曹 琴

（天水三和數(shù)碼測繪院有限公司，甘肅 天水 741000）

我國國土資源豐富，但是國土資源管理技術比較落后，效率低。在第二次全國土地調查時，使用的遙感影像分辨率偏低，因此對國土資源調查并不充分，然后每年都需要進行年度變更調查，對土地使用性質發(fā)生變化的地塊，重新進行屬性的賦值。在這過程中，可以發(fā)現(xiàn)部分違建建筑物，但是周期較長，執(zhí)法難度較大，損失較嚴重。在全國農(nóng)村土地承包經(jīng)營權項目中，全國絕大多數(shù)企業(yè)將無人機攝影測量技術用于該項目中，獲取了我國農(nóng)村地區(qū)高精度、高分辨率的正射影像成果，成為了重要的基礎數(shù)據(jù)。在第三次全國國土調查的時候，對于疑似圖斑外業(yè)舉證，也采用了無人機攝影技術，利用無人機獲取疑似圖斑的實地照片，通過在線傳輸?shù)絻葮I(yè)，內業(yè)圖斑核查人員對實地照片進行分析，對疑似圖斑進行定性。在“智慧城市”“數(shù)字城市”“實景三維中國建設”“美麗鄉(xiāng)村建設”等國家大型測繪項目中，都利用了無人機攝影測量技術。本研究主要對無人機攝影測量技術進行簡單介紹，結合實際項目，對無人機攝影技術在國土資源管理中的應用進行分析，有助于提升國土資源管理水平。

1 無人機航攝技術介紹

1.1 無人機系統(tǒng)組成

無人機系統(tǒng)組成大致可分為5個部分，分別是動力系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、任務載荷系統(tǒng)、通信導航系統(tǒng)。動力系統(tǒng)主要是為無人機提供能量，用來完成無人機的航飛任務；地面站系統(tǒng)負責數(shù)據(jù)采集前的航線規(guī)劃、任務提交，用于在航飛過程中無人機飛行狀態(tài)的監(jiān)測和航飛成果質量的檢查；飛控系統(tǒng)主要負責無人機按照提交的任務進行有續(xù)飛行；任務載荷系統(tǒng)主要是根據(jù)不同需求搭載不同的數(shù)據(jù)采集設備；通信導航系統(tǒng)負責飛機在飛行過程中的定位，負責GPS信號等的發(fā)送與接收[1-3]。目前，主流的無人機都搭載高精度的定位系統(tǒng)，可以達到米級的精度，對于裝載了后差分或實時差分設備的無人機來說，定位可以達到厘米級，完全可以滿足絕大多數(shù)項目的需求。

1.2 無人機垂直攝影

垂直攝影是指飛行平臺搭載垂直向下的相機進行數(shù)據(jù)采集，這種作業(yè)方式效率高、精度可滿足部分項目需求。主要依據(jù)共線方程對數(shù)據(jù)進行解算，涉及到的主要環(huán)節(jié)有影像金字塔創(chuàng)建、特征點檢測與提取、特征點匹配與平差、像控點轉刺與平差、數(shù)字表面模型匹配與編輯、單張影像糾正、影像鑲嵌與輸出。

1.3 無人機傾斜攝影

傾斜攝影是相對垂直攝影來說的，是指在飛行平臺上搭載多臺影像傳感器，完成對地物多角度全方位的數(shù)據(jù)采集，生成測繪產(chǎn)品。常見的搭載的有大勢智慧的搖擺2鏡頭，飛盟的掃擺9鏡頭和主流的5鏡頭。其中5鏡頭常見的是由1個垂直鏡頭和前、后、左、右4個側視鏡頭組成，垂直鏡頭主要從頂部進行采集，側視鏡頭主要采集建筑物側面影像信息?；趦A斜攝影技術生產(chǎn)的成果主要為實景三維模型，傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品可基于實景三維模型進行生產(chǎn)。實景三維模型生產(chǎn)主要的環(huán)節(jié)有多視影像聯(lián)合平差、多視影像密集匹配、密集點云生成、不規(guī)則三角網(wǎng)構建、立體白膜生產(chǎn)和紋理映射貼圖輸出，該技術較垂直攝影測量，生產(chǎn)的產(chǎn)品包含的信息更加豐富，精度更高，更能滿足人們對測繪產(chǎn)品的需求。

