无人机摄影测量技术在自然资源管理中的运用研究

文／魏淑玲 吉林省磐石市富太镇自然资源站 吉林磐石 132300

引言：

自然资源是人类生存发展的关键性要素，其主要是指天然存在并具有较高利用价值的自然物质，比如土地资源、水资源、气候以及海洋资源、生物资源等，可作为生产的原料、布局场所等。通过开展自然资源管理工作则能够强化对各项要素进行合理保护及开发，进而实现可持续发展目标。在当前新时代下，自然资源呈现复杂变化的特征，对相应的监控和管理工作提出更高的要求。而无人机摄影测量技术即是一种新型的自然资源勘测手段，可配合地面数据采集核实、信息化手段互联等，形成一体化监管模式，以此为自然资源管理提供良好帮助。为有效发挥其优势和性能，应当注重加强无人机摄影测量技术的具体运用，特别是在城镇自然资源管理需求持续加强的背景下，应当合理应用现代科技实现有效管理。

1、无人机摄影测量技术概述

1.1 无人机摄影测量技术涵义

无人机摄影测量技术是现代一种新型勘测手段，按照技术迭代以及发展阶段来看，其主要分为模拟信号解析、数字信号解析等形式。在当前形势下，数字信号解析是主要的应用形式，利用专用的图像识别软件，将无人机所搭载的GPS阵列信息图片进行优化处理，如实施图片降噪、边缘抗锯齿、图像增强等，确保图片中的各项地质地理关键图形、像素等有效提取，再使用软件进行拼接，以此形成数字化的正射投影图像数据，有利于提升测量数据的精确性和真实性，并相较于以往的勘测手段可大幅节省人力和时间成本，在现阶段的自然资源管理中具有较高的应用价值。

1.2 无人机摄影测量技术优势

（1）适用广泛

在自然资源管理领域应用无人机摄影测量技术具有较为显著的优势，首先是适用范围较为广泛。比如相关人员可利用无人机的搭载功能，根据实际需求搭载相应的云台和摄影机，借助无人机云台的行业标准接口，匹配不同需求的测量设备，利用常用有GPS设备、小型激光测距设备、毫米波雷达测距设备、专业摄影设备，甚至民用相机等。同时无人机的摄影测量对环境要求较低，除极端恶劣天气外，基本能够高效完成测量任务。

（2）机动性强

无人机在自然资源管理中的运用优势主要表现在具有灵活性和机动性，比如无人机在起降过程中对场地的要求低，摄影测量时不必考虑飞行员的飞行安全，对获取数据时的地理空域及气象条件要求较低，能够解决人工探测无法达到的地区监测功能，具有较高的安全性。基于无人机摄影测量技术的机动性，能够应用在多个场景内，在复杂的地理环境、丘陵及沙漠等地带均能够有序开展勘测工作。

（3）处理效率高

无人机摄影测量技术具有较高的处理效率，升空准备时间短、操作简单、运输方便。在低空进行无人机摄影测量，能够实现较为精确的遥感数据精度，最小照片分辨率可达到0.1m。同时无人机摄影测量技术采用较为先进的数字信号解析模块，当在现场完成摄影后，能够针对图像信息开展数字化处理，将相应的处理结果尽快传递到总控中心中，经过地面控制平台的处理，能够保证各项测量数据的准确性和及时性，以此为自然资源管理、工程项目策划及建设等提供良好保障。

2、自然资源管理对无人机摄影测量技术的需求

2.1 数据需求

结合我国现代社会的发展，在城镇化进程不断推进的过程中，对于自然资源的管理要求越来越高，以此实现可持续发展，保证人与自然、社会与自然的和谐共生。为有效监控自然资源，则需要构建完善的数据体系，通过准确收集相应的数据，以此支持自然资源调查、确权以及利用等管理工作，通过借助高精度、表现形式完整的数据有效解决自然资源的现存管控问题。而无人机摄影测量技术能够利用数字正射影像、数字表面模型以及数字规划图、各种传感器等，形成具有较高分辨率、高光谱遥感数据等，促使数据产品丰富化，并从以往的二维转化为三维系统，进而能够满足当前城镇自然资源管理的数据需求，为相关规划建设以及生产活动等提供良好数据支撑，满足现代自然资源管理需求。

