quán)籍等多源數(shù)據(jù)進行深度融合，將自然資源管理延伸至三維空間、歷史變化、地上地下等多維度。 本文數(shù)據(jù)主要獲取了2016年濟南市重點礦山確權(quán)相關(guān)資料。

2 模式比較分析

2.1 傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源登記模式

在確權(quán)登記外業(yè)調(diào)查核實方面，傳統(tǒng)登記模式主要是基于二維影像圖，實際工作中常常會遇到登記單元或區(qū)域位置偏僻、礦區(qū)難以攀爬、人員徒步難以到達、整體宏觀影像不全、資源類型及邊界難以辨識等問題。在數(shù)據(jù)庫方面，傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源登記庫類型比較多，主要采用礦產(chǎn)資源儲量登記庫、儲量統(tǒng)計庫、儲量利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)庫、探礦權(quán)數(shù)據(jù)庫、采礦權(quán)數(shù)據(jù)庫等多個數(shù)據(jù)庫。 在數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)及流程方面，傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源登記以最新的正射影像及第三次國土調(diào)查成果為基礎(chǔ)， 在工作底圖上疊加各類專項調(diào)查成果、礦產(chǎn)資源儲量估算范圍、礦產(chǎn)地范圍及探礦權(quán)、采礦權(quán)、自然保護地邊界范圍線，同時，關(guān)聯(lián)自然資源登記單元內(nèi)的公共管制和特殊保護等資料，制作不低于1:10000 比例尺工作底圖； 然后根據(jù)工作底圖，按照登記單元劃定原則，合理劃定登記單元，開展內(nèi)業(yè)調(diào)查、外業(yè)調(diào)查核實、數(shù)據(jù)入庫審核等流程，最終完成登記發(fā)薄。

2.2 三維礦產(chǎn)資源登記模式

基于Skyline 的三維登記管理平臺具有強大的分析、管理功能，相信在不久的將來，可以逐漸發(fā)展成為自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記平臺的主要趨勢。 目前，隨著無人機傾斜攝影技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用，傾斜攝影系統(tǒng)采用仿地飛行等技術(shù)手段，保障了礦產(chǎn)資源實景三維模型精度，可以提供相對于傳統(tǒng)虛擬可視化三維模型更加直觀、更加真實的實景三維數(shù)據(jù)。 調(diào)查人員及指界人員可以直觀地通過實景三維模型，對自然資源類型、自然狀況、權(quán)屬邊界進行識別分析，進行初步判斷，為進一步核實提供第一手分析資料數(shù)據(jù)，可以大大減少工作量，實現(xiàn)外業(yè)核實工作精準度。 同時，也解決了外業(yè)人員爬溝過坎、跋山涉水的問題，并且可以延展對接未來地下三維空間模型。

3 精度分析

調(diào)查人員利用無人機在試驗區(qū)域進行了多次航攝試驗，基于實景三維進行矢量化，獲取了傾斜影像分辨率和矢量化成果精度對照如下表1 所示。 實際研究表明傾斜實景三維的精度程度，遠遠滿足礦產(chǎn)資源確權(quán)圖解法獲取相鄰界址點的間距誤差不大于圖上0.3 mm，圖上允許誤差0.6 mm，實測法界址點相對于臨近控制點的點位中誤差和相鄰界址點的間距誤差不大于±10 cm，允許誤差不大于±20 cm 的要求。

表1 低空傾斜影像分辨率與實景三維成圖精度對照表Table 1 Comparison table between resolution of low-altitude tilt image and accuracy of real-life 3D mapping

4 礦產(chǎn)三維登記系統(tǒng)及應(yīng)用實例

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文實景三維登記系統(tǒng)采用由數(shù)據(jù)服務(wù)器和調(diào)查登記管理登記系統(tǒng)兩部分組成的B/S 架構(gòu)，數(shù)據(jù)服務(wù)器使用Oracle 11G R1+Skyline 平臺管理后臺數(shù)據(jù)，采用JavaScript 二次開發(fā)。數(shù)據(jù)源主要包括探明儲量的礦產(chǎn)資源調(diào)查成果，傾斜攝影實景三維等多源大數(shù)據(jù)，數(shù)字航空影像數(shù)據(jù)（DOM）、數(shù)字地面高程模型（DEM）以及地名地址、元數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，永久基本農(nóng)田劃定成果、生態(tài)保護紅線成果、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等公共管制信息數(shù)據(jù)。

4.2 精度檢測

本文利用D2000 傾斜攝影無人機，采用仿地飛行，獲取了礦產(chǎn)資源調(diào)查區(qū)1.5 cm 分辨率傾斜影像，參考登記單元范圍利用ContextCapture 自動化建模技術(shù)制作地表礦產(chǎn)資源實景三維模型。 對模型進行了質(zhì)量檢查，實測了40 個礦產(chǎn)資源區(qū)地物特征點，與實景三維解析同名點進行精度比對，如下表2 所示：

表2 實景三維測圖精度統(tǒng)計表Table 2 Precision Statistics of Real scene 3D

4.3 功能介紹

本文礦產(chǎn)資源三維登記管理調(diào)查系統(tǒng)，基于Skyline 平臺采用JavaScript 進行開發(fā)。主要功能包括礦產(chǎn)資源登記管理、查詢檢索、空間量測、統(tǒng)計匯總、立面及剖面分析、淹沒分析、開采動態(tài)監(jiān)測等功能，如下圖4、5 所示。

圖4 礦產(chǎn)資源方量分析

圖5 基于Skyline 的實景三維礦山登記管理調(diào)查系統(tǒng)

5 結(jié)論

自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記類型涉及水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂等多源數(shù)據(jù)，本文通過高精傾斜實景三維數(shù)據(jù)探索礦產(chǎn)資源三維登記管理系統(tǒng)，基于Skyline 平臺，建立了融合礦產(chǎn)資源調(diào)查、登記、管理等多功能的三維平臺，創(chuàng)新了傳統(tǒng)地表礦產(chǎn)資源登記管理模式，有效解決了數(shù)據(jù)銜接不統(tǒng)一、不同步、效率不高等問題，構(gòu)建了數(shù)據(jù)云大腦，基于后臺多樣算子調(diào)用服務(wù)的形式，構(gòu)建三維登記管理系統(tǒng)將是未來三維登記模式探索的方向。