國土資源執(zhí)法中的無人機(jī)應(yīng)用方案研究

汪其志，張 燕

（1.深圳市勘察測繪院有限公司，廣東 深圳 518000）

國土資源執(zhí)法中的無人機(jī)應(yīng)用方案研究

汪其志1，張 燕1

（1.深圳市勘察測繪院有限公司，廣東 深圳 518000）

介紹了無人機(jī)系統(tǒng)的組成，針對國土資源執(zhí)法中不同的任務(wù)需求提出了對應(yīng)的解決方案，并以深圳田心采石場和花卉世界為例進(jìn)行了成果展示。

無人機(jī)系統(tǒng)；國土資源執(zhí)法；遙感監(jiān)測

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的突飛猛進(jìn)，資源調(diào)查和國土監(jiān)測任務(wù)的周期越來越短，空間信息的需求日趨增多，常規(guī)衛(wèi)星和航空遙感手段己無法滿足應(yīng)用所需，特別是許多分辨率要求高、時(shí)間要求快的應(yīng)急動態(tài)監(jiān)測缺乏有效的手段。小型航空遙感系統(tǒng)為這種特殊需求提供了新的技術(shù)途徑，并將成為眾多小范圍、特殊地區(qū)遙感監(jiān)測任務(wù)的最佳選擇。

1 無人機(jī)低空飛行系統(tǒng)

無人機(jī)主要由空中控制系統(tǒng)、地面空中系統(tǒng)和數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)組成。

1）空中控制系統(tǒng)。包括由通信設(shè)備和影像獲取設(shè)備組成的遙感傳感子系統(tǒng)；由穩(wěn)定飛行姿態(tài)的垂直陀螺、獲取飛行平臺位置信息的GPS接收天線、控制飛機(jī)自主飛行的微處理器等組成的遙感空中控制子系統(tǒng)；無人機(jī)飛行平臺。

2）地面控制系統(tǒng)。航跡規(guī)劃子系統(tǒng)在無人機(jī)飛行前根據(jù)任務(wù)進(jìn)行航攝路線規(guī)劃；無人機(jī)地面控制子系統(tǒng)在無人機(jī)飛行過程中顯示飛行區(qū)域的電子地圖、飛行參數(shù)、航跡、飛機(jī)的姿態(tài)航向參數(shù)，可以方便地修改航路點(diǎn)、目標(biāo)航向、監(jiān)視飛機(jī)飛行姿態(tài)等；數(shù)據(jù)接收顯示子系統(tǒng)實(shí)時(shí)下傳并記錄飛行中所有飛行參數(shù)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

3）數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)。主要由相應(yīng)的數(shù)據(jù)攝影測量軟件以及工作站組成。

2 無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用方案

2.1 國土資源執(zhí)法動態(tài)遙感監(jiān)測

基于遙感影像的土地利用變化監(jiān)測和國土資源執(zhí)法檢查是廣泛認(rèn)可的技術(shù)手段，但是衛(wèi)星影像分辨率較低，成本高，更為重要的是由于受到云層遮擋的影響，很難拍攝到合格的遙感影像，往往需要好幾個(gè)月才可能得到全市的遙感影像，根本無法滿足快速響應(yīng)與及時(shí)執(zhí)法檢查的要求。因此，發(fā)展自主、綜合集成的小型航空遙感系統(tǒng)，不僅符合我國這樣一個(gè)發(fā)展中大國的國情，也可保證我國各行各業(yè)對空間信息的需求，特別是對于高空間分辨率、高光譜分辨率和全天候遙感數(shù)據(jù)的需求，以解決當(dāng)前基礎(chǔ)地理空間信息供需矛盾。

以2014年深圳市市衛(wèi)片執(zhí)法檢查工作為例，計(jì)劃獲取2014年4月深圳市約1 900 km2范圍內(nèi)0．5 m分辨率彩色衛(wèi)星影像。自2014年4月起，深圳地區(qū)連續(xù)降雨，云量大，使得衛(wèi)星影像獲取困難，3個(gè)片區(qū)約400 km2范圍內(nèi)影像直至7月才獲得，且為黑白影像，更有部分地區(qū)因被云層、薄霧遮擋，影像清晰度不夠。由于影像獲取問題，導(dǎo)致整體工作延遲1個(gè)月以上。

為了保證市衛(wèi)片執(zhí)法檢查工作按計(jì)劃實(shí)施，可采用無人機(jī)遙感監(jiān)測作為衛(wèi)星影像的補(bǔ)充。

無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)具備高機(jī)動性、便捷性、低使用成本等特點(diǎn)，尤其是固定翼無人機(jī)，是所有無人飛行平臺中飛行速度最快的，采用油動力，續(xù)航時(shí)間也是最長的。ZC-2型、ZC-5型無人機(jī)航拍面積、飛行架次、獲取影像時(shí)間（天氣適宜飛行條件下）如表1所示。