2.2 业务需求

无人机摄影测量技术能够借助相应技术手段进行三维实景建模，对各项自然资源以及环境要素等进行动态化、实时化、有效化的监测活动。并能够改善传统业务弊端，针对复杂环境以及地形等开展调查和监测工作，同时也可应对多种险情，利用多媒体实时传输，为救援和指挥工作提供良好支持。除此，在测绘业务中，利用无人机摄影测量技术能够比较客观和真实的进行数据传输，从而开展应急决策工作，尽可能满足自然资源管理的多种业务需求。

3、无人机摄影测量技术在自然资源管理中的具体运用

3.1 国土资源调查监测

结合目前阶段自然资源管理的具体需求，运用无人机摄影测量技术则是注重开展国土资源调查监测业务。具体而言则是进行土地资源利用调查、资源动态监测、土地规划与整治、支持土地执法和监察、确权等，具体如下。

（1）土地利用调查。运用无人机摄影测量技术开展土地资源利用调查，了解城镇及周边土地利用现状。采用高分辨率遥感影像作为调查底图，提高调查工作效率。比如利用大比例尺的土地利用现状图开展城镇土地资源的变更调查、征地拆迁、土地性质等级等，通过超低空飞行测量可快速获取地表数据，在相对较短的时间内完成现状图制作，具有较强的针对性和时效性，在小区域、短周期的土地利用现状调查工作中可发挥相对良好的运用价值。

（2）土地利用动态化监测。随着城镇化进程的持续推进，土地资源作为一项稀缺资源，如何保障合理利用成为自然资源管理工作中的要点内容。因此自然资源部门可利用无人机摄影测量技术针对土地资源进行动态化监测，保障规划建设符合国家土地开发政策，优化土地配置、提升资源利用率。比如利用无人机搭载相应的摄影设备，对城镇周边的工业园区等土地利用变更频繁区域进行定期监测，保障土地资源利用具有合理性，为管理工作提供可靠的信息支持。

（3）土地利用规划和整治。在自然资源管理中土地资源规划以及整治是较为重要的一项工作内容，通过运用无人机摄影测量技术能够比较准确的获取现有土地基础信息，以此为依据开展科学化设计。比如利用无人机收集土地资源情况，有助于了解测量区域内的整体情况，更为直观的查看各类用地规划和整治效果，进而实现土地资源规划管理的精细化。

（4）国土执法监察。通过运用无人机摄影测量技术可有效开展国土资源的执法与督导工作，针对固定区域国土资源使用情况等开展定期巡查，有助于保证国土资源得到合理利用，及时制止不良使用行为。同时可利用无人机搭载的卫星遥感设备对土地资源建设实施机动性的督导，避免出现违法用地等现象。

（5）土地确权及登记。利用无人机摄影测量技术可针对城镇土地的权属、界址分布、地块面积等实施调查。比如运用超低空无人机航测获取相应的地表影像数据，有利于获取大比例尺地形图、高精度三维模型等。保证土地确权发证工作有序进行。另外一方面，无人机摄影测量技术能够进一步规范土地确权及登记行为，对土地资源等不动产进行登记时，可利用该技术进行资源核对，保障登记的准确性，避免出现纠纷，提高管理实效。

3.2 生态环境监测

近年来，生态环境监测逐渐受到重视，运用无人机摄影测量技术，通过高分辨率的航空图像，明确环境以及自然资源的变化监测，进而实现大范围监测，保证各项资源得到有效管控。比如在实际工作中，能够利用无人机摄影技术对城镇绿化面积进行监测，对比往次测量数据，为森林绿化等规划建设工作提供指导和依据。同时还能够开展城镇水质调查、大气环境监测等，通过搭载相应的传感器，全面采集城镇水质数据、空气污染数据等，为环保工作的科学开展奠定坚实基础。

