乾貨放送第一篇 無人機國土資源管理

隨著國土資源管理信息化技術的迅速發展以及在地籍測量、土地利用變更調查監測與核查、土地執法檢查、地質災害監測、科研基地系列技術研究等方面的應用深化，國土資源管理對信息數據採集及更新的技術要求也有了進一步提高。與傳統的數據採集及更新方式相比，無人機航攝系統擁有低成本、高效率，快速及時獲取高解析度大比例尺影像的優勢，可作為傳統數據採集及更新方式的有效補充，滿足信息化技術發展的需求。

中文名：無人機國土資源管理

外文名：uav land and resources management

目錄

背景

行業需求

無人機系統特點與優勢

無人機應用於國土資源系統

具體應用方向

背景

全國土地資源信息是制定國民經濟發展規劃和宏觀決策的重要依據，也是國家可持續發展的需要。無人機飛行平台在國土資源調查領域發揮出了自身的優勢，低成本、低速、巡航距離遠、高可靠性的無人機執行低空飛行任務，操作員可以很方便在地面的控制飛機的飛行路線和飛行高度。

利用無人機技術開展國土資源調查與土地利用監測，可及時地反映各種國土資源的具體情況，增強資源開發、環境保護與災害防治的預見性，為國土開發與整治，環境和災害監測，水文地質、工程地質勘查，建設工程選址、選線及城市規劃提供依據。

行業需求

1．我國國土遼闊，國土資源管理具有一定控制面上的局限性，通過現有的人工作業方式，效率不高；

2．在城鎮規劃調查方面，衛星圖清晰度不高，無法獲取有效的高空直觀鳥瞰圖，規劃依據不足；

無人機系統特點與優勢

無人飛行器是指利用無線電遙控設備和自備的程序控制的無人駕駛航空飛行器。無人機系統主要包括飛行平台、數據獲取系統、地面監控系統和配套作業軟體等。

無人機數碼攝影測量技術是綜合利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感感測器技術、遙控程式控制技術、通訊技術、GPS 差分定位技術的遙感應用技術，具有自動化、智能化、專用化快速獲取國土、資源、環境等空間遙感信息，完成遙感數據處理、建模和應用分析的應用技術，是繼衛星遙感和普通航空攝影測量技術之後，發展起來的一種新型航空遙感技術手段，該技術具有如下獨特優勢。

1. 使用成本低、操作簡單

該系統自動化程度高、操作培訓簡單，可以根據任務需要隨時工作。無人機起降採用彈射起飛、傘降降落方式，飛行高度可達4000m以上，完全可以適應湖南省的各種地形地貌地區應用。 無人機能低空雲下攝影，再加上其快速機動性能，可航攝飛行的天氣遠多於普通航空攝影。

2. 機動快速的響應能力

在接到航攝任務后，該技術系統可以做到快速出動、快速獲取、快速處理、快速分析判別，具有成圖周期短、時效性強等特點。

3. 高解析度航空影像獲取能力

該系統能夠獲取優於 8 cm的高解析度影像，影像色彩豐富、清晰、直觀、準確，能夠滿足大比例尺成圖、地類判別、土地信息提取等，可作為重要的決策依據。

4. 航攝影像的快速處理能力

該系統採用數字遙感設備 , 獲取的高解析度影像可直接傳入計算機內處理。 通過專用的自 動空三、自動糾正、自動拼接、矢量測圖軟體快速生成土地開發整理所需的DEM、正射影像圖、 地形圖等數據。

無人機應用於國土資源系統

1. 事先控制：城鎮規劃調查（鐵路建設；土地利用現狀更新、監測和巡查、土地變更調查；土地類型劃分；土地執法）、礦產資源開發調查、煤火考察等土地資源勘測。

2. 事後評估、考察：農業土地資源和農作物資源評估、考古調查。

具體應用方向

一、事先控制

1. 城鎮規劃調查

無人機攜帶數碼相機在城市上空飛翔，為城市開發的規劃信息系統提供依據。廣泛應用建築密度分佈規律研究、在建工地調查、中心城市簡房漏棚調查、施工占路情況、露天停車場調查、垃圾堆場的空間分佈、污水治理和改造工程的補充論證、為建廠規劃或改造提供影像資料等。除此以外，還可應用在鐵路建設、城市的變遷、發展趨勢及改造，城市圖件更新上，同時還可用於城市現狀調查，如土地利用現狀更新、監測和巡查、土地變更調查、土地類型劃分、土地執法地籍、交通、旅遊資源調查，繪製城市綠化分布圖、煙塵污染分布圖、水污染分布圖，以及城市環境調查，如三廢污染、地質災害、城市公共安全監測方面。

2. 礦產資源開發調查

我國礦區開發引發生態環境的破壞，礦產資源規劃執行情況不清，缺乏客觀和有效數據；由於缺乏實時監控使得違法行為頻繁發生。無人機空中遙感礦區的礦產開採點位置(井口位置) 、開採狀態(開採或關閉) 、開採礦種(煤、鐵等) 、開採方式(露天) 、佔地範圍與土地類型、固體廢棄物堆積範圍和佔用土地類型等。無人機還可以觀測礦產資源開發引發的災害。包括地面沉陷範圍、地裂縫長度、塌陷坑位置、山體陷裂(垮塌)範圍、崩塌位置、滑坡位置、泥石流位置、河道淤塞長度(位置)及煤田(煤矸石)自燃範圍等。探測礦山生態環境信息包括破壞土地範圍、受損植被範圍、粉塵污染範圍、水體污染範圍、荒漠化範圍、土地復墾範圍及礦山環境治理效果。無人機低空遙感配合地面管理軟體亦可為礦產資源開發整體狀況提供決策支統。

