无人机技术在第三次全国国土调查中的应用

｜《中国高新科技》杂志2020年第21期
｜作者/许潜金（湖南省地质调查院）

1.研究背景

在第三次全国国土调查中，要求对国力、国情以及各类资源进行全面、系统的普查，调查范围广泛，工作任务艰巨，在特殊区域以及复杂条件下，往往受到很多因素的制约影响。无人机技术具有自动化以及经济化特征，通过将其应用于第三次全国国土调查中，能够实现大面积、大范围调查，保证第三次全国国土调查能够高效进行。因此，亟需对无人机技术在第三次全国国土调查中的应用进行深入探究。

2.第三次全国国土调查工作

2.1工作任务

在第三次全国国土调查中，需在第二次土地调查成果的基础上，根据国家标准，联合应用测绘技术、遥感技术、地理信息技术等，同时充分利用现有资源，将正摄影像图作为基础，对土地资源种类、面积以及权属进行调查分析，进而全面掌握各类建设用地分类、土地资源利用情况。

2.2工作目的

第三次全国国土调查是对国情国力进行调查分析的重要内容，与第二次土地调查相比，可完善土地利用调查基础数据，全面掌握土地资源利用情况、土地资源变化情况，同时还可实现对于调查成果的信息化管理以及共享，为空间规划、生态文明建设、自然资源管理、国土空间管制等奠定基础。

3.无人机技术基本原理

无人机为无人驾驶飞行器，在无人机运行过程中，通过设定系统程序，并利用无线电遥控设备即可操纵飞行器，其是由飞行系统、地面控制系统以及任务系统所组成的，如图1所示。

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图1　无人机系统组成

4.无人机技术的应用流程

在第三次全国国土调查中，无人机技术应用流程为内外内方式。首先收集由国家所发放的影像资料以及从地方所收集的高分影像，将其作为底图；然后与2016年变更调查成果进行叠加，根据影像纹理特征，根据各个图斑，对图斑边界以及地类进行核查分析，如果核查结果与第二次土地调查成果有所不同，则需确定该地类图斑，并做好标注，通过外业调查对该图斑进行核实分析。在对零星图斑进行核查时，可采用人工举证方式，对于集中连片图斑，需进行外业调查核查分析，合理布设航线，通过应用无人机技术获取高分辨率图像，根据无人机技术应用要求设置相片控制点、像片纠正等处理，进而获得正射影像，利用正射影像数据，能够对所需核查举证的图斑进行调查分析，提取便捷，并判定地类，根据调查成果制作土地利用数据库。比如，在对某园区进行调查时，技术流程分为以下几步。

4.1航飞区域确定

根据国家影像资料以及由地方收集的影像资料，对已建成区域进行解译分析，对于近期集中连片开发，但是影像资料没有发生变化的区域，可提取界限。在本次调查中，所需调查核查举证的面积为5m2，利用无人机技术进行调查，合理设计航飞区域界限。

4.2航线布设及影像获取

在确定航飞界限后，根据无人机技术应用规范，收集航飞区域的DEM数据，并确定航摄区域平均高程以及最大高差，影像分辨率为0.08m，据此确定航高以及航线重叠度，优化航线设计方案，获取影像资料。

4.3影像处理及纠正

在影像处理中，采用Pix4Dmapper软件，根据卫星连续运行基站（GZ-CORS），对POS影像资料进行差分处理，同时利用6个实测控制点，对航测区域正射影像进行纠正处理，对于纠正精度，可采用实际测量检查点进行统计分析，确保符合国土资源调查要求。

4.4图斑解译及举证

在获得无人机航空影像数据后，联合2016年变更调查成果，对图斑进行解释分析，并确定各个图斑的边界以及地类，对于未建成图斑，可根据变更调查数据库中的地类定性，如果图斑已发生变化，则需根据其实际用途进行分类，并将高分正射影像作为举证材料。