1.4 無人機生產(chǎn)4D產(chǎn)品流程

無人機生產(chǎn)4D產(chǎn)品的流程主要包括航飛之前的測區(qū)勘察、空域申請、航線規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預處理、空中三角測量、4D產(chǎn)品、實景三維模型產(chǎn)品生產(chǎn)和成果分析應用，具體如圖1所示。

圖1 無人機生產(chǎn)4D產(chǎn)品流程

2 無人機在國土資源管理中的應用

本研究以天水三和數(shù)碼測繪院有限公司承接的一些國家、省市大型項目為例，對無人機技術在土地確權登記、房地一體確權登記、土地開發(fā)整治、土地利用動態(tài)監(jiān)測、地質災害監(jiān)測、美麗鄉(xiāng)村建設和罌粟種植巡查中的應用進行分析。

2.1 土地確權登記

土地確權登記是指對土地的所有權、使用權和其他權利進行確認和確定，并登記在冊。在我國農(nóng)村，土地是以承包的形式劃分給農(nóng)民的，農(nóng)民在不改變土地性質的前提下，可以對土地根據(jù)自身需求進行使用。在第三輪土地確權登記的過程中，天水三和數(shù)碼測繪院有限公司使用了無人機攝影測量技術，對大面積的土地進行整體航拍，然后采集像控點，利用影像數(shù)據(jù)處理軟件，生成滿足精度需求的正射影像圖，然后結合ArcGIS軟件，按照坎子、道路等對地塊進行矢量化，將矢量化成果套合在影像圖上輸出，然后按照圖紙進行入戶確權登記。相比傳統(tǒng)的利用RTK進行地塊采集，效率大幅度提升，節(jié)約了大量的人力、物力和財力。對于國土資源管理來說，所有數(shù)據(jù)都有紙質版和電子版，留下了簽字的憑證，也便于對海量數(shù)據(jù)進行查詢與遍歷，提高了數(shù)據(jù)管理水平和服務質量。

2.2 房地一體確權登記

房地一體確權登記，傳統(tǒng)的作業(yè)方式是使用全站儀、RTK和卷尺，對房角點坐標進行采集，對房屋邊長進行拉距離，對于隱蔽點，利用周邊點位坐標進行交會解算，這種作業(yè)方式效率低、成本高、風險高，大量的外業(yè)工作，費時費力。隨著無人機傾斜攝影技術的出現(xiàn)與迅速發(fā)展，傾斜攝影測量已經(jīng)被成功地應用于房地一體確權登記項目中。通過對任務區(qū)進行航拍，采集像控點用于控制精度，利用建模軟件自動化建模，利用三維裸眼采集軟件對模型進行采集，得到房屋矢量數(shù)據(jù)。這種作業(yè)方式將外業(yè)工作轉為內業(yè)，降低了工作的風險性，且和傳統(tǒng)作業(yè)方式對比，在精度滿足規(guī)范要求的前提下，效率也大幅度提升。河南省在頒發(fā)農(nóng)村房地一體不動產(chǎn)證書的時候，率先將實景三維模型打印于證書上，更具有真實性。對于國土資源管理人員來說，擁有實景三維模型數(shù)據(jù)，可以更好地了解土地的使用情況，對于后期違建、礦建、改變土地使用性質的行為，可以更容易發(fā)現(xiàn)，更利于執(zhí)法。

結合天水三和數(shù)碼測繪院有限公司承接的多個房屋拆遷項目，都是在拆遷前對拆遷區(qū)域進行傾斜攝影建模，獲得拆遷前的一手資料，有助于入戶調查，拆遷費用評估以及后續(xù)搶建情況說明，也有助于城市規(guī)劃部門更好地規(guī)劃土地資源。

2.3 土地開發(fā)整治

為了提升土地的質量，我國每年都在對大面積的土地進行開發(fā)與整治。無人機航測技術主要負責完成影像數(shù)據(jù)的航拍，然后利用航拍成果進行正射影像圖和數(shù)字線劃圖的生產(chǎn)。正射影像圖可以用來規(guī)劃線路，便于在開發(fā)整治的過程中少走彎路；數(shù)字線劃圖主要提供等高線和高程點，便于在整治前，對土方量、坡度等進行計算，然后估算成本費用以及工期，根據(jù)計算數(shù)據(jù)給出最優(yōu)的實施方案，有助于提高工作效率，節(jié)約開支。整治完成后，基于數(shù)字化成果，有助于后期對土地進行動態(tài)管理[4]。

