無人機(jī)航測在土地管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景分析

李文超

摘?要：當(dāng)前我國正全面提升建設(shè)項(xiàng)目集約用地水平，不斷加快國土資源管理技術(shù)信息化進(jìn)程，積極利用多種技術(shù)開展土地資源管理工作。目前對(duì)數(shù)據(jù)采集信息管理和更新服務(wù)技術(shù)提出了越來越高的要求，使得GIS、GPS、RS技術(shù)和無人機(jī)航測技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。相較于其它測量手段，無人機(jī)航測技術(shù)操作簡單、投入經(jīng)費(fèi)較少，并且操作人員經(jīng)過短期培訓(xùn)即可熟練操作。此外，利用無人機(jī)航測技術(shù)能夠獲取更加準(zhǔn)確的信息，進(jìn)而對(duì)區(qū)域內(nèi)的土地資源具體信息掌握。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航測;土地管理;應(yīng)用;前景

1無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)組成

無人機(jī)攝影測量技術(shù)的重要優(yōu)勢是低空飛行、數(shù)字航空攝影，同時(shí)，以高分辨率數(shù)碼相機(jī)為載體，可以高效準(zhǔn)確地獲得大比例尺基礎(chǔ)圖形。此外，無人機(jī)飛行相關(guān)規(guī)定審批流程較簡單，飛行條件受限因素也較少，在農(nóng)村土地確權(quán)中具有非常好的適應(yīng)性和適用性，能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村土地快速準(zhǔn)確確權(quán)勘測。無人機(jī)航測系統(tǒng)主要由飛行控制系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)和航拍攝像系統(tǒng)三大部分組成。

1.1飛行控制系統(tǒng)

飛行控制系統(tǒng)中的無人飛行器（飛行平臺(tái)）的主要作用是搭載飛控系統(tǒng)和航拍攝影相機(jī)等測量設(shè)備。對(duì)于農(nóng)村土地確權(quán)的低空航攝無人機(jī)，其基本性能要求為：總體載重≥2kg，電池續(xù)航時(shí)間≥1.5h，巡航速度60～160km/h，航測設(shè)備安置倉尺寸≥0.25m（L）×0.2m（W）×0.25m（H），抗風(fēng)特性大于4級(jí)。

飛行控制系統(tǒng)是確保無人飛行器在作業(yè)時(shí)能保證正常姿勢的系統(tǒng)。無人機(jī)在飛行時(shí)，主要依靠飛控系統(tǒng)中的GPS導(dǎo)航定位信號(hào)來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位，進(jìn)而引導(dǎo)無人飛行器按預(yù)先設(shè)置好的飛行路線自動(dòng)飛行，以完成測量航拍任務(wù)。

1.2地面站控制系統(tǒng)

在操作員筆記本電腦上安裝地面站控制系統(tǒng)，通過數(shù)傳電臺(tái)與飛行器控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在執(zhí)行航測任務(wù)時(shí)，地面控制軟件能通過動(dòng)態(tài)可視化圖形顯示航拍區(qū)域的電子圖形，同時(shí)可以根據(jù)控制系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行器飛行航線軌跡、姿態(tài)及航向等特征參數(shù)。另外，地面站操作人員可以通過修改航線規(guī)劃、調(diào)整路徑等技術(shù)手段控制無人機(jī)完成相關(guān)航測任務(wù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將無人機(jī)拍攝的影像資料，經(jīng)數(shù)值攝影測量網(wǎng)絡(luò)處理后生成DLG（DigitalLineGraphic，數(shù)字線劃地圖）矢量圖。

1.3航拍攝像系統(tǒng)

航拍攝像系統(tǒng)主要用于搭載各類攝像機(jī)，根據(jù)所測任務(wù)功能需求和分辨率要求搭載高分辨相機(jī)、多光譜相機(jī)、高光譜相機(jī)等各類型攝像設(shè)備。

2無人機(jī)航測在土地管理中的利用現(xiàn)狀和存在問題

2.1土地規(guī)劃與整治

無人機(jī)航測在土地規(guī)劃整治的各個(gè)階段都能發(fā)揮重要作用，如項(xiàng)目實(shí)施初期地理信息采集、項(xiàng)目進(jìn)度分析、施工質(zhì)量監(jiān)督、參與項(xiàng)目竣工驗(yàn)收等。無人機(jī)航測數(shù)據(jù)生成的景觀模型和高精度三維地表模型可以整體了解區(qū)域情況，如可以查看耕地情況，利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)計(jì)算土方量和坡度。

2.2土地執(zhí)法

在目前的土地調(diào)查執(zhí)法中，衛(wèi)星遙感技術(shù)已進(jìn)入運(yùn)行階段。比如，中國國土資源部開展的全國土地變化調(diào)查和遙感監(jiān)測工作耗時(shí)長，容易出現(xiàn)一些漏洞。衛(wèi)星遙感技術(shù)不能滿足土地執(zhí)法監(jiān)測早發(fā)現(xiàn)、早處理的原則。例如，近年來大豆病害在衛(wèi)星遙感技術(shù)下無法取得良好的監(jiān)測效果。無人機(jī)航測具有實(shí)時(shí)性好、測量靈活、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，可為國土執(zhí)法部門發(fā)現(xiàn)違法用地提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3土地利用調(diào)查

