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日期:2019-05-15 10:02  作者:李晨超,沈丹华  来源:    点击量:

无人机航拍技术在国土资源监测中的运用

              李晨超沈丹华 ( 浙江省测绘大队,杭州 310030

摘要:利用无人机航空摄影测量技术开展国土资源调查与土地管理、利用监测,可及时地反映各种国土资源的具体情况,增强资源开发、环境保护与灾害防治的预见性,为土地开发与整治,土地利用监测,建设工程选址、选线及城市规划提供依据。

关键词:无人机、航摄影像、国土资源管理、监管

1、前言

国土资源是人类赖以生存和发展的物质基础。我国人均资源少,随着经济的快速发展、城镇快速建设,耕地及矿产资源等不断减少,生态环境破坏严重准确全面地掌握国土资源的数量、分布情况及时的监测土地使用情况进行合理开发和利用,直接关系到国民经济的可持续发展。

浙江省国土资源厅推进简政放权工作中,将国土的相关事项审批权力下放到县、市、区级国地资源局,甚至有些下放到国土所,同时要求省、市两级国土管理部门加强批后监管或事后监管。批后监管或事后监管需要一套可行的技术手段,而使用无人机周期性监测国土资源是最有效的方法之一。

    随着无人机技术的迅速发展,无人机航空摄影测量技术在不动产测绘和管理、土地利用变更调查监测与核查、土地执法检查、地质灾害监测、土地整理、耕地保护、村镇土地规划等方面的应用日趋深化。

2、无人机航拍系统特点与优势

我国国土辽阔,国土资源管理具有一定控制面上的局限性,通过现有的人工作业方式,效率不高;在城镇规划调查方面,卫星图清晰度不高,无法获取有效的高空直观鸟瞰图,规划依据不足。

无人机数码摄影测量技术是综合利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥控程控技术、通讯技术、GPS 差分定位技术的遥感应用技术,具有自动化、智能化、专用化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息,完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术,是继卫星遥感和普通航空摄影测量技术之后,发展起来的一种新型航空遥感技术手段,该技术具有使用成本低、操作简单机动快速的响应能力传感器类型丰富成果种类多高分辨率航空影像获取能力航摄影像的快速处理能力独特优势。

3、无人机技术在国土领域的应用

周期性地利用无人机遥感监测系统获取全市正射影像、数字高程模型、实景三维模型、视频影像、360度全景等成果,通过地表变化监测,提取各类专题信息,可广泛应用于国土资源管理的各项业务中。无人机影像清晰展现国土资源分布情况,可以精确监测国土资源的位置、范围、面积、形态、利用情况等信息,可以用于国土资源调查,如土地、矿产、森林、滩涂等方面凋查。

3.1城镇规划调查

土地利用总体规划是土地资源管理中的一项重要的工作,遥感技术为其规划工作提供了便利条件,它在检查监测土地利用总体规划执行情况起到了重要的作用。而且对我们全面、准确地认识土地利用总体规划的建设及城市的可持续发展,起着越来越重要的作用。城市建设规模控制线套合在无人机获取的最新遥感图上,如果监测的建设项目都在规模控制线以内,则表明土地利用总体规划执行情况良好。随着遥感技术的不断发展,此项技术已经成为土地利用总体规划管理中的不可缺少的工具,逐渐体现了遥感技术的重要价值。

无人机获取的正射影像可广泛应用建筑密度分布规律研究、在建工地调查、中心城市简房漏棚调查、施工占路情况、露天停车场调查、垃圾堆场的空间分布、污水治理和改造工程的补充论证、为建厂规划或改造提供影像资料等。除此以外,还可应用在铁路建设、城市的变迁、发展趋势及改造,城市图件更新上,同时还可用于城市现状调查,如土地利用现状更新、监测和巡查、土地变更调查、土地类型划分、土地执法地籍、交通、旅游资源调查,绘制城市绿化分布图、烟尘污染分布图、水污染分布图,以及城市环境调查,如三废污染、地质灾害、城市公共安全监测方面。

3.2国土一张图更新

台州各县市一张图建库工作于2013年启动,2014年结束。基础影像底图的更新图源大多来自国土资源部下发的卫片,卫片的影像分辨率0.5米至2米不等,有真彩色和全色两种,拍摄时间段大多在每年的10~12月。因时间段的天气不够理想,拍摄出来的影像质量普遍较差,存在或多或少多云、分辨率低、色彩饱和度低等质量问题,影响一张图数据更新和专题数据叠加分析使用。

