无人机航空摄影在违法用地监测中的应用

无人机航空摄影在违法用地监测中的应用

王至明德

广东南方数码科技股份有限公司

摘要：随着我国社会经济的发展，自然资源管理工作也在不断地改革创新，尤其是近年来国家对违法用地管控力度不断加强，违法用地监测技术得到了长足的发展。但是，由于无人机影像采集技术受地形地貌、飞行环境、光照条件等因素的影响较为复杂，导致在违法用地监测工作中，无人机影像监测技术应用较少，从而制约了无人机航空摄影在违法用地监测中发挥出应有的作用。本文从当前无人机航空摄影技术应用存在的问题，提出改进思路并进行探讨。

关键词：无人机；航空摄影；违法用地；监测

前言

在自然资源调查监测的任务中，涉及到对地理空间位置精度要求较高的数据，如国土资源信息系统等，而这类数据涉及到国家重要基础设施、生态环境等内容。而无人机航空摄影技术凭借着高分辨率航拍影像获取效率最高的特点在违法用地监测中发挥着重要的作用，能够快速、高效、全面获取地理空间位置信息。

1无人机航空摄影技术概述

无人机遥感（UAV）是指通过遥控或者其他方式使用无线电遥控设备操纵飞机完成对地表目标摄影测量并将测量结果实时传送给地面控制点计算机处理的技术过程。UAV具有可折叠、重量轻、携带方便等特点，可广泛应用于对各种目标进行航拍测量和记录。利用UAV技术能够快速获得高分辨率遥感影像和地形图，在土地规划、森林管理、海洋资源开发与保护等领域具有广阔的应用前景。但是由于UAV缺乏地面控制点数据，也就无法获得实时影像。无人机遥感技术是在摄影过程中利用航空摄影获取地表各种信息的技术，通常使用各种传感器进行遥感拍摄和数据获取。

2无人机航空摄影技术应用中需要注意的问题

2.1无人机遥感影像处理过程繁杂

目前我国民用无人驾驶航空器在航空摄影中还没有形成一套成熟有效的技术和方法，主要是通过后期人工判读以及与地面拍摄的影像对比等手段，来对遥感影像进行处理。由于目前我国无人驾驶航空器数量较少，所以在航空摄影过程中往往会使用较多地面控制点以及航线对航空摄影数据进行处理。目前无人机航空摄影在行政执法过程中，多数情况下是以天为单位进行作业的，而这种工作方式会使航拍图像采集进度缓慢、时间过长甚至无法拍摄出满意的航空摄影效果，从而导致在后期对影像数据进行判读时出现数据误差、遗漏等情况。飞行速度过快容易发生事故。当前无人机航空摄影过程中飞行速度过快容易造成图像模糊、变形、重叠以及飞行轨迹不可控的问题，尤其是当作业区域是交通要道或存在建筑物等情况时容易造成航拍影像变形现象，影响后续判读工作开展和工作成果应用质量。

2.2无人机航摄数据质量不高、图像细节不清晰

无人机飞行数据具有高分辨率和高精度的特点，但由于其受光照条件、地形地貌等因素的影响较为复杂，致使航拍图出现了不同程度的“马赛克”现象。如采用多光谱遥感影像进行航空摄影时，因为受光线、大气透明度等因素影响而导致航摄影像中存在“雾霾”现象，严重制约了遥感技术对土地利用类型及现状等信息提取能力。由于无人机航摄技术能够获取多幅航空摄影图像，而1:500地形图上的地物往往是按照一定范围来划分成小区域的（如农田、耕地等），这些区域与实际用地有着很大区别。因此，在无人机航空摄影中对这些小区域如何进行分割，是否有重叠部分都需要进行详细研究分析。如果出现重叠部分多、大小不一等情况时，要考虑到该重叠部分是否会影响到航空影像成像质量，如果没有造成影像模糊变形情况可以不必进行处理。如果造成成像质量不高或者影像分辨率不高，导致无法正确识别出该范围内地物属性时，则需要对相应范围内的地物进行重新分类或标注出每个小区域内所包含的不同类型地物信息。

2.3无人机航摄数据处理方法较为单一

目前国内使用的无人机摄影技术大多是基于数字航空摄影技术而形成的图像处理系统，该系统一般都包含航线规划、影像处理、图像特征提取和判读等环节，但由于受飞行条件等因素影响较为复杂，很难实现对影像质量的全面把控，从而导致对违法用地行为打击力度不大以及执法人员工作效率偏低等问题出现。

