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摘 要：针对当前土地综合整治项目的特点，设计了无人机低空航摄技术在土地综合整治项目规划设计、竣工测量、工程监管等方面的一体化应用思路，并在一个土地综合整治项目区开展了试验。试验表明无人机低空航摄技术能够提高测图的效率，提高设计的质量，丰富竣工测量的成果，辅助土地综合整治项目的工程监管，值得在其他土地综合整治项目的测绘工作中推广应用。
关键词：无人机；土地综合整治；土地综合整治测量；土地综合整治监管
土地综合整治是国土资源工作的重要组成部分，是确保我国粮食安全、提高粮食综合生产能力的有力支撑，对保证国民经济和社会可持续发展，实现耕地总量动态平衡，加速农业、农村现代化有着不可替代的作用[1，2]。据初步了解，目前全国土地综合整治项目达到l万多个，国家、省、市、县投入土地综合整治项目资金每年达到1000亿元[3，4]。无人机低空遥感技术作为航空遥感中的一支新生力量，刚刚从军用领域扩展到民用产业，是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速获取系统，具有高机动性、低成本、小型化、专用化、快速、实时对地观测众多的优点，可弥补卫星遥感受气候条件影响大、影像获取周期长、影像分辨率不够等弊端，有望进一步拓展应用到土地综合整治项目的各个环节[5，6，7]。本文立足无人机低空航摄技术的技术特点，结合土地综合整治项目的实际需求，就无人机低空航摄技术在土地综合整治项目中的一体化应用模式进行研究。
1 解决思路
按照项目的进程，土地综合整治项目可以分为选址、可行性研究、规划设计、工程施工、工程验收和工程监管6个工作环节[1]。根据土地综合整治项目的工作环节，无人机低空航摄技术可以按照如下解决思路一体化应用于土地综合整治项目的全过程[8，9，10]。
2 工程试验
2.1 实验区概况
为探索无人机低空航摄技术在土地综合整治项目中一体化应用的可行性，按照图1中提出的解决思路，选取了一土地综合整治项目区作为实验区。试验区内耕地分布集中、水资源丰富，地势平坦，平均海拔约30m，土地综合整治区域面积约35平方公里。
2.2 试验过程
按照土地综合整治项目的进程，整个试验分为以下三个阶段：
（1）土地综合整治规划用图测制阶段。
2011年10月，采用“两外两内”的技术路线应用无人机低空航摄技术获取了整治区内地面分辨率0.14米的航拍影像。在像控测量的基础上，进行空三加密，制作0.14米高分辨率正射影像（DOM）。在立体下采集35平方公里的1：2000地形图，并将内业采集的线划图叠加DOM作为外业调绘底图，按照边调绘边上图的流水化作业模式，完成了整个测区35平方公里1：2000DLG合格产品的生产，如期地移交规划设计部门开展土地综合整治设计。鉴于无人机姿态不是很稳，土地综合整治项目规划设计中对道路、沟渠的高程精度要求较高，为确保成图的精度，对区内道路、水沟等野外补充采集高程点。
（2）土地综合整治项目竣工测量阶段
2012年4月，在土地综合整治施工完毕后，采用无人机低空航摄技术，按照规划设计测量阶段航飞的技术参数，再次获取整治区相同分辨率的航摄影像，并成功地测制了35平方公里满足《湖南省土地综合整治项目竣工测量的要求》的1：2000地形图，制作了0.14米分辨率的DOM。
（3）土地综合整治项目工程量提取分析阶段
基于土地整治规划设计和竣工测量两个不同时相的DOM，采用面向对象的思想，在ERDAS Objective模块下分别设计了基本农田、水利设施、田间道路、防护树木种植等工程量的自动化提取方案，应用于本项目中各项工程量的提取，并采用目视解译方法对自动化提取的结果进行了少量的人机交互处理，得到最终的工程量。将最终提取的结果按类别逐层输出为.shp格式，并利用特征信息转换功能，将每个类别的属性参数写入所输出矢量文件的属性表中，在Arcgis软件中进行工程量统计分析。
2.3 试验结果分析
（1）测图效率分析
如表1所示，与传统全野外数字化测图模式相比，采用无人机低空航摄技术一体化模式大大提高了土地综合整治前期地形图测量和竣工图测量的效率。本文的方法缩短了成图的周期，降低了人工的劳动强度。
（2）设计效果分析
由于DOM影像数据应用到了规划设计中，一改以往单纯地基于地形图进行规划设计的弊端，向设计人员直观地再现土地综合整治区的原貌，降低了设计人员读图需要的时间，促使项目的设计更加地合理、客观、科学，进而提高设计的质量。
（3）竣工成果分析
与传统全野外方式相比，采用本文的工作模式进行竣工测量，除了能提供竣工测量图外，还将提供清晰的正射影像，进一步丰富了传统竣工测量的成果，为土地综合整治项目后期的科学管理提供数据基础。
（4）工程量提取精度分析
为验证工作量提取精度，在项目区内施工前后分别采用传统的方式进行实地调查、测量、记录，提取了基本农田、水利设施、田间道路、防护树木种植等工程量。结果表明，采用传统方法和采用无人机技术提取的工程量高度吻合，但采用无人机技术的工作效率，远远高于传统方法，解决传统方法定位难、丈量难、记录难和分析难的问题。因此，应用无人机低空技术辅助进行土地综合整治项目的工程监管在技术上和经济上是可行的。
3 结语
基于无人机低空航摄技术在土地综合整治项目中具有巨大的应用前景，能够提高规划设计测量和竣工测量中的测图效率，能够提高设计的质量，降低设计人员的工作强度，丰富竣工测量的成果；同时基于高分辨率的无人机影像能够快速提取土地综合整治工程量，用于辅助土地综合整治项目工程量监管，从而提供土地综合整治项目监管工作的水平，有效避免因监管不到位而导致的重大损失，促使土地综合整治项目的监管工作走向科学化、标准化、精细化的轨道。
参考文献
[1]高向军.土地综合整治理论与实践[M].北京：地质出版社，2003.4.