表1 ZC-2型、ZC-5型無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)對比

2.2 規(guī)劃土地監(jiān)察動態(tài)定點(diǎn)巡查

從多年來部、省、市各級衛(wèi)片執(zhí)法工作數(shù)據(jù)來看，深圳市部分片區(qū)歷年歷次違法占用土地、違法建設(shè)總量及增量較大，查違形式嚴(yán)峻。基層土地執(zhí)法部門在日常巡查過程中，存在發(fā)現(xiàn)難、周期長等缺點(diǎn)，借助無人機(jī)進(jìn)行規(guī)劃土地監(jiān)察動態(tài)巡查，可高效全面了解確定時(shí)間段內(nèi)違法用地違法建筑的發(fā)生情況。

通過對指定區(qū)域指定時(shí)間開展無人機(jī)航攝工作，對比前后時(shí)相高分辨率影像，利用計(jì)算機(jī)自動解譯與人工解譯相結(jié)合的方法，獲取變化區(qū)域，為土地執(zhí)法提供可靠的數(shù)據(jù)來源。由于動態(tài)巡查的周期約為一個(gè)季度，甚至為一個(gè)月，使得對影像獲取、影像解譯的實(shí)效性要求較高，對無人機(jī)飛行平臺的穩(wěn)定性提出了更高的要求。既要保證較高的航攝效率，又要盡量使得各期獲取的影像色調(diào)、色相等具備一致性，從而提高計(jì)算機(jī)自動解譯的準(zhǔn)確性與高效性，整體提高數(shù)據(jù)處理效率。

深圳市違法占用土地、違法建設(shè)多發(fā)區(qū)多為城鎮(zhèn)地區(qū)，選擇的無人機(jī)除滿足相應(yīng)技術(shù)要求外，還須具備很高的安全性。

2.3 規(guī)劃土地違法案件調(diào)查取證

隨著深圳市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展以及歷史原因，導(dǎo)致近年來違法占用土地、違法建設(shè)等案件頻發(fā)，基層土地執(zhí)法部門對已發(fā)現(xiàn)的涉嫌違法案件進(jìn)行調(diào)查取證時(shí)，拒絕接受調(diào)查情況時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致執(zhí)法人員無法取得案件現(xiàn)場資料，給土地執(zhí)法帶來了極大的不便。

通過使用無人機(jī)對案件發(fā)生范圍內(nèi)的土地使用及建設(shè)情況進(jìn)行航攝工作，可以更直觀更全面地了解案件范圍情況以及對周圍環(huán)境的影響。如果業(yè)主不配合，可采用多旋翼無人機(jī)進(jìn)行空中航攝。多旋翼無人機(jī)具有質(zhì)量輕、機(jī)動性能強(qiáng)、起飛場地不受控制、操作簡單、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。除測繪模式獲取正射影像外，還可定點(diǎn)懸停拍攝照片與視頻，實(shí)時(shí)記錄違法案件發(fā)生情況。

3 成果案例

采用飛行器為DJI S800EVO，云臺為索尼NEX-7，焦距16 mm，光圈值f/5．6，感光度為ISO-200，曝光時(shí)間1/250 s，拍攝高度為100 m，水平分辨率350 dpi，垂直分辨率350 dpi。田心采石場航拍時(shí)間為2014-03-27。拍攝出來的影像圖同2012年、2013年的衛(wèi)星影像對比如圖1。

圖1 田心采石場影像對比

花卉世界航拍時(shí)間為2014-04-10。拍攝出來的影像圖同2012年、2013年的衛(wèi)星影像對比如圖2。

圖2 花卉世界影像對比

從深圳市田心采石場和花卉世界的案例可以看出，2012年和2013年的衛(wèi)星影像分辨率低，對國土資源執(zhí)法會造成較大的困難。2014年航拍的影像分辨率高，影像質(zhì)量清晰，能很好地完成國土資源執(zhí)法的調(diào)查取證工作。

4 結(jié) 語

本文探討了無人機(jī)系統(tǒng)在國土資源執(zhí)法中的應(yīng)用，針對國土資源執(zhí)法中出現(xiàn)的不同情況，采用不同類別和不同型號的無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行航拍來滿足需要。針對國土資源執(zhí)法動態(tài)遙感監(jiān)測快速響應(yīng)與及時(shí)執(zhí)法檢查的需求，采用固定翼無人機(jī)能較好地滿足要求；針對規(guī)劃土地監(jiān)察動態(tài)定點(diǎn)巡查，安全性最高的無人飛艇是最佳選擇；針對規(guī)劃土地違法案件調(diào)查取證，輕便靈巧的多旋翼無人機(jī)能較好解決拒絕接受調(diào)查的問題。

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1672-4623（2015）02-0066-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.024

汪其志，工程師，研究方向?yàn)楹娇諗z影測量、工程測量等。

2014-11-10。