2.4 土地利用動態(tài)監(jiān)測

國家每年都會對土地的性質進行核查，通過對2個時間節(jié)點的影像對比分析，找出土地使用性質可能發(fā)生變化的部分，被確定為疑似圖斑，下發(fā)到每個地方，然后通過實地舉證進行說明。在全國影像獲取方面，主要依靠高分辨率的遙感影像，在舉證的時候，可采用無人機從遠景、近景進行航攝，獲取土地真實使用性質的舉證圖片，用來對圖斑的用途進行說明。在國土三調外業(yè)舉證期間，對于部分困難地區(qū)，就采用了無人機舉證，有效的提升了外業(yè)效率，且減小了外業(yè)風險，提升了數(shù)據(jù)獲取的質量。對于國家部門核查圖斑人員來說圖斑證據(jù)更有利于對圖斑的使用性質進行定性[5]。

2.5 地質災害監(jiān)測

地質災害每年頻發(fā)，嚴重影響著人們的財產(chǎn)和生命。地質災害發(fā)生具有隨機性、不定時性，采用傳統(tǒng)的人工核查，可能會對核查人員帶來安全隱患，尋求一種安全高效的核查方式迫在眉睫。利用無人機搭載垂直鏡頭可以獲取地質災害裂縫，但是不具有三維場景，不利于分析。近年來興起來的傾斜攝影技術和貼近攝影測量技術采集影像數(shù)據(jù)，利用三維建模軟件獲得實景三維模型，將模型導入第三方平臺，利用平臺中地質災害模擬的功能，對災害發(fā)生的誘因進行分析，從而對發(fā)生災害后帶來的損失進行評估。結合多期數(shù)據(jù)，監(jiān)測裂縫裂開速度，監(jiān)測災害點水平和垂直位移，盡早預測災害，撤離群眾，減少損失。專業(yè)人員對各種數(shù)據(jù)的深入分析，可以提高預測災害的成功率，將可能發(fā)生災害帶來的損失降到最低。

2.6 美麗鄉(xiāng)村建設

美麗鄉(xiāng)村建設作為國家一個大型項目，具有全國性的特點。每個地方對美麗鄉(xiāng)村建設需要做的任務并不統(tǒng)一，結合國家政策，可將無人機攝影測量技術用于美麗鄉(xiāng)村建設。無人機搭載攝影儀，可對鄉(xiāng)村風貌進行多角度攝影，將攝影成果制作為宣傳片，利用目前主流的媒體進行播映，可以對鄉(xiāng)村進行宣傳。無人機搭載非量測數(shù)碼相機，可對鄉(xiāng)村整體進行影像采集，對個別風景區(qū)、古建筑等具有代表性的建構筑物進行貼近攝影測量，然后多源數(shù)據(jù)進行融合建模，將建模成果對外展示，增加人們對鄉(xiāng)村的認識，提升鄉(xiāng)村的知名度。每年對鄉(xiāng)村進行建模，將建模成果保存下來，通過多年的數(shù)據(jù)，可以見證鄉(xiāng)村發(fā)展的腳步，有助于提升鄉(xiāng)村的厚重感。對于國土管理來說，基于實景三維模型，可以更好地對村莊進行規(guī)劃，提升整體規(guī)劃水平，促進農(nóng)村建設的快速發(fā)展。

2.7 罌粟種植巡查

罌粟作為一種違禁品，是不允許種植的，但是為了金錢利益，種植罌粟的情況屢禁不止。我國國土資源豐富，管理本來就很困難，加上不法分子近年來，都在偏僻的地方進行種植，給執(zhí)法又帶來一定困難。利用無人機攝影技術，通過從空中對地面進行低空攝影，執(zhí)法人員可以通過視頻發(fā)現(xiàn)違禁品，并對此進行打擊；也可采用多光譜相機對地面進行拍攝，利用專業(yè)軟件對影像進行處理，分析各波段的差異來發(fā)現(xiàn)罌粟的種植，有助于執(zhí)法人員精準執(zhí)法；也可用于日常巡查，及早發(fā)現(xiàn)問題，將問題解決在萌芽之中。對于國土資源管理人員來說，可以更好地了解土地的使用性質，提升對土地資源的管理水平。

3 結束語

本研究對無人機系統(tǒng)的組成和攝影測量生產(chǎn)4D產(chǎn)品的流程進行了介紹，結合項目生產(chǎn)實例，對無人機航測技術在國土資源中的應用進行了深入分析，有助于提升國土資源的管理水平，具有一定的實用性。