无人机影像以其时效性强、分辨率高、色彩饱和度高、质量好等优势,可以用作一张图数据库的影像底图,可以作为一张图专题数据更新的依据。

3.3地质灾害应急

无人机获取的正射影像图可以用于灾前评估、逃离路线和灾害安置点设计、灾害点整治设计工作中。

地质灾害发生后专业人员现场调查承受次生灾害伤害风险,常规调查速度慢、精度低,限制了地质灾害救援对时效的高要求。无人机航测对起降条件要求低,灵活起飞,快速获取地面数据的特点为解决地质灾害救援中的矛盾提供了可能。利用带有后差分系统的无人机进行大比例尺航测,通过核算区域性大比例尺地形图上山区汇水面积,山谷、河流泄水量、城镇地理位置等要素,结合该地区水文、地质情况可以初步判断哪些地区、哪些城镇易形成洪涝灾害、地质灾害并可对灾情进行评估。

              在地质灾害易发生的山地地区,利用无人机航测生产的数字高程模型(DEM),结合区域上的岩层产状、破碎风化程度、堆积厚度和土壤层松散程度、河流的弯直、道路村庄分布等要素,可以初步判断是否会发生泥石流、公路边坡滑坡、滚石、洪水冲毁房屋和道路损毁等灾害以及灾害的严重程度。在地势平缓地带,利用地形图寻找地势较高的区域用于临时安置受灾群众和建立临时安置区域。根据区域内河流和道路的关联情况可事先评估洪灾发生时的道路淹没、桥梁损毁及其他情况,有利于做好防汛和其他灾害的抢险应急预案。

区域地形图还可以在灾后实现最大程度的利用土地资源,保护有限的耕地面积,有利于本地区科学、可持续发展。

3.4矿产资源监管

矿产资源分布较广、情况复杂,存在越界开采、超量开采的现象较多,矿产资源监管手段单一、监管频次不足、监管难度较大,也曾出现矿产储量评估弄虚作假的现象。矿产资源需要采用新技术进行监管,无人机技术是最好的选择。

使用无人机遥感正射影像,可以展示矿产资源的空间分布、其周边地形地貌条件等情况,也可清晰展示矿产开采位置(井口位置)、开采状态(开采或关闭)、开采矿种(矿等)、开采方式(露天)、占地范围与土地类型、固体废弃物堆积范围和占用土地类型等。

通过比对不同时相的影像,可以监测矿产资源开采边界变化情况,叠加审批边界,即可知道是否有越界开采。通过周期性无人机航摄,建立不同时相的矿区实景三维模型,可以监测矿产储量的变化情况。

通过无人机航拍技术拓展矿产资源执法新方式,尤其是一些矿区面积大、地形复杂、地貌特征不明显的区域,能够及时有效的发现违法行为,维护矿产资源管理秩序,真正做到发现在初始,解决在萌芽

3.5不动产调查与登记

近十年,浙江省在不动产调查及信息化方面投入巨额资金,建立起城镇地籍和农村地籍、房产管理等管理系统,全市范围的不动产登记平台基本上线。不动产及其权属是动态变化的,需要周期性进行更新。利用无人机影像可以监测不动产等地物的变化情况,为不动产修补测及调查提供依据。

在不动产登记管理过程中,因城市建筑和用地情况日趋复杂,二维的地籍矢量图已逐渐不能满足管理需求,需要三维不动产数据,传统方法获取的三维数据不够真实和精准,而采用无人机倾斜摄影方法获取的高精度实影三维模型是不动产管理的最佳补充数据。无人机倾斜摄影方法制作实景三维模型,获取快速,成本较低,技术日趋成熟,在很多领域已得到广泛应用。

3.6国土执法检查

无人机遥感监测系统可以为国土资源执法监测提供服务。通过无人机周期性全市遥感监测,动态监测土地利用变化情况,可以及时发现和依法查处被监测区域国土资源违法行为,做到违法行为早发现、早制止、早查处,并可以杜绝因人为因素引起的徇私舞弊、瞒报少报现象。若能建立防违控违管理系统,将监测的违法行为纳入其中进行管理,效果会更加明显。

基于遥感影像的土地利用变化监测是国土资源执法检查广泛认可的技术手段,但是卫星影像分辨率较低,更为重要的是由于受到云层遮挡的影响,很难拍摄到合格的遥感影像,往往需要好几个月才可能得到全市的遥感影像,无法满足快速响应与及时执法检查的要求,使用无人机就能解决此类问题。

