由于我国社会经济发展迅速,数字化和信息化的过程持续加速,土地资源管理也向着精细化和信息化的方向迈进。传统的监测土地的方法成本过高、效率低下,已无法满足新时期的需求。与传统的遥感技术相比,无人机遥感技术利用先进的无人驾驶飞行器技术,获取低空高分辨率遥感数据为应用目标,并且操作简单、灵活性大、成本较低等优点。除此之外,无人机航测还有着大规模、客观分析、重复获取数据的功能,这是对传统勘测方法的一种创新,这也使得无人机遥感技术越来越受到相关行业人员高度青睐的原因之一。目前无人机遥感技术受到专业部门的青睐,已被较多的用于土地执法监察工作。
1无人机遥感技术的概念及组成
无人机遥感是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术、遥感数据处理技术和数据建模应用技术,自动、快速、精确、智能地获取国土资源、自然环境、地震灾区等监测目标的位置及属性信息,且完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势,已经成为世界各国争相研究的热点课题,现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段,成为未来的主要航空遥感技术之一。
无人机遥感系统完整的工作平台分为五个部分:飞行器系统部分、测控及信息传输系统部分、信息获取与处理部分、保障系统部分和数据后处理部分等,也可具体细分为航迹规划子系统、遥感传感器子系统、遥感空中控制子系统、压缩解压缩子系统、无人机平台及其地面控制子系统、数据接收解压缩与实时显示子系统等组成。在具体实践中,可根据不同的土地工程要求有一定变化。
2无人机遥感技术在土地勘界中的技术流程
2.1总体技术流程见图1所示。图1无人机遥感技术在土地勘测定界中的技术流程图
2.2无人机航空摄影
航摄前,应对项目区进行现场实地踏勘,充分分析测区地形地貌、天气条件等因素,并根据已有基础数据开展航线规划与设计;预选多个条件良好的起降场地,为正式的航摄做好准备;成功获取影像后,应现场对航摄影像进行质量检查,质量合格后提交下工序,不合格则进行补飞或重飞。
2.3无人机正射影像图制作
(1)数据准备。主要包括无人机航摄影像和控制点数据。无人机航摄影像包括无人机航摄原始影像、航摄信息、曝光点位图(POS数据),控制点数据包括本区域已有的相关图件、用于空中三角测量的控制点坐标等。
(2)畸变纠正。利用专业无人机数据处理软件(如DPgrid、PIX4D等)输入传感器参数,对原始影像进行畸变差纠正。
2.4影像的三角测量
无人机遥感系统在低空进行航拍时会自动完成影像的三角测量,传统影像的选点和转点工作是由人工完成的,其效率较低,而无人机遥感技术能够自动完成选点和转点工作,工作效率大大提高。同时,影像中的各个坐标也是自动获取的,其坐标系中密点位置及参数也是自动形成。
2.5DOM制作
利用专业数据生产软件和空三加密成果,生成DEM,在此基础上进行正射影像图DOM制作,运用Photoshop软件对其进行色彩饱和度、亮度、对比度等方面的调节,使其达到理想效果,然后作为标准模板对其余航片进行匀光匀色处理,最终生成合格的DOM成果。
2.6外业调绘调查
根据内业采集成果制作外业土地利用调绘、地形勘测工作底图,进而开展外业实地调绘、土地利用现状调查等工作。
(1)实地调绘检查。实地调绘检查主要指外业根据内业预采集的要素进行外业核实,补测、补调室内无法判读的要素。
(2)土地利用现状调查。土地勘测定界工作中的土地利用现状调查,包括土地权属调查及地类调查两部分。①权属调查。土地权属调查,以第二次全国土地调查资料为基础,结合无人机数字正射影像,调查已确定的土地所有权、使用权主体及权属界线,并通过实测、调绘或根据土地确权资料转绘,在勘测定界图上确定权属界线的工作。②地类调查。地类调查是按照国家有关分类标准,实地调查、测绘地类界线,并以上年度土地利用变更调查成果为控制数据,在勘测定界图上确定地类界线的工作。
2.7将DOM应用于土地整治项目验收
通常,土地整治项目竣工验收需要先测绘项目区竣工图作为项目验收的依据之一,通过竣工图与规划设计图比对,能够发现项目完成情况和项目变更情况,为判断项目实施是否按规划设计要求完成建设任务提供可靠的信息技术支撑。
利用项目区整治后的无人机正射影像图DOM作为土地整治项目竣工验收的依据之一,能够为项目的竣工验收提供真实有力的技术保证。首先,通过DOM能够直观地得到项目区的整体建设情况,如果与整治前的无人机正射影像图DOM进行比对,更能得到项目区面貌变化的直接感官印象。其次,将DOM与项目竣工验收图叠加比对,能够发现竣工图测量中存在的问题,如新增耕地位置不实、沟渠路测量的位置偏移等。
在实际工作中,利用无人机正射影像图对竣工验收的项目进行检查,发现的问题主要为:一是项目竣工图整体偏移,这是由于测绘竣工图的作业员在处理图像时无意移动造成的,因图内各要素的相对关系不变而难以发现;二是项目竣工图内个别要素测绘错位,特别是线状要素方向错位,这主要是由于项目内容有变更,而竣工图测绘是在现状图基础上完成的,有些竣工测绘单位投机取巧不到实地测绘,采取直接将现状图修改为竣工图造成的;三是竣工测绘完成的工程量是否属实也可以通过与DOM相比较进行核查。
3存在的问题及展望
3.1无人机数据的获取与处理还存在技术上的挑战
虽然无人机遥感技术广泛地应用于土地资源管理领域,但无人机的操作方法,数据采集和数据处理方法与传统的测量方法不同,研究人员在实践中面临很多技术上的挑战。目前,无人机遥感技术在土地资源管理领域中的应用案例大都是基于拍摄的图片来识别信息,信息较为单一,可能会影响研究的结果。近年来,大多数研究者利用无人机遥感获取植被的冠层信息、植被参数的自然反演、植被的识别分类等,由于无人机搭载的传感器较多,对无人机的载荷能力要求较高,并且有些传感器涉及的参数较多,需要专业人士的分析,从而增加了人力成本。为了解决这些问题,研究人员可以尝试提供简单的开源无人机图像分析软件或方法,通过网络平台来提供更多详细的案列,建立一套无人机遥感数据处理系统,通过输入不同的参数,得到相应的结果。
3.2无人机在土地管理领域中的应用还需要进一步扩展
根据“数据国土”的新要求,利用无人机遥感技术监测和调查土地利用现状的方法将得到广泛应用。目前对于只有R、G、B三波段的低空航空摄影测量像片的计算机自动分类技术研究较少,特征函数也较少,这样单纯运用人工目视解译进行土地利用现状调查虽然正确率较高,但是需要大量的人力、物力,效率较低。希望将来能够解决这一难题。
结语
总而言之,无人机遥感技术具有更高的灵活性,使用更加方便,影像分辨率高,以其独特的优势,在土地管理中得到了广泛的应用,不仅解决了现有土地整治项目难实施、难管理的问题,也为土地整治项目提供了新的管理思路。但其相关的技术当前还面临着许多问题,需要不断地进行创新改革。今后,提高无人机系统的稳定性和抗风险性,是未来无人机遥感技术发展的新方向。
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