與傳統(tǒng)的人工野外調(diào)查相比，利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行土地狀況調(diào)查更為有效，但存在圖像采集周期長、圖像采集規(guī)模小等問題。目前土地管理工作較為詳細(xì)，土地管理涉及到許多問題，包括規(guī)劃改造為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涵蓋地理數(shù)據(jù)測量、項(xiàng)目質(zhì)量管理、項(xiàng)目進(jìn)度審查、工程質(zhì)量驗(yàn)收等。項(xiàng)目進(jìn)度需要進(jìn)行可行性論證，因此有必要分析項(xiàng)目實(shí)施區(qū)土地狀況，了解地表形態(tài)，制定開挖用地利用方案。項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，需要重新繪制地形圖，按標(biāo)準(zhǔn)確定新耕地面積。因此，整個(gè)過程更為復(fù)雜。征地拆遷變更調(diào)查規(guī)模一般為1：2000。然而，衛(wèi)星圖像不能滿足實(shí)際要求。無人機(jī)航測技術(shù)可以獲得大規(guī)模的數(shù)據(jù)信息，利用遙感圖像可以生成目前1：2000或1：500的土地利用圖，對(duì)短時(shí)期、小面積土地利用現(xiàn)狀的調(diào)查非常有效。

2.4土地確權(quán)

在無人機(jī)航測技術(shù)下可以明確農(nóng)村土地承包關(guān)系，進(jìn)一步開展農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)工作，讓農(nóng)民財(cái)產(chǎn)性收入增加，進(jìn)而增添農(nóng)村發(fā)展動(dòng)力。當(dāng)前我國農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)陸續(xù)開展了土地承包經(jīng)營權(quán)登記工作。具體內(nèi)容包括確定土地權(quán)屬和面積，所以需要科學(xué)利用繪制方法得到基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)。在獲取基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)的過程中，主要包括三種方法：其一是工程測量外業(yè)實(shí)測方法。該方法具有精確度高特征，然而成本也較大，需要大量測量人員參與，并且耗費(fèi)時(shí)間偏長;其二是有人駕駛。飛機(jī)測量前提條件是需要起降場地，并且要求面積較大，這樣才能控制測量成本;其三是無人機(jī)航測不僅效率高，并且成本較低、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)無人機(jī)航測技術(shù)優(yōu)勢更加明顯，所以成為了當(dāng)前土地登記、確權(quán)工作的主要方法。

3無人機(jī)航測在土地管理中的發(fā)展前景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，加上我國低空空域管理的不斷改革，我國無人機(jī)航測迎來了新的機(jī)遇，未來將在土地管理中得到更廣泛的應(yīng)用。接下來的技術(shù)進(jìn)步也將繼續(xù)推動(dòng)無人機(jī)航測在土地管理方面的高質(zhì)量發(fā)展。

3.1傳感器技術(shù)

商用數(shù)碼相機(jī)是無人機(jī)航測中使用的傳感器之一。隨著處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，將有更多的傳感器應(yīng)用于無人機(jī)，如大面積陣列相機(jī)，可以有效提高無人機(jī)航測光探測和測距的效率，激光雷達(dá)可以進(jìn)一步擴(kuò)大其在土地管理領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

3.2電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)

根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，無人機(jī)可分為油驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)兩種。油驅(qū)無人機(jī)重量過大，對(duì)起降場地要求較高。相比之下，電動(dòng)無人機(jī)的優(yōu)勢更為明顯，但也會(huì)受到電池能量密度的影響，導(dǎo)致無人機(jī)續(xù)航時(shí)間縮短、重量減輕、承載能力降低。隨著電池能量密度的增加，無人機(jī)航測效率將進(jìn)一步提高。

3.3遙感信息自動(dòng)提取技術(shù)

目前，無人機(jī)航測圖像信息的提取主要采用人工目視解譯的方法，在道路、房屋等目標(biāo)提取方法上取得了一定的研究成果，但還不能完全滿足實(shí)際應(yīng)用。隨著專家分類系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類技術(shù)的發(fā)展，未來將實(shí)現(xiàn)遙感影像信息的自動(dòng)提取，從而有效地提高工作效率。

3.4傾斜攝影

近年來，這項(xiàng)技術(shù)已成為國際測繪領(lǐng)域的高新技術(shù)。它與無人機(jī)航測系統(tǒng)的有效結(jié)合，改變了以往航測攝影只能從垂直角度拍攝的局限性。目前的傾斜攝影技術(shù)可以在同一個(gè)飛行平臺(tái)上安裝多個(gè)傳感器，可以從多個(gè)角度采集圖像，不僅可以準(zhǔn)確反映地面物體的情況，還可以呈現(xiàn)三維圖像?；谶@一優(yōu)勢，它在城市三維建模中得到了廣泛的應(yīng)用。

結(jié)論

綜上所述，無人機(jī)航測技術(shù)優(yōu)勢明顯，當(dāng)前無人機(jī)航測已經(jīng)廣泛用于土地規(guī)劃、地籍測量等相關(guān)工作當(dāng)中，今后在我國土地管理中將繼續(xù)得到更為廣泛的利用，所以需要做好土地規(guī)劃與用途管制，進(jìn)而為發(fā)揮無人機(jī)航測技術(shù)優(yōu)勢提供支持。

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