無人機(jī)低空攝影測量在農(nóng)村建設(shè)用地利用調(diào)查中的應(yīng)用

摘 要：本文將無人機(jī)低空攝影測量與農(nóng)村建設(shè)用地利用調(diào)查相結(jié)合，并對無人機(jī)在土地管理工作中的應(yīng)用進(jìn)行探索，形成基于無人機(jī)的數(shù)據(jù)快速獲取和處理、信息提取、土地利用調(diào)查分析的工作流程。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);低空攝影測量;土地利用調(diào)查;農(nóng)村建設(shè)用地

中圖分類號：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）25-0026-02

黨的十八屆三中全會明確提出建立城鄉(xiāng)統(tǒng)一的建設(shè)用地市場，國土資源部進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和前瞻性部署，選擇不同類型區(qū)域（東部、中部、西部、東北）探索建立農(nóng)村建設(shè)用地集約利用評價(jià)機(jī)制與技術(shù)方法[1]。由于大部分農(nóng)村地區(qū)缺乏資料而無法建立土地利用信息系統(tǒng)，加之近年來我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，城鄉(xiāng)土地利用狀況變化強(qiáng)烈，利用高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測土地利用的變化雖然較之傳統(tǒng)的人工野外調(diào)查和測量更加高效，但存在分辨率達(dá)不到要求、現(xiàn)實(shí)性差及成本高的問題。針對該問題，本文提出將無人機(jī)低空航拍技術(shù)應(yīng)用于在農(nóng)村建設(shè)用地調(diào)查中。

1 無人機(jī)航拍及數(shù)字產(chǎn)品的獲取

本次試驗(yàn)區(qū)選擇河南省濮陽市的6個(gè)村莊，分別是慶祖鎮(zhèn)的西辛莊、東辛莊、張榆林頭村，以及徐鎮(zhèn)鎮(zhèn)的曹莊、前范寨村和后范寨村。

首先利用低空航測外業(yè)系統(tǒng)獲得航拍影像，飛行平臺采用ZC-7無人機(jī)并搭載佳能EOS 5D Mark Ⅱ數(shù)碼相機(jī)。此相機(jī)具有2 110萬有效像素、全畫面COMS圖像傳感器及35mm焦距鏡頭，控制平臺采用YS09無人機(jī)飛控系統(tǒng)，嚴(yán)格控制飛行質(zhì)量和影像質(zhì)量，獲取分辨率為0.05m的航空影像數(shù)據(jù)，按照《1∶5 001∶10 001∶2 000地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（GB/T 7930—2008），外業(yè)航飛工作完成之后進(jìn)行像片控制點(diǎn)量測，按照《1∶5 001∶1 0001∶2 000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（GB/T 7931—2008）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

低空成像系統(tǒng)采用Cannon 5D MASK-Ⅱ航空數(shù)碼相機(jī)及Cannon EF 35mm焦距鏡頭，經(jīng)過高精度的檢校，消除相機(jī)的畸變差。空中三角測量采用INPHO全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，采用POS+控制點(diǎn)的平差方法，首先自動建立航帶模型之間的拓?fù)潢P(guān)系網(wǎng)，用于全自動定向處理;快速、高精度的影像匹配算法大大降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，空三處理速度快、精度高。航測內(nèi)業(yè)技術(shù)要求執(zhí)行《1∶5 001∶1 0001∶2 000航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（GB/T 7930—2008）。根據(jù)高精度的空中三角測量結(jié)果，進(jìn)行數(shù)字微分糾正，獲得單片正射影像圖，再經(jīng)過拼接及拼接線處理和影像色調(diào)的處理等，獲得數(shù)字正射影像DOM;根據(jù)每張航片的外方位元素，構(gòu)建立體像對，再經(jīng)過相對定向，核線重采樣之后，便可進(jìn)行DLG數(shù)據(jù)生產(chǎn)采集，利用航天遠(yuǎn)景軟件的模塊，進(jìn)行采編一體化，對于內(nèi)業(yè)無法辨認(rèn)的地物，通過外業(yè)調(diào)繪確認(rèn)。

2 土地利用狀況調(diào)查分析

2.1 調(diào)查步驟

①基礎(chǔ)資料的獲取。采用無人機(jī)低空航測技術(shù)，獲取試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的航飛影像，經(jīng)過高精度的空三處理，進(jìn)一步獲取測區(qū)數(shù)字正射影像（DOM），為外業(yè)調(diào)查提供底圖。此外，利用空三后的高精度外方位元素，進(jìn)行立體測圖，采集數(shù)字線化圖（DLG），經(jīng)過外業(yè)調(diào)繪及數(shù)據(jù)編輯，獲取滿足要求的DLG數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行試點(diǎn)區(qū)域土地利用現(xiàn)狀分析。

