無人機技術在土地綜合整治動態(tài)監(jiān)管項目中的一體化應用模式探索

張柯 劉元志

摘 要：針對當前土地綜合整治項目的特點，設計了無人機低空航攝技術在土地綜合整治項目規(guī)劃設計、竣工測量、工程監(jiān)管等方面的一體化應用思路，并在一個土地綜合整治項目區(qū)開展了試驗。試驗表明無人機低空航攝技術能夠提高測圖的效率，提高設計的質量，豐富竣工測量的成果，輔助土地綜合整治項目的工程監(jiān)管，值得在其他土地綜合整治項目的測繪工作中推廣應用。

關鍵詞：無人機；土地綜合整治；土地綜合整治測量；土地綜合整治監(jiān)管

土地綜合整治是國土資源工作的重要組成部分，是確保我國糧食安全、提高糧食綜合生產能力的有力支撐，對保證國民經濟和社會可持續(xù)發(fā)展，實現耕地總量動態(tài)平衡，加速農業(yè)、農村現代化有著不可替代的作用[1，2]。據初步了解，目前全國土地綜合整治項目達到l萬多個，國家、省、市、縣投入土地綜合整治項目資金每年達到1000億元[3，4]。無人機低空遙感技術作為航空遙感中的一支新生力量，剛剛從軍用領域擴展到民用產業(yè)，是一種新型的低空高分辨率遙感影像數據快速獲取系統(tǒng)，具有高機動性、低成本、小型化、專用化、快速、實時對地觀測眾多的優(yōu)點，可彌補衛(wèi)星遙感受氣候條件影響大、影像獲取周期長、影像分辨率不夠等弊端，有望進一步拓展應用到土地綜合整治項目的各個環(huán)節(jié)[5，6，7]。本文立足無人機低空航攝技術的技術特點，結合土地綜合整治項目的實際需求，就無人機低空航攝技術在土地綜合整治項目中的一體化應用模式進行研究。

1 解決思路

按照項目的進程，土地綜合整治項目可以分為選址、可行性研究、規(guī)劃設計、工程施工、工程驗收和工程監(jiān)管6個工作環(huán)節(jié)[1]。根據土地綜合整治項目的工作環(huán)節(jié)，無人機低空航攝技術可以按照如下解決思路一體化應用于土地綜合整治項目的全過程[8，9，10]。

2 工程試驗

2.1 實驗區(qū)概況

為探索無人機低空航攝技術在土地綜合整治項目中一體化應用的可行性，按照圖1中提出的解決思路，選取了一土地綜合整治項目區(qū)作為實驗區(qū)。試驗區(qū)內耕地分布集中、水資源豐富，地勢平坦，平均海拔約30m，土地綜合整治區(qū)域面積約35平方公里。

2.2 試驗過程

按照土地綜合整治項目的進程，整個試驗分為以下三個階段：

（1）土地綜合整治規(guī)劃用圖測制階段。

2011年10月，采用“兩外兩內”的技術路線應用無人機低空航攝技術獲取了整治區(qū)內地面分辨率0.14米的航拍影像。在像控測量的基礎上，進行空三加密，制作0.14米高分辨率正射影像（DOM）。在立體下采集35平方公里的1：2000地形圖，并將內業(yè)采集的線劃圖疊加DOM作為外業(yè)調繪底圖，按照邊調繪邊上圖的流水化作業(yè)模式，完成了整個測區(qū)35平方公里1：2000DLG合格產品的生產，如期地移交規(guī)劃設計部門開展土地綜合整治設計。鑒于無人機姿態(tài)不是很穩(wěn)，土地綜合整治項目規(guī)劃設計中對道路、溝渠的高程精度要求較高，為確保成圖的精度，對區(qū)內道路、水溝等野外補充采集高程點。

（2）土地綜合整治項目竣工測量階段

2012年4月，在土地綜合整治施工完畢后，采用無人機低空航攝技術，按照規(guī)劃設計測量階段航飛的技術參數，再次獲取整治區(qū)相同分辨率的航攝影像，并成功地測制了35平方公里滿足《湖南省土地綜合整治項目竣工測量的要求》的1：2000地形圖，制作了0.14米分辨率的DOM。

（3）土地綜合整治項目工程量提取分析階段

基于土地整治規(guī)劃設計和竣工測量兩個不同時相的DOM，采用面向對象的思想，在ERDAS Objective模塊下分別設計了基本農田、水利設施、田間道路、防護樹木種植等工程量的自動化提取方案，應用于本項目中各項工程量的提取，并采用目視解譯方法對自動化提取的結果進行了少量的人機交互處理，得到最終的工程量。將最終提取的結果按類別逐層輸出為.shp格式，并利用特征信息轉換功能，將每個類別的屬性參數寫入所輸出矢量文件的屬性表中，在Arcgis軟件中進行工程量統(tǒng)計分析。

2.3 試驗結果分析

（1）測圖效率分析

如表1所示，與傳統(tǒng)全野外數字化測圖模式相比，采用無人機低空航攝技術一體化模式大大提高了土地綜合整治前期地形圖測量和竣工圖測量的效率。本文的方法縮短了成圖的周期，降低了人工的勞動強度。

（2）設計效果分析

由于DOM影像數據應用到了規(guī)劃設計中，一改以往單純地基于地形圖進行規(guī)劃設計的弊端，向設計人員直觀地再現土地綜合整治區(qū)的原貌，降低了設計人員讀圖需要的時間，促使項目的設計更加地合理、客觀、科學，進而提高設計的質量。

（3）竣工成果分析

與傳統(tǒng)全野外方式相比，采用本文的工作模式進行竣工測量，除了能提供竣工測量圖外，還將提供清晰的正射影像，進一步豐富了傳統(tǒng)竣工測量的成果，為土地綜合整治項目后期的科學管理提供數據基礎。

（4）工程量提取精度分析

為驗證工作量提取精度，在項目區(qū)內施工前后分別采用傳統(tǒng)的方式進行實地調查、測量、記錄，提取了基本農田、水利設施、田間道路、防護樹木種植等工程量。結果表明，采用傳統(tǒng)方法和采用無人機技術提取的工程量高度吻合，但采用無人機技術的工作效率，遠遠高于傳統(tǒng)方法，解決傳統(tǒng)方法定位難、丈量難、記錄難和分析難的問題。因此，應用無人機低空技術輔助進行土地綜合整治項目的工程監(jiān)管在技術上和經濟上是可行的。

3 結語

基于無人機低空航攝技術在土地綜合整治項目中具有巨大的應用前景，能夠提高規(guī)劃設計測量和竣工測量中的測圖效率，能夠提高設計的質量，降低設計人員的工作強度，豐富竣工測量的成果；同時基于高分辨率的無人機影像能夠快速提取土地綜合整治工程量，用于輔助土地綜合整治項目工程量監(jiān)管，從而提供土地綜合整治項目監(jiān)管工作的水平，有效避免因監(jiān)管不到位而導致的重大損失，促使土地綜合整治項目的監(jiān)管工作走向科學化、標準化、精細化的軌道。

參考文獻

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※基金項目：湖南省國土資源廳軟科學研究計劃項目，項目編號：2011-27。