[2]孟宪素，李少帅.遥感技术在土地综合整治复垦开发项目监管工作中的应用实践[J].资源与产业，2009.4，11（2）：66-70.
[3]高世昌，王长江.中国土地开发整理监管工作回顾与展望[J].资源与产业， 2009.8，11（4）：51-54.
[4]刘晓丽，王丹.3S 技术在土地开发整理项目监管中的应用[J]. 吉林农业，2010，（11）：147-148.
[5]韩霁昌，成生权，张红凯. 测绘如何在土地整理中发挥作用[J].中国土地，2003，（7）：39-41.
[6]李忠仁. 测绘在土地开发整理中的应用[C]. 重庆市测绘学会2005-2006年学术论文集，2006：447-449.
[7]汤江龙.土地开发整理中的测绘技术及应用[C].华东六省一市学术交流会，南昌，2007.6：105-109.
[8]郭云开.土地开发整理工程的遥感评价方法研究与应用[D].中南大学，2008.1.
[9]吴云东，张强.立体测绘型双翼民用无人机航空摄影系统的实现与应用[J].测绘科学技术学报，2009.6，V26（3） ：161-164.
[10]巾海建，郭荣中，黄小波等.微型无人机（MUAV）航空摄影测量技术在土地整理项目规划设计中的应用[C].2007年中国土地学会学术年会：977-980.
※基金项目：湖南省国土资源厅软科学研究计划项目，项目编号：2011-27。
关键词：无人机；土地综合整治；土地综合整治测量；土地综合整治监管
土地综合整治是国土资源工作的重要组成部分，是确保我国粮食安全、提高粮食综合生产能力的有力支撑，对保证国民经济和社会可持续发展，实现耕地总量动态平衡，加速农业、农村现代化有着不可替代的作用[1，2]。据初步了解，目前全国土地综合整治项目达到l万多个，国家、省、市、县投入土地综合整治项目资金每年达到1000亿元[3，4]。无人机低空遥感技术作为航空遥感中的一支新生力量，刚刚从军用领域扩展到民用产业，是一种新型的低空高分辨率遥感影像数据快速获取系统，具有高机动性、低成本、小型化、专用化、快速、实时对地观测众多的优点，可弥补卫星遥感受气候条件影响大、影像获取周期长、影像分辨率不够等弊端，有望进一步拓展应用到土地综合整治项目的各个环节[5，6，7]。本文立足无人机低空航摄技术的技术特点，结合土地综合整治项目的实际需求，就无人机低空航摄技术在土地综合整治项目中的一体化应用模式进行研究。
1 解决思路
按照项目的进程，土地综合整治项目可以分为选址、可行性研究、规划设计、工程施工、工程验收和工程监管6个工作环节[1]。根据土地综合整治项目的工作环节，无人机低空航摄技术可以按照如下解决思路一体化应用于土地综合整治项目的全过程[8，9，10]。
2 工程试验
2.1 实验区概况
为探索无人机低空航摄技术在土地综合整治项目中一体化应用的可行性，按照图1中提出的解决思路，选取了一土地综合整治项目区作为实验区。试验区内耕地分布集中、水资源丰富，地势平坦，平均海拔约30m，土地综合整治区域面积约35平方公里。
2.2 试验过程
按照土地综合整治项目的进程，整个试验分为以下三个阶段：
（1）土地综合整治规划用图测制阶段。
2011年10月，采用“两外两内”的技术路线应用无人机低空航摄技术获取了整治区内地面分辨率0.14米的航拍影像。在像控测量的基础上，进行空三加密，制作0.14米高分辨率正射影像（DOM）。在立体下采集35平方公里的1：2000地形图，并将内业采集的线划图叠加DOM作为外业调绘底图，按照边调绘边上图的流水化作业模式，完成了整个测区35平方公里1：2000DLG合格产品的生产，如期地移交规划设计部门开展土地综合整治设计。鉴于无人机姿态不是很稳，土地综合整治项目规划设计中对道路、沟渠的高程精度要求较高，为确保成图的精度，对区内道路、水沟等野外补充采集高程点。
（2）土地综合整治项目竣工测量阶段
2012年4月，在土地综合整治施工完毕后，采用无人机低空航摄技术，按照规划设计测量阶段航飞的技术参数，再次获取整治区相同分辨率的航摄影像，并成功地测制了35平方公里满足《湖南省土地综合整治项目竣工测量的要求》的1：2000地形图，制作了0.14米分辨率的DOM。