3.3 矿山地质勘探、开采监测

当前我国在矿山地质勘探、开采过程中，很可能造成植被破坏、水土流失等生态环境问题。为有效加强可持续发展，无人机测量摄影技术能为矿山勘探、矿山恢复治理以及矿区土地复垦等提供相应的测量测绘数据支持。因此利用无人机测量摄影技术能够调查矿产地质周边的土地资源破坏情况、地表水分布变化情况、环境污染情况以及不良地质情况等。该技术的运用能够改善以往人工调查存在的成本高、劳动强度大、受环境影响等缺陷，通过无人机搭载三维激光扫描设备、近景摄影测量技术等，则能够有效开展地质调查活动，为相应的自然环境恢复工程和污染防治等工作提供技术支持，进一步充分保障地质安全，高效管理各项自然资源。除此也可利用无人机测量摄影技术对城镇矿产资源进行全面调查和分析，掌握露天采矿现状和资源储量变化，为当地矿产资产开采计划的编制以及执行管理提供必要的资料，充分实现矿产资源得到合理保护和优化管理，控制城镇周边污染程度，避免对自然环境造成严重的不良影响。

3.4 基本农田面积监测

在自然资源管理中可运用无人机测量摄影技术对基本农田面积实施监测，比如对村屯周边的基本农田界址、利用情况等进行比对，可利用无人机搭载基本农田遥感影像进行快速高效的估算，相比于利用卫星和机载雷达等方式，具有飞行成本低、外业周期短、机动灵活等优势，可实现非接触式测量，提高工作效率和安全性。通过测量快速基本农田现实情况，为保证粮食安全，坚守基本农田红线提供数据支撑。

3.5 地质灾害及突发事件监测

在自然资源管理中应当重视对地质灾害以及突发事件的监测，尤其是在最近几年，在生态环境出现恶化的背景下，地质灾害发生率有所提升，比如崩塌、泥石流、滑坡等，通过利用无人机测量摄影技术能够发挥覆盖范围广、飞行机动灵活等特点，快速监测和判断灾情，利用高分辨率明确受灾程度，便于开展指挥救援。比如利用无人机测量摄影技术全面收集灾情现场情况，并收集相应的环境数据，准确判断二次受灾的可能性及影响，从而制定有效的防范措施，进而控制灾害损失，保障人民群众的生命财产安全。

4、无人机测量摄影技术在自然资源管理工作中的应用实践要点

4.1 采集地籍数据信息

在自然资源管理工程中运用无人机测量摄影技术，能够全面、有效的采集相关数据信息，具有人力资源成本低、危险性小等特点，相比于传统的人工测绘技术以及普通航空摄影测量具有较为明显的优势。比如在测量地籍信息的过程中，经常出现特殊的危险区域。依靠人力则无法完成准确测绘。同时部分土地面积较大，人工测绘任务量多、劳动压力较大。而航天测量摄影技术虽然能够改善人工测绘的弊端，但其精确性难以得到充分保障。其主要是受限于设备特性的影响，一旦出现云层或密集建筑物，可能导致测量结果出现一定偏差。而利用无人机测量摄影技术能够显著提升工作效率和质量，这是由于无人机的体积相对较小，而且操作较为灵活，不会受到云层以及建筑物的影响，可适应各种特殊区域的测量任务需求，高效完成数据采集，同时无人机的飞行速度较快，能够显著提高采集工作效率。并且无人机设备所搭载的摄像机可根据地形进行自动的角度调整，保证数据信息采集具有准确性。

4.2 对采集到的图像进行初步处理

当利用无人机对自然资源管理的地籍数据信息完成采集任务后，应当对收集到的信息进行初步的预处理。目的是考虑到无人机飞行采集过程中，可能会受到环境问题的干扰，如自然气候、风、雨、雪、雾等条件的限制，会导致测量结果与实际出现一定的偏差。为尽可能保证采集数据的真实性和可靠性，应当对其进行初步处理，提高数据准确度。为有效解决该问题，在测量实践中可采用无人机低空飞行操作方式，利用其内部所搭载的数据处理系统，针对失真数据进行修正。结合现代先进技术，利用人工智能自动查找资料，有效对数据实施修改，同时标注修改内容，便于相关人员进行核查。通过初步处理，无人机测量摄影技术所获取的图像质量将会有所提升，减轻后续处理工作压力，保证地籍工作测量效率大幅提高。

