国土资源执法中的无人机应用方案研究

汪其志，张 燕

（1.深圳市勘察测绘院有限公司，广东 深圳 518000）

国土资源执法中的无人机应用方案研究

汪其志1，张 燕1

（1.深圳市勘察测绘院有限公司，广东 深圳 518000）

介绍了无人机系统的组成，针对国土资源执法中不同的任务需求提出了对应的解决方案，并以深圳田心采石场和花卉世界为例进行了成果展示。

无人机系统；国土资源执法；遥感监测

随着我国经济建设的突飞猛进，资源调查和国土监测任务的周期越来越短，空间信息的需求日趋增多，常规卫星和航空遥感手段己无法满足应用所需，特别是许多分辨率要求高、时间要求快的应急动态监测缺乏有效的手段。小型航空遥感系统为这种特殊需求提供了新的技术途径，并将成为众多小范围、特殊地区遥感监测任务的最佳选择。

1 无人机低空飞行系统

无人机主要由空中控制系统、地面空中系统和数据后处理系统组成。

1）空中控制系统。包括由通信设备和影像获取设备组成的遥感传感子系统；由稳定飞行姿态的垂直陀螺、获取飞行平台位置信息的GPS接收天线、控制飞机自主飞行的微处理器等组成的遥感空中控制子系统；无人机飞行平台。

2）地面控制系统。航迹规划子系统在无人机飞行前根据任务进行航摄路线规划；无人机地面控制子系统在无人机飞行过程中显示飞行区域的电子地图、飞行参数、航迹、飞机的姿态航向参数，可以方便地修改航路点、目标航向、监视飞机飞行姿态等；数据接收显示子系统实时下传并记录飞行中所有飞行参数和导航数据。

3）数据后处理系统。主要由相应的数据摄影测量软件以及工作站组成。

2 无人机系统应用方案

2.1 国土资源执法动态遥感监测

基于遥感影像的土地利用变化监测和国土资源执法检查是广泛认可的技术手段，但是卫星影像分辨率较低，成本高，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，根本无法满足快速响应与及时执法检查的要求。因此，发展自主、综合集成的小型航空遥感系统，不仅符合我国这样一个发展中大国的国情，也可保证我国各行各业对空间信息的需求，特别是对于高空间分辨率、高光谱分辨率和全天候遥感数据的需求，以解决当前基础地理空间信息供需矛盾。

以2014年深圳市市卫片执法检查工作为例，计划获取2014年4月深圳市约1 900 km2范围内0．5 m分辨率彩色卫星影像。自2014年4月起，深圳地区连续降雨，云量大，使得卫星影像获取困难，3个片区约400 km2范围内影像直至7月才获得，且为黑白影像，更有部分地区因被云层、薄雾遮挡，影像清晰度不够。由于影像获取问题，导致整体工作延迟1个月以上。

为了保证市卫片执法检查工作按计划实施，可采用无人机遥感监测作为卫星影像的补充。

无人机遥感监测系统具备高机动性、便捷性、低使用成本等特点，尤其是固定翼无人机，是所有无人飞行平台中飞行速度最快的，采用油动力，续航时间也是最长的。ZC-2型、ZC-5型无人机航拍面积、飞行架次、获取影像时间（天气适宜飞行条件下）如表1所示。

表1 ZC-2型、ZC-5型无人机航拍数据对比

2.2 规划土地监察动态定点巡查

从多年来部、省、市各级卫片执法工作数据来看，深圳市部分片区历年历次违法占用土地、违法建设总量及增量较大，查违形式严峻。基层土地执法部门在日常巡查过程中，存在发现难、周期长等缺点，借助无人机进行规划土地监察动态巡查，可高效全面了解确定时间段内违法用地违法建筑的发生情况。

通过对指定区域指定时间开展无人机航摄工作，对比前后时相高分辨率影像，利用计算机自动解译与人工解译相结合的方法，获取变化区域，为土地执法提供可靠的数据来源。由于动态巡查的周期约为一个季度，甚至为一个月，使得对影像获取、影像解译的实效性要求较高，对无人机飞行平台的稳定性提出了更高的要求。既要保证较高的航摄效率，又要尽量使得各期获取的影像色调、色相等具备一致性，从而提高计算机自动解译的准确性与高效性，整体提高数据处理效率。

深圳市违法占用土地、违法建设多发区多为城镇地区，选择的无人机除满足相应技术要求外，还须具备很高的安全性。

2.3 规划土地违法案件调查取证

随着深圳市经济建设的快速发展以及历史原因，导致近年来违法占用土地、违法建设等案件频发，基层土地执法部门对已发现的涉嫌违法案件进行调查取证时，拒绝接受调查情况时有发生，导致执法人员无法取得案件现场资料，给土地执法带来了极大的不便。

通过使用无人机对案件发生范围内的土地使用及建设情况进行航摄工作，可以更直观更全面地了解案件范围情况以及对周围环境的影响。如果业主不配合，可采用多旋翼无人机进行空中航摄。多旋翼无人机具有质量轻、机动性能强、起飞场地不受控制、操作简单、携带方便等优点。除测绘模式获取正射影像外，还可定点悬停拍摄照片与视频，实时记录违法案件发生情况。

3 成果案例

采用飞行器为DJI S800EVO，云台为索尼NEX-7，焦距16 mm，光圈值f/5．6，感光度为ISO-200，曝光时间1/250 s，拍摄高度为100 m，水平分辨率350 dpi，垂直分辨率350 dpi。田心采石场航拍时间为2014-03-27。拍摄出来的影像图同2012年、2013年的卫星影像对比如图1。

图1 田心采石场影像对比

花卉世界航拍时间为2014-04-10。拍摄出来的影像图同2012年、2013年的卫星影像对比如图2。

图2 花卉世界影像对比

从深圳市田心采石场和花卉世界的案例可以看出，2012年和2013年的卫星影像分辨率低，对国土资源执法会造成较大的困难。2014年航拍的影像分辨率高，影像质量清晰，能很好地完成国土资源执法的调查取证工作。

4 结 语

本文探讨了无人机系统在国土资源执法中的应用，针对国土资源执法中出现的不同情况，采用不同类别和不同型号的无人机系统进行航拍来满足需要。针对国土资源执法动态遥感监测快速响应与及时执法检查的需求，采用固定翼无人机能较好地满足要求；针对规划土地监察动态定点巡查，安全性最高的无人飞艇是最佳选择；针对规划土地违法案件调查取证，轻便灵巧的多旋翼无人机能较好解决拒绝接受调查的问题。

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1672-4623（2015）02-0066-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.024

汪其志，工程师，研究方向为航空摄影测量、工程测量等。

2014-11-10。