5.第三次全国国土调查中无人机技术的具体应用

5.1底图制作

在底图制作过程中，首先由无人机接收第三次全国国土调查调查以及航摄等指令，然后再利用相关操作平台以及管理平台对土地资源进行调查规划，结合实际情况设计无人机航线，为航空摄影的顺利进行奠定基础。为了保证第三次全国国土调查工作质量，对于航摄数据覆盖、影像色彩以及重叠度等，还需进行全面检查，对各类数据进行处理以及整合，进而绘制航摄图像资料，据此进行相控测量。在底图制作中，对于无人机航摄所获得的调查数据，可将其转变为电子数据，并将其作为工作底图，能够有效提升第三次全国国土调查质量和效率。另外，还可通过制图装饰，制作纸质底图，在第三次全国国土调查中，可结合实际需要随时取用，同时还可便于调查结果对图纸进行标注，有利于开展现场调查工作。由此可见，在第三次全国国土调查中，无人机调查数据可作为底图制作的关键基础，通过利用无人机技术进行低空航摄，能够获得完善可靠的调查数据，在经专业处理后，能够为调查取证提供数据支持。

5.2外业调绘

5.2.1外业调绘要

求在外业调绘过程中，需坚持走到、看到、问到的原则，在外业核查过程中，对于特殊地位以及规律性地物，需进行重点调查，保证调绘结果的准确性和可靠性。在核查过程中，如果影像数据以及调查数据的变化幅度比较大，则应制定调绘技术方案，并坚持调绘工作原则加强核查分析。在外业调绘过程中，要求对现有数据和信息进行合理利用，综合考虑自然环境、人文环境以及经济发展情况，据此制定调绘核查工作方案。

在第三次全国国土调查中，需面临复杂的调查环境，因此调绘工作难度比较大，在进行外业调绘时，应安排专业技术人员，合理分工，对调绘工作进行科学合理的规划，然后分层次开展外业调查工作，在对大范围区域进行外业调查时，能够有效提升外业调绘工作质量，妥善解决外业调绘不同阶段所面临的问题。

对于简易调查内容，可采用轻小型无人机，而如果调查内容比较复杂，则可利用标准型无人机，同时组织施工人员进行现场配合，保证测绘效果。在外业调绘中，需将底图作为基础，因此，为了保证外业调绘能够顺利进行，还需对底图进行质量检测。

5.2.2外业调绘中的应用

在外业调绘工作中，通过利用无人机技术，能够快速准确地收集地理信息，与传统调查方式相比，无人机技术应用优势明显，对于危险区域、偏僻区域数据，均可进行高效采集，可补充人工收集资料。

在第二次国土资源调查中，对于部分国情要素以及分类图斑并不明确，如果组织测绘人员进行实地核查，也很难确定属性信息，而通过利用无人机技术，能够快速获得准确的属性信息，进而提升外业调绘工作质量。

在第三次全国国土调查中，部分数据已发生一定变化，而无人机技术不仅监测范围广泛，而且还具有实时监测的功能，因此能够保证检测数据的可靠性，并对已发生变化的各类数据进行实施补测，提升数据准确性。在传统的外业调绘工作中，对于测绘技术人员专业水平的要求比较高，需根据自身工作经验准确判别覆盖类型、地物属性以及地物边界等，因此调绘成果存在不稳定因素，很难保证调绘工作质量。

通过利用无人机技术进行外业调绘，能够准确地反映出各类地理数据，同时测绘人员可充分利用无人机操控站中的各类设备以及软件，准确判别地理因素，提升判别效率。部分无人机以及相关设备具有信息储存功能，可对测绘所得数据进行保存管理，避免测绘技术人员记忆不准确对调绘成果造成不良影响。在外业调查中，所面对的环境比较复杂，在外业调绘前，需制定应急预案，做好调绘准备工作，因此所需时间较长，而利用无人机技术进行外业调绘，预案制定所需时间比较短。在无人机技术的实际应用中，需定期对无人机运行状态进行检测分析，如果出现意外情况，则应做好应急处理。

6.结语

综上所述，本文主要对无人机技术在第三次全国国土调查中的应用要点进行了详细探究。无人机技术为新型土地资源测绘技术类型，在国土资源调查、资源开发以及项目设计中应用优势明显，在第二次国土调查中存在一些不足，因此，在第三次全国国土调查中，应合理应用无人机技术，制定无人机航测技术方案，同时加强无人机技术操作管理，提升测量精度以及调绘水平，保证第三次全国国土调查工作能够高效进行。

作者：许潜金（湖南省地质调查院）
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第21期
来源：中国高新科技期刊社