（3）土地综合整治项目工程量提取分析阶段
基于土地整治规划设计和竣工测量两个不同时相的DOM，采用面向对象的思想，在ERDAS Objective模块下分别设计了基本农田、水利设施、田间道路、防护树木种植等工程量的自动化提取方案，应用于本项目中各项工程量的提取，并采用目视解译方法对自动化提取的结果进行了少量的人机交互处理，得到最终的工程量。将最终提取的结果按类别逐层输出为.shp格式，并利用特征信息转换功能，将每个类别的属性参数写入所输出矢量文件的属性表中，在Arcgis软件中进行工程量统计分析。
2.3 试验结果分析
（1）测图效率分析
如表1所示，与传统全野外数字化测图模式相比，采用无人机低空航摄技术一体化模式大大提高了土地综合整治前期地形图测量和竣工图测量的效率。本文的方法缩短了成图的周期，降低了人工的劳动强度。
（2）设计效果分析
由于DOM影像数据应用到了规划设计中，一改以往单纯地基于地形图进行规划设计的弊端，向设计人员直观地再现土地综合整治区的原貌，降低了设计人员读图需要的时间，促使项目的设计更加地合理、客观、科学，进而提高设计的质量。
（3）竣工成果分析
与传统全野外方式相比，采用本文的工作模式进行竣工测量，除了能提供竣工测量图外，还将提供清晰的正射影像，进一步丰富了传统竣工测量的成果，为土地综合整治项目后期的科学管理提供数据基础。
（4）工程量提取精度分析
为验证工作量提取精度，在项目区内施工前后分别采用传统的方式进行实地调查、测量、记录，提取了基本农田、水利设施、田间道路、防护树木种植等工程量。结果表明，采用传统方法和采用无人机技术提取的工程量高度吻合，但采用无人机技术的工作效率，远远高于传统方法，解决传统方法定位难、丈量难、记录难和分析难的问题。因此，应用无人机低空技术辅助进行土地综合整治项目的工程监管在技术上和经济上是可行的。
3 结语
基于无人机低空航摄技术在土地综合整治项目中具有巨大的应用前景，能够提高规划设计测量和竣工测量中的测图效率，能够提高设计的质量，降低设计人员的工作强度，丰富竣工测量的成果；同时基于高分辨率的无人机影像能够快速提取土地综合整治工程量，用于辅助土地综合整治项目工程量监管，从而提供土地综合整治项目监管工作的水平，有效避免因监管不到位而导致的重大损失，促使土地综合整治项目的监管工作走向科学化、标准化、精细化的轨道。
参考文献
[1]高向军.土地综合整治理论与实践[M].北京：地质出版社，2003.4.
[2]孟宪素，李少帅.遥感技术在土地综合整治复垦开发项目监管工作中的应用实践[J].资源与产业，2009.4，11（2）：66-70.
[3]高世昌，王长江.中国土地开发整理监管工作回顾与展望[J].资源与产业， 2009.8，11（4）：51-54.
[4]刘晓丽，王丹.3S 技术在土地开发整理项目监管中的应用[J]. 吉林农业，2010，（11）：147-148.
[5]韩霁昌，成生权，张红凯. 测绘如何在土地整理中发挥作用[J].中国土地，2003，（7）：39-41.
[6]李忠仁. 测绘在土地开发整理中的应用[C]. 重庆市测绘学会2005-2006年学术论文集，2006：447-449.
[7]汤江龙.土地开发整理中的测绘技术及应用[C].华东六省一市学术交流会，南昌，2007.6：105-109.
[8]郭云开.土地开发整理工程的遥感评价方法研究与应用[D].中南大学，2008.1.
[9]吴云东，张强.立体测绘型双翼民用无人机航空摄影系统的实现与应用[J].测绘科学技术学报，2009.6，V26（3） ：161-164.
[10]巾海建，郭荣中，黄小波等.微型无人机（MUAV）航空摄影测量技术在土地整理项目规划设计中的应用[C].2007年中国土地学会学术年会：977-980.
※基金项目：湖南省国土资源厅软科学研究计划项目，项目编号：2011-27。