现代测绘技术在自然资源测绘中的应用探讨

文／梁俊辉 衡阳县自然资源局 湖南衡阳 421200

引言：

可持续发展战略背景下自然资源测绘愈发受到国家重视，需通过精准、科学、全面测绘为前提，进一步促进自然资源管理工作的高质量开展。而传统测绘手段应用，不仅无法保证测绘质量符合预期要求，甚至因测绘失误、偏差的出现影响到后续自然资源的有效利用与管理。需借助测绘新技术来促进自然资源测绘的优化开展，并为自然资源测绘工作价值与作用体现提供保障。

1.自然资源测绘中测绘新技术应用意义

分析现阶段测绘工作实施期间新技术的应用，主要作用表现为：一是为自然资源管理政策、制度的制定提供数据参考。无论是自然资源管理还是土地划分管理工作开展，均需通过测绘来获取数据信息[1]。而得益于测绘新技术的应用，不仅可保证测绘信息的采集符合精准性、全面性、客观性要求，亦可实现对人为失误、数据偏差等问题的有效规避，避免因数据信息采集不规范影响到相关管理政策制度的有效制定。二是有助于促进自然资源管理效率的显著提升。以测绘新技术来取代常规人工测控手段，可在保证测绘信息符合质控要求的前提下，实现对自然资源测绘流程与环节的简化，并通过对人力资源投入的缩减来达到成本控制的目的，借助更为高效、高质的技术手段来促进自然资源测绘的有效开展[2]。

2.现代测绘技术在自然资源测绘中的应用

2.1 无人机航测技术

目前无人机航测在多个领域行业得到有效应用，相较于其他测绘手段而言，无人机航测在成本控制、测绘效率、灵活控制、适用范围等方面存在显著优势。而在自然资源测绘中合理应用无人机航测，可在加强外业测绘安全控制的同时，进一步提升自然资源测绘效率[3]。本文以湖南省衡阳县某测绘项目为例，考虑到测绘周期、成本、范围等因素，最终决定采用无人机航测技术完成任务。项目采用无人机型号为“大疆精灵4pro”，主要特点包括：风速最大承受控制在10m/s，地面站包括Pix4Dcapture（倾斜数据获取）、Litchi（全景数据采集）、Map Pilot（正射影像数据获取），采用2000 万像素影像传感器，飞行时间控制在30min 左右。在实际自然资源测绘中，无人机航测技术应用涉及以下流程：

2.1.1 内业准备

在测绘作业准备阶段要求相关人员做好以下几点：

（1）位置界定。依据对项目范围的掌握与分析，对测区大小、位置进行精准计算，借助高德地图对测绘位置周围情况查看，并根据现场情况确定导航目的地。

（2）文件保存。以Map Pilot（正射影像数据获取）软件为载体对该项目涉及KML 文件保存处理，在软件中加载文件后按要求对飞行范围进行设定，在保证底图清晰的前提下打开文件[4]。

（3）确定采集时间。要求人员在充分考虑天气条件前提下来确定无人机航测时间。

2.1.2 外业采集

在无人机外业测绘作业时，需遵循以下步骤：

（1）在全面考察现场环境的前提下，选择相对理想的无人机起降点，以保证无人机的起飞降落不受周围环境的影响。

（2）起飞前按规定开展检测工作，确保无人机指南针、电压、各构件均处于稳定运行状态。以Litchi（全景数据采集）地面站为载体控制第一架无人机起飞，主要负责对建筑物高度、周围环境、高压塔高度、高压线分布等情况进行观察。

（3）上升至一定高度后，借助地面站对无人机进行全景模式切换，以获取现场清晰全景照片。

（4）对预先保存的项目利用Map Pilot（正射影像数据获取）控制站进行加载处理，控制无人机自动执行航拍任务，以保证正射原始照片的获取符合要求。

（5）无人机飞行期间利用Pix4Dcapture（倾斜数据获取）控制站切换双网格交叉任务模式，并结合对现场情况、周围环境的分析来设定无人机飞行范围，确保获取的倾斜摄影照片符合标准要求。

2.1.3 数据处理

对无人机航测获取的数据信息，具体处理方式包括：

（1）正射影像处理。要求相关人员以Pix4Ddesktop（正射影像数据处理）软件为载体，结合以下流程优化处理正射影像：①导入航测任务获取的相片资源，并按处理要求设置POS 坐标。②结合预先设定选项对导入后像片进行规范化处理。③获取符合预期要求的成果报告，并对正射影像分别进行KML、TIFF 格式处理。其中KML 格式影像图可利用Google Eart 软件来查看面积、坐标等信息，TIFF 格式支持其他软件的查看处理。