3.7建设用地批后监管

建设用地批后监管,是指国有建设用地从批准供地到项目竣工验收期间,依照建设用地批准文件、划拨决定书、土地有偿使用合同等,对土地使用权人使用土地情况进行的监督管理。

因建设用地范围广,项目多。在土地管理工作中,仍然存在建设用地批后监管难、落实不到位的问题部分用地单位违法用地、擅自改变土地用途多占、批而未用等现象以无人机高清影像数据为底图,通过叠加最新的土地利用现状图、农转用数据、供地数据等,可分析批而未供、供而未用、用而未尽和闲置土地的规模、分布、成因和实地状况等情况,供后续开发使用。

3.8耕地保护

耕地保护是指运用法律、行政、经济、技术等手段和措施,对耕地的数量和质量进行的保护。耕地保护是关系我国经济和社会可持续发展的全局性战略问题。“十分珍惜和合理利用土地,切实保护耕地”是必须长期坚持的一项基本国策。建立耕地保护动态监测系统,采用地面人工监测和空中监测,主要是:①加强完善土地变更登记,及时汇总,及时输入,这是信息库更新的重要来源;②建立合理的观察网,进行定期观察或定点固定观察;③建立自上而下校核和自下而上反馈的信息传输体系,以便不断地获取和检验信息。

充分应用无人机现代遥感等高新技术,及时监测耕地变更状况,快速获得动态、客观和全方位的耕地资源数据,搞清坡耕地的分布状况、中低产田和废弃耕地产生的原因、以及后备宜耕未利用地的限制因素,分析其耕地资源变化趋势,尤其是城市周围的耕地利用情况,为耕地保护决策和执法检查提供科学依据。

3.9土地整理

土地整理,其本质是将土地利用总体规划作为土地整理的依据,在相应的区域运用恰当的的方法方式,对荒山、树林、水利、村庄等实行综合的整治,从而优化土地的利用结构,调整土地关系,改良土地的质量,增加有效的耕地面积,从而提高土地资源的产出率和利用率,并改良土地生态环境,确保环境、经济、社会三大效益的良性循环的工程技术项目的目的。

通过无人机获取的正射影像、数字高程模型、实景三维模型,在矿山整治、农村土地整治、耕地开发和低丘缓坡利用的测绘、设计、整理、开发、利用中发挥重要作用。

采用无人机低空航测系统来动态监测工程项目,通过比对土地整理前后的影像和数字高程模型,分析、测量土地整理的范围、规模、土方量,可对项目完工后进行快速评价验收。应用无人机低空航测遥感技术对土地复垦区进行动态监测,对比常规航空摄影与卫星遥感手段,监测效果明显快速、准确、直观,同时结合定量检测和定性分析相结合的手段,可增强土地资源开发利用监测的科学性进和准确性。

4、结束语

国土资源管理工作中,最重要内容之一是对土地资源的变化信息进行实时、快速的采集。目前,各地多采用人工实地检查,国家基本采用卫星遥感影像数据,这些技术手段在实际工作中发挥了很大作用,但在高效、快捷、准确性等方面还存在一定程度的不足。人工实地检查效率低,需要大量的人力和物力,很多地方难以巡查到位,并且易受人为因素干扰。卫星遥感影像数据分辩率低,影响判别准确性;采购周期长(每年度一次),现势性不够

因此,国土资源监测工作中对违规用地、违法用地、滥占耕地、非法开采矿山、破坏生态环境等现象要做到及早发现、及时制止迫切需要开发并采用更加清晰、直观快速、高效的国土资源快速监系统。

利用无人机航空摄影测量技术开展国土资源调查与土地管理、利用监测,可及时地反映各种国土资源的具体情况,增强资源开发、环境保护与灾害防治的预见性,为土地开发与整治,土地利用监测,建设工程选址、选线及城市规划提供依据。与传统的数据采集及更新方式相比,无人机航摄系统拥有低成本、高效率,快速及时获取高分辨率大比例尺影像的优势,满足信息化技术发展的需求,可为国土资源管理与监测坚实的数据基础

参考文献:

[1]田建宏,高生飞,张萍,等.无人机低空航拍遥感在应急测绘保障中的应用[J]甘肃科技,2015(4)

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[3]王洛飞.无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景[J]测绘与空间地理信息,2014(2)

[4]韩文权,任幼蓉,赵少华.无人机遥感在应对地质灾害中的主要应用[J]测绘与空间地理信息,2011(5)


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