無人機技術在第三次全國國土調查外業舉證中的應用研究

劉 娟，丑一帆

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

1 概述

第三次全國國土調查工作計劃于2020年底全面完成，三調相比較于二調主要在于采用了最先進的外業舉證技術，就是矢量化后內業無法判斷的地類，需要提取出來，對于國家提取的不一致圖斑和自主提取的不一致圖斑，都要進行外業舉證，通過平板電腦、手機安裝APP進行外業舉證判定地類，這樣就很好的保證了每塊地類的準確性。但實際中大量需要外業舉證的圖斑，人員車輛無法到達，尤其在山區及高海拔地區，這就給工作人員造成了很大的困難，為了保證國土三調外業舉證的順利完成，筆者通過采取無人機技術進行外業核查舉證，從導入圖斑、自動規劃航線、外業拍攝舉證、數據檢查、成果上傳等確保了外業舉證的效率和準確性，為進一步做好三調工作提供了方法[1-3]。

2 無人機舉證

無人機技術是近幾年新興起來的技術，在很多領域得到了應用，尤其在無人機航拍技術方面，能準確、清晰、及時的傳回畫面。無人機舉證技術是通過無人機、相機、舉證APP，將國家下發的不一致圖斑和自己提取的不一致圖斑、疑問圖斑、影像無法判讀的圖斑經過內業處理后，統一編號將外業舉證數據上傳到軟件中，在通過外業航飛拍照，確定地類。由于無人機的便捷性和高效性，在外業舉證時很好的解決了道路不通、人無法到達、以及外業人工舉證效率低下的問題。

2.1 高效性

經測算，目前我們三調采用的舉證方式為人工拍照，兩人一組、一輛車，提前規劃好路線、一個圖斑一個圖斑現場舉證，每天的工作量平均為25個圖斑，如果考慮交通不便、道路崎嶇，高海拔地區、每天的工作量約為10個，效率極低，遠遠達不到舉證任務目標。無人機舉證就很便捷，無人機不受道路交通的限制，能很靈活的抵達人力無法到達的舉證區域，尤其是在一些偏遠山區、高海拔地區、具有很獨特的舉證優勢。特別是在一些舉證圖斑分布相對集中的區域，無人機舉證1個架次就能舉證15個圖斑左右，整個耗時30分鐘，效率得到很大提高。對于一個普通的操控手來說每天舉證的工作量在160-240個左右，專業的操控手每天舉證量在250-300個左右，相比較于人工外業舉證，約為8倍的工作量。對于面積較大的單個圖斑，人工不好拍攝，無人機舉證就可一次在多個位置進行舉證，以保證舉證的效果和質量，因此采用無人機進行外業舉證能大大的提高外業舉證效率。

2.2 真實性

依據國家要求第三次全國國土調查的生命線就是真實，寧要數據的真實性、不要虛假前后的一致性。對于國家下發的不一致圖斑和影像無法判讀的圖斑、重點地類圖斑，在進行外業舉證時至少要拍一張全景照片、一張近景照片、一張局部照片。因無人機的靈活性在外業舉證時可以靈活的調整相機的拍照方向和高度，很好的彌補了人工在地面拍照時的視角不佳、拍攝不全的缺點。同時又能從高空拍照展現圖斑的整體情況和圖斑周圍環境，能更好的反映圖斑的土地利用情況。從而更準確的確定該圖斑地類。無人機搭載的POS系統能更好的采集拍照坐標，記錄在照片信息當中，從而很好的保證了舉證數據的時效性和真實性[4]。

2.3 便捷性

采用無人機進行外業舉證既方便又快捷，相比于人工外業舉證能大大的節省人力、物力和財力。首先對于影像上無法判讀的地類，外業舉證又無法到達的區域，舉證拍照很困難，基本上要取得拍照結果只能靠步行，既耗時又耗力，無人機外業調查舉證能很好地解決這類問題。其次對于需要外業舉證的圖斑地類面積較大、地類復雜，有的圖斑可能包含好幾個地類，人工拍照就需要拍多個圖斑、多個照片，并且在外業不好分割，無人機外業舉證可以很好地進行全景、近景、不同的角度進行拍照，從而依據無人機搭載的GPS位置、周邊環境、從而確地類范圍線及地類屬性。最后對于影像上顏色地類一致的圖斑，均勻選取目標區域的地類，通過無人機進行外業拍照從而準確的確定地類，制作地類樣本，以達到影像內業解譯與實地相一致的情況，可以很好地幫助內業人員進行解譯，以提高解譯的準確性[5]。

3 工作流程

在進行無人機外業舉證時，先要在內業處理好舉證圖斑，利用電腦規劃好路線、設計航高、確定舉證拍照點、按照舉證的難易程度確定架次、舉證數量，導入舉證APP，工作人員按照設計好的路線到達現場，一鍵起飛、自動返航、舉證完畢。舉證完成后下載數據、查看舉證成果的質量，對于不符合要求的照片，重新舉證。舉證完畢后生成符合三調要求的舉證DB文件，并通過標準接口輕松上傳至國土調查云平臺。從規劃到執行，再到舉證結果上傳，一站式開展外業舉證工作，操作簡單，高效靈活。無人機外業舉證充分利用了“3S”一體化外業調查技術，改變了傳統低效、繁重的外業工作，節省了勞動成本，大大提高了作業效率。工作流程如圖1所示。

圖1 工作流程

4 應用實例

以夏河縣為例，如圖2，圖3所示，全縣平均海拔在3200m，舉證難度大，全縣需舉證圖斑比例超過20%，共計超過8000個。除數量多外，舉證圖斑還具有范圍廣、面積小的特點，部分圖斑工作人員無法到達。本次采用的無人機為大疆御2pro專業版，哈蘇相機、像素1200萬，單價次續航能力35min，本次無人機外業舉證共累計航拍架次30次，航拍18h，外業舉證圖斑1207個，符合舉證要求的圖斑1026個，需要補拍的有15個，需要拍攝內部照片的圖斑有166個。舉證工作由原來的5組、10人、13個工作日縮短到2人、1組、4個工作日完成，效率、準確性得到很大提高。

圖2 內業提取的不一致圖斑

圖3 外業舉證照片

5 結束語

本文對無人機技術在國土三調中外業舉證的方法和技術進行了有益的探索，通過實例證明了該方法的高效、準確性。首先無人機外業舉證時很好地解決外業人員無法到達圖斑拍攝區域的問題。其次相比于人工外業舉證的效率問題，無人機有很大的優勢。最后無人機在進行舉證拍照時可以在空中靈活的調整拍攝角度和高度，可以全面的反映地類情況。無人機進行外業舉證時既可以保證外業舉證的效率又能很好的保證舉證質量，為按時、按點、保質保量完成第三次全國國土調查工作提供了很好的技術保障。