②搜集整理各類文獻(xiàn)、經(jīng)濟(jì)社會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將資料進(jìn)行分類入庫，分析試驗(yàn)區(qū)建設(shè)用地基本情況。

③進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)收集，將問卷調(diào)查和實(shí)地測量相結(jié)合，通過協(xié)調(diào)和各部門的配合，獲得評價(jià)所需的第一手資料。

2.2 調(diào)查內(nèi)容

2.2.1 基本信息調(diào)查與獲取。基本信息調(diào)查包括試驗(yàn)區(qū)自然村土地總面積及農(nóng)村建設(shè)用地面積，可利用DOM及DLG數(shù)據(jù)，農(nóng)村居民點(diǎn)個(gè)數(shù)經(jīng)濟(jì)社會及相關(guān)規(guī)劃資料等通過其他方式獲取。

2.2.2 農(nóng)村建設(shè)用地利用狀況調(diào)查。土地利用狀況數(shù)據(jù)是本次試驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可利用DOM以及DLG數(shù)據(jù)，結(jié)合外業(yè)調(diào)繪，獲取農(nóng)村建設(shè)用地利用狀況，主要包括以下內(nèi)容：住宅用地、商服用地、工礦倉儲用地、公共設(shè)施用地、道路廣場用地、綠化用地和其他土地。外業(yè)調(diào)繪的同時(shí)調(diào)查各宗地的內(nèi)容，包括地籍編號、坐落、土地面積、用途、供地方式和供地時(shí)間。

2.3 結(jié)果

通過對調(diào)查資料的整理和匯總分析，經(jīng)反復(fù)核查和實(shí)地抽驗(yàn)，對無效數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，并多次補(bǔ)調(diào)，逐步完善了各項(xiàng)資料，最終將各層面調(diào)查信息錄入數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)匹配。現(xiàn)將整理的調(diào)查結(jié)果匯總?cè)缦隆?/p>

通過對航飛影像圖進(jìn)行解譯，并對有疑問的圖斑進(jìn)行現(xiàn)場判讀，匯總得出評價(jià)試點(diǎn)村內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)自然村土地利用現(xiàn)狀如表1所示。

3 土地資源特點(diǎn)

①農(nóng)村住宅用地?cái)?shù)量偏大、人均超標(biāo)現(xiàn)象較普遍，宅基地是農(nóng)村建設(shè)用地最主要的組成部分。農(nóng)宅多為一戶一宅式低層建筑，試點(diǎn)村住宅容積率[1]多低于0.7，建筑密度為10%～30%，用地比較粗放。

②集聚群落建設(shè)相對落后，住宅多存安全隱患，土地持續(xù)利用水平不足。從調(diào)研情況來看，大部分農(nóng)村居民的住宅以磚瓦結(jié)構(gòu)為主，且多為單層簡易建筑，院落普遍占地面積較大，家用生活設(shè)施不完善，庭院空置情況大量存在（約為30%左右）。這就形成了以低層次居住環(huán)境為主、多形易損庭院并存的集聚局面，村落土地可持續(xù)利用嚴(yán)重受限。

③土地利用村域差異顯著，整體同向退化。從自然村層面來看，土地利用結(jié)構(gòu)主要受到區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響，村域差異明顯，人均用地分布不均衡。6個(gè)試點(diǎn)自然村人均用地最高的和最低的相差甚多。人均建設(shè)用地最高的是西辛莊，為506.027m2;最低的是曹莊，人均用地為145.350m2。西辛莊位于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的慶祖鎮(zhèn)，由于企業(yè)較多占地面積大，農(nóng)村建設(shè)用地的總面積和人均建設(shè)用地面積明顯高于其他試點(diǎn)村;曹莊屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低的徐鎮(zhèn)鎮(zhèn)，人均用地指標(biāo)較低。可見，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展發(fā)展，部分地區(qū)農(nóng)村居民地向村莊周圍外延，不斷占用耕地資源，從而威脅耕地總量的動態(tài)平衡。

4 結(jié)語

無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)作為先進(jìn)的技術(shù)手段，在測繪界的應(yīng)用越來越廣泛，將無人機(jī)航空攝影測量與農(nóng)村土地利用評價(jià)相結(jié)合，對無人機(jī)在農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行探索，是一項(xiàng)創(chuàng)新性的舉措。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆艷偉，李麗娟，冀楠.新鄭市農(nóng)村建設(shè)用地集約利用評價(jià)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（2）：301-302.