4.3 初步修正采集信息

采用无人机测量摄影技术开展地籍信息采集，能够避免直接反馈结果的问题，而是对相关数据直接进行测量，相比传统地籍测绘方法，有助于提升作业效率。特别是在当前阶段，无人机技术日益趋向智能化，能够对摄影采集内容进行详细的修改，并可结合该区域的地球卫星定位，从而按照卫星图判断地形地貌，再对比拍摄图像，能够发现存在误差的地方。操作人员可借助无线网络对图像进行修改，以此提升图像准确度。

4.4 利用自动空三技术实施加密处理

在地籍测量工程中，采用无人机低空飞行方式，其注重搭载高清晰度的摄像装备。由于并非是专业的测量相机，在实施摄影时则可能会出现光反射以及折射等现象，以此导致拍摄质量不佳，常见现象为图像内容出现光学畸变等情况，很容易造成摄像图片与实际存在较大差异的状况。所以在开展实践工作时，应当注重更新摄像技术，对光线进行严格控制，避免对摄影成像效果产生不利影响。目前阶段主要是采用自动空三加密技术，即是在空中进行三角测量，有助于确定测量区域内的定位和姿态，准确获取待测区域内对应的空间坐标点。并且利用无人机测量技术能够借助空三加密技术提升测量工作精确度。对部分测量数据进行汇总后，能够整合形成符合实际的标准地形图及地貌图。

4.5 重点把握无人机低空摄像技术的操作注意事项

在自然资源管理工作中实践应用无人机测量摄影技术，虽然具有诸多优势，但同时也存在一定的不足。因此相关人员需要严格注意以下几点：

（1）严格按照地籍测量任务，合理规划测量范围。在实施飞行作业前，有序开展风速测量，科学设定航空高度，确保无人机设备在安全范围内执行测量拍摄工作。

（2）注意无人机测量摄影技术的像控布设，依据实地的具体情况，可将大部分的像控点布设为标准化网格，即规格为400m的正方形网格。或可在此基础上，在测量区域外部添加相应的像控点。

（3）由于无人机测量摄像技术通常搭载非专业相机，在开展飞行测量任务时，很容易出现光学畸变，导致成像效果不理想。为进一步提高采集图像质量，应当由专业技术人员对图像变差进行调整，保证顺利完成地籍测绘任务。

4.6 具体实施方案

有某城镇地籍测量工程为例，选择无人机测量摄影技术，选择空飞飞机一台，设置摄影相片的摄像重叠度为75%，使用内定程序按照城镇具体情况设定飞行路线和航飞高度，图像采集时间在11时-14时，实际测量记录建筑物的地面投影＜30°。在本次测量工程中针对整个测区共布设像控点325个，并在建筑物密集区域适当增加像控点密度，在相对平坦空旷区域适当降低布设密度。由于该城镇测量面积大，控制点较多，因此在实际操作中采用同步布控和摄拍的方式。如控制前对航飞一部分布设像控点，满足航拍要求后开始进行航飞，再控制布设点和航飞同步进行。通常情况下控制点布设位置在较为平坦的区域，保证具有交通便捷性。布设方式为采用白色油漆在硬化路面，具体形式为5cm的圆圈，并外喷涂十字型油漆。在无硬化面区域应用石灰粉进行布设。采用RTK实施像控点的三次数据采集。然后再借助专用的影像数据处理软件对采集到的数据进行合成以及重叠，保证内业工作顺利完成。再将外业测量控制点输入到系统中，有助于生成DEM和DOM。最后进行空三加密处理，可得到相应的坐标信息，便于测量人员直接在图像中手工实施地物勾绘、外业调绘，再采用DEM实施地貌处理。

结语：

综上所述，无人机测量摄影技术在自然资源管理中具有较为重要的应用价值，其能够发挥适用范围广、机动性以及高效性等优势，满足现阶段自然资源管理的数据需求和业务需求。在具体运用中可开展土地资源监测、生态环境监测、矿山地质监测、基本农田面积监测以及地质灾害监测等，以此实现对各项自然要素的合理管控，推动自然资源管理工作水平进一步得到提升，实现城镇可持续发展目标。