（2）全景影像处理。即对获取的全景照片利用Photo shop 与PTGui（全景数据处理）软件进行处理，搜索与之相契合的天空图，借助Photoshop 软件对合成后的全景图进行天空嵌补，以保证全景图的制作符合规定要求。

（3）三维影像处理。对采集的照片、数据等信息导入Acute3D（三维数据处理）软件生成三维模型，依托于三角测量的方法对像片获取位置进行计算，并通过重建项目提交、坐标系统设置等操作构建完整且合理的三维模型。

2.2 遥感测绘技术

自然资源测绘中遥感技术应用主要是在确定监测事物的前提下，借助相关技术设备以远程感知的方式来获取测绘所需数据信息。在实际应用过程中，遥感测绘精准性控制受到传感器设置的直接影响，测绘期间地面事物依托于传感器来采集信息，地面接收采集数据信息后利用计算机进行分析处理[5]。作为综合性测绘技术之一，遥感技术涉及到对电子科学、计算机科学、测绘科学等学科知识的融合应用，其主要环节流程如图1 所示。

图1 遥感技术应用流程

目前自然资源测绘中遥感技术的应用获得显著成效，可发挥以下作用：

（1）动态监测。结合对GPS、GIS 等技术的联合应用，可促进土地测绘工作的高效率开展。在实际测绘作业过程中，需以目标明确为前提，依托于遥感技术进行动态化、实时化监测，对于监测期间产生的辨别数据、图像等资源，需利用计算机进行简化处理，并按照规定要求对采集数据信息存储与分析，基于相关数据、图像资源的比对分析来获取相对客观、准确的结果[6]。要想最大化发挥出遥感技术动态监测的作用与功能，需结合对现场情况、环境条件的分析来确定最佳监测周期，以保证数据资源获取符合标准要求，并促进自然资源测绘工作的低成本、高效化开展。

（2）勘测与定界。可在勘测作业时借助遥感技术实现精准定界，基于对勘测坐标得到确定，依托于遥感技术开展勘测测量，以实现对土地范围、界线、面积的准确界定，以此为土地规划利用的有效开展提供资料支撑。通常情况下，基于遥感技术的勘察与界定工作涉及以下流程：实地勘测、资料审核、地界图绘制、资料整理建档等[7]。

2.3 GPS 定位测绘技术

目前GPS 技术在自然资源测绘领域得到广泛应用，其主要原理是基于同一点位的确定，借助多个卫星对同一点位传输不同角度的测距信号，同时对点位获取的数据信息利用接收机导航电文进行解算处理，以获取用于自然资源测绘的数据信息。该技术的有效应用，主要特点包括全天候、高效率、实时传输等。得益于定位技术的持续创新与改进，GPS 单点定位的精准度呈现出逐渐增高的态势。以土地测绘领域为例，其中GPS 技术应用涉及到以下方面：

（1）GPS 静态测量。即作业期间依托于对测量型接收机的应用对目标进行定位测量，其中GPS 接收机会在全流程作业中保持静止状态，对测量目标主要利用接收的变化数据进行坐标推算。通常情况下，要想采取静态测量的方式实现同步观测，需将接收机的布设数量控制在3 台以上，而同步观测耗时则控制在30min 左右[8]。

（2）GPS 动态测量。作为数据传输与测量等技术的集成，动态测量又称为RTK 测量，主要组成包括移动站、基准站，其中基准站的应用，可依托于大功率装置实现对数据信号的发射，而移动站主要负责对实时动态数据的获取，并通过对卫星信号的获取来达到提升土地测绘效率的目的。

（3）CORS 技术。可依托于对卫星定位服务系统的应用，促进测量领域朝着网络化的方向持续发展，作为RTK 的“升级版”，CORS 技术应用主要是在充分考虑地形地貌、测绘区域等因素的前提下，通过对固定参考站的设置来维持全天候运行，以保证观测数据信息的提供符合预期要求。同时，该技术在人为误差控制方面存在显著优势，所以在自然资源测绘领域中取得较为理想的应用效果[9]。

此外，在开展GPS 测绘作业时，可根据情况不同分别选择间隔性复测与连续监测两种模式。对于连续监测模式应用，可将其测量精度控制在亚毫米级别，并发挥天线误差消除的功能，但投入成本明显更大。而对于间隔性复测的应用，在成本控制方面存在优势，但测量精准性控制效果相对较差。若自然资源测绘期间采用间隔性复测模式，需视情况借助辅助设备来提升测绘精准度。