3应用策略

3.1选择合适拍摄时间

在航摄时尽量避开阳光直射区域，可选择在阴天或清晨进行。其次尽量采用同一架次飞机拍摄多幅摄影像片，减少后期制作工作量。如果需要多幅拍摄的影像可以采用一架飞机同时拍摄同一影像进行后期处理，使用全站仪等设备采集到的多光谱数据，应保证其精度和完整性，利用多光谱影像技术识别出干扰地物后要进行人工判读确定是否是地物，可结合实际情况酌情选用其它算法。无人机飞行时间较长易出现飞行时间不可控问题，故在作业前，应做好航飞航线设计方案、作业计划安排、飞行过程中加强对天气、气流、航路交通管制等情况的监测与评估。一旦发生不可控制意外时，应及时调整航摄路线并重新规划飞行计划，严格按照安全标准开展作业。

3.2优化无人机机载设备性能参数

随着遥感影像获取技术的发展，遥感影像获取方式也不断升级，包括多光谱、高分辨率、多光谱、高光谱等各种数据类型，无人机航空摄影也有相应的遥感影像数据种类。通过多光谱成像仪（MODIS）、高光谱成像仪（HZ-S2）可以将多张不同波段的遥感影像融合成一张高分辨率大尺寸数字正射影像图或数字高程模型，可以获得更精细的土地利用变化信息，实现快速更新土地利用变化信息。无人机航摄能够获取大范围多光谱影像，但受环境等因素影响较大（如地表植被、地表覆盖类型等），导致难以获取大面积的高分辨遥感影像。对于无人机航空摄影所获取的原始数据，目前还没有统一标准进行规范。随着数字航空摄影（DADOS）系统的发展，需要进一步开展DADOS和高分辨率遥感图像解译集成算法以及与其他系统之间互联互通技术研究。针对不同应用需求对无人机航空摄影的飞行航线设计也提出了相应要求，通过分析航线参数和优化无人机机载设备性能参数来提高无人机航摄精度。

3.3增加多个无人机影像数据

将多个无人机影像数据和同一违法用地范围内的单景遥感影像数据，在同一数据中心内统一进行处理、分析和判读工作。对于一些不具备条件的违法用地行为需要进行及时上报处理时，应当采用双源遥感数据（其中包括一套外业测量数据）或多源卫星遥感数据进行处理、分析和判读工作。同时应当根据违法用地情况选择不同的卫星遥感影像处理方法，对于涉及非法占用农用地（含耕地）行为需要采用卫星遥感影像进行辅助调查评估后，判断该地块是否存在非法占用农用地行为。对于涉及耕地（含基本农田）行为需要采用“一户一档”信息管理系统，将调查范围内已获得的卫星影像资料与现场实际情况相结合，计算出违法用地面积。对于涉嫌违法占用林地行为，则需要应用森林防火遥感解译系统，对林地进行解译后判断该地块是否存在林地问题。对于土地整理项目、临时占地等非建设用地，则可以通过“多源卫星数据+一户一档”信息管理系统，对非建设用地和建设用地、面积等信息，进行处理分析并得出最终结果。

3.4加强影像的动态实时监测

随着科学技术的不断进步和技术手段以及相关法律法规的不断完善，无人机航空摄影技术已经逐步被广泛地应用到各个领域。虽然当前无人机航空摄影在违法用地监测中发挥出了重要影响力，但是由于受到诸多因素影响制约，目前在违法用地监测方面仍未发挥出应有的作用。所以对无人机航空拍摄数据进行实时监控显得尤为重要。对于无人机影像监测来讲，其本身具有操作简单、成本低、无人驾驶、全天候拍摄等优点。同时，由于该技术具有较高的自动化程度和拍摄效率等优势。此外，还能有效实现对地面、空中信息进行采集和分析。

4结语

综上所述，无人机航拍主要是通过搭载GPS定位系统来实现对违法建筑物进行实时监控、拍摄以及获取相关数据信息等工作。但是由于受到飞行高度、天气状况、云层遮挡等因素影响，使得该项技术无法得到有效推广与使用。

参考文献

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[2]吴涛.农村土地整治项目规划设计存在的问题及对策建议[J].安徽农业科学，2021（18）.