3. 煤火考察等土地資源勘測

煤層自燃是中國北方煤田中普遍存在的災害之一，損失了大量的煤炭資源。據已有資料介紹，許多煤田都存在煤層自燃現象，全國每年損失煤炭約2億噸，占目前全國年總開採量的20%，同時釋放出大量的有害氣體．如：C02、H2S、CO等，嚴重污染了大氣環境，造成地面塌陷，威脅著礦井的安全生產。無人機煤火調查的目的在於提供具體礦區煤層燃燒資料及數據，為制訂具體滅火計劃、估算滅火費用、預測燃燒趨勢、檢查滅火效果服務。

4. 地質災害監測

為進一步深入開展湖北省重點區域地質災害監測，改變其發生種類多、分佈廣、頻率高、災情重的現狀，無人機遙感監測系統可開展無人機航攝工作，獲取更高解析度的影像，為區域地災防治和動態遙感監測工作提供清晰的影像數據源，為政府以及監管部門提供準確的信息。此外，在險情發生時，無人機亦可克服交通中斷等不利因素，快速趕到出險區域，利用航攝系統，獲取最新險情影像，監視險情發展。

5.土地執法檢查

土地執法檢查工作的特點是時間緊、任務急，使用最新的高解析度遙感數據是其開展工作的基礎。這些地區雖然一般面積不是很大，但衛星遙感由於受其重返周期和天氣等因素限制，往往不能及時獲取到所需要的遙感數據。而無人機系統所具備的快速反應和高解析度數據獲取能力，與其他遙感方式相比，具有明顯優勢。

二、事後評估、考察

1. 農業土地資源和農作物資源評估

無人機遙感可以快速估測農作物的種植面積，農作物長勢監測和產量預報，農作物旱情和灌溉情況監測和用於農業自然資源管理。解譯、判斷農業生產中遇到的問題,如病蟲害、土壤鹽鹼度、土壤營養狀況、水污染等問題。農業生態環境變遷監測：草原退化、土地沙漠化、水土流失水環境污染監測和農業水環境資源供給配備規劃。

2. 考古調查

無人機通過從不同角度和不同時間空中觀察和攝影,利用地貌形態、地物陰影、洪水、霜雪、土壤濕度和植被等種種標誌,解譯出地面或地下遺址的某些特徵。在有利條件下,地下某些遺址的信息也能通過對地面信息的干擾而顯現出來。由於航空遙感勘察視野的擴大,很容易將在地面上看起來雜亂無章的某些遺址、遺迹,通過隱約顯露的「解譯標誌」加以識別。特別在交通不便、人跡很難到達、自然條件惡劣、地貌複雜的地區(如某些高山、沙漠、高原、水網地帶) ,利用遙感影像解譯方法進行考古調查是最快速的方法。這種方法在國外應用非常普遍,也非常成功。如德國在巴伐利亞州通過航空遙感考古調查,使古遺址數目增加了1/ 3 以上。80 年代末我國用衛片,準確地圈劃出長近千公里、大雪覆蓋下的「金長城」(又稱成吉斯汗邊牆或金邊堡) 中的一段。圖像上,邊堡的護城河、垛口以及沿邊堡的駐軍古城,都一覽無遺,它們的影像清晰無比,收到了意想不到的效果，這都是田野考古調查所不能比擬的。

3. 地籍測量

地籍測量是土地管理工作的重要基礎。它以地籍調查為依據，以測量技術為手段，從控制到碎部，精確測出各類土地的位置與大小、境界、權屬界址點的坐標與宗地面積以及地籍圖，以滿足土地管理部門以及其他國民經濟建設部門的需要。傳統的全野外數據採集方法成圖，作業量大，成本也高（每 km 2的費用達到 8~15 萬元），且不宜大面積開展。相比野外實測，無人機航測具有周期短、效率高和成本低等特點，對於面積較小的大比例尺地形測量任務（10~100 km 2），受天氣和空域管理的限制較少，成本低。而將無人機遙感系統進行工程化、實用化開發，則可利用它機動、快速、經濟等優勢，在陰天、輕霧天也能獲取合格的彩色影像，從而將大量的野外工作轉入內業，既能減輕勞動強度，又能提高作業的技術水平和精度。

4. 全國土地利用變更調查監測與核查

每年開展的全國土地變更調查監測與核查項目中對遙感數據的需求量非常大，且時效性非常強，衛星遙感數據往往難以滿足需求，特別是在一些重點地區，如 35 個國家審批監管城市，這些地區一般面積不大，要求在年底 1~2 個月的時間內採用高解析度的遙感數據進行監測。由於受能力和天氣等因素的制約，高解析度遙感衛星很難在這麼短的時間內及時獲取全部的遙感數據。採用無人機航拍系統配合高分衛星，對於高分衛星未獲取到合格數據的地區，在一定的時間點啟動無人機系統進行作業，能大大增加這些地區高分遙感數據全覆蓋的幾率，保證變更調查和監測時有圖可依，有據可查。

另外，在一些地形較複雜的山區，由於天氣情況較差，衛星遙感數據的接收非常困難，部分地區在變更調查之前常因接收不到合格的遙感數據而難以開展工作。在目前雷達衛星數據暫時還無法滿足要求的情況下，如果經費有保障，採用無人機航拍將可能是及時獲取這些地區的遙感數據的唯一技術手段。