2.4 GIS 测绘技术

作为新型测绘技术之一，GIS 技术主要是以细节信息、特定地形图的存储为前提，以数字化模拟的方式对空间原貌进行分析处理，以保证点位分布数据的获取符合准确、全面的要求。目前，GIS 技术在监测预报、辅助决策等方面发挥重要作用，且系统支持对数据信息的自动化采集，具有文件数据测绘处理功能，并支持对图像、声音、数据、视频等信息资源的海量存储。以矿山资源测绘为例，GIS技术的发展涉及到对地理测绘、计算机工程等学科知识的集成，依托于GIS 制定的决策辅助，能够为自然资源测绘、灾害预警等工作的有效开展提供助力。分析GIS系统构成，具体包括数据库、模型库以及方法库[10]。其中数据库主要是测绘信息数据存储、调用的载体，依托于数据库模块的有效设置，可实现对测绘数据信息检索、利用、存储的一体化集成，确保相关数据信息的调用符合测绘工作要求。模型库主要是基于对测绘计划的确定，对宏模型进行补充、更新或调用，可以此为支撑来促进测绘工作的高效开展。而方法库则是当前测绘方法的存储载体，能够在运行阶段对路径算法、排序算法以及分类算法进行存储和调用。另外，GIS 决策辅助系统构成涉及GIS 分析、OLAP 模块的设置，可在测绘期间依据分析结果自动化开展逻辑推演，具体功能原理如图2 所示。

图2 GIS 测绘系统原理

2.5 三维激光扫描技术

得益于技术升级与发展，促使三维激光扫描技术在我国自然资源测绘领域得到广泛应用，可通过转变传统单点测量模式来提升测绘精准性。在自然资源测绘中合理应用激光扫描技术，可在结构全面扫描的基础上进行三维点参数界定，并结合对数字地形模型的构建为自然资源测绘提供参考。相较于其他测绘技术应用，三维激光扫描技术具有以下优势：

（1）采集效率、精度较高。可借助自动化的形式对目标区域进行扫描分析，在保证信息数据获取符合精准性要求的前提下，提升自然资源测绘效率。以往单点测量手段应用不仅测量周期长，还需同时配备多名人员负责操作设备，导致自然资源测绘成本增大。而借助三维激光扫描技术的有效应用，可在保证自然资源测绘作业高效率开展的同时，实现对人力资源投入的缩减。

（2）实现安全测绘。常规测量测绘技术应用要求相关人员对设备近距离操控，而受到外业测绘环境复杂、条件恶劣等方面的影响，使得自然资源测绘工作出现安全事故的概率增大。而借助对三维激光扫描技术应用，可在保证其测量测绘结果符合预期要求的前提下，实现对外业测绘危险事故的有效规避。

在实际自然资源测绘中，该技术应用主要流程包括：第一，外业数据采集。即要求相关人员以规定要求为参照，开展现场踏勘工作，确保扫描仪与标靶位置定位符合精准性要求的前提下开展外业数据采集工作。同时，在数据获取时需注意在保证数据完整的同时尽可能做到对数据量的缩减。第二，点云数据配准。因扫描期间每个测站只能对局部坐标系的获取，所以需在确定扫描区域的前提下，结合对多个控制标靶的设置来实现对数据统一坐标系的有效获取。第三，地物提取绘制。以配准后点云数据为基准进行地物特征点的提取，具体参数包括电线杆中心点、房屋角点等。同时对特征点利用软件算法或人工操作的方式进行拟合，并按照规定规格输出为文本文件。第四，地表数据获取。在测绘期间该技术应用涉及到对测区空间信息的整体扫描，所以涵盖地表所有信息。为避免等高线等参数的生成受到地表植被的影响，要求人员在处理过程中重视对非地表数据的全面剔除。第五，等高线生成。其数据密度控制与扫描时设备距离控制之间存在密切关联，对此需结合现场情况的分析，通过对点位抽稀处理来提升等高线生成的合理性。需注意，点位密度的抽稀需以地形测绘要求的分析为前提。第六，地形图编辑。即对等高线、地物图形等参数进行编辑、叠加处理后生成地形图。

结语：

综上所述，数据信息的准确、全面采集是自然资源测绘工作价值体现的关键基础，而自然资源测绘开展水平不仅影响到我国自然资源管理与利用成效，亦对宅基地测绘、耕地保护、地籍调查、国土空间规划、矿山测绘等领域的发展有着重要影响。鉴于此，为促进自然资源测绘模式与方法的转变，需在明确当前资源管理需求的前提下，积极转变自然资源测绘观念，在积极引进测绘新技术的同时，加大对测绘技术与装备的创新与研究力度，以期转变以往低效率、高成本、误差大的自然资源测绘局面，实现以高效率、高质量测绘工作为支撑，促进我国自然